实训项目4单片机控制自动往返行驶小汽车设计

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1、实训项目4单片机控制自动往返行驶小汽车设计一、设计设计任务利用玩具汽车的底盘，请用单片机控制设计一个在特定跑道上往返行驶的小汽车。二、设计要求此设计的小汽车要求能在如图4-11所示的跑道上自动往返行驶。车子从起跑线出发后到达终点线停车10s,然后返回到起点停止。在限速区行驶时间要求大于8s,终点线停车与最后停车时要求车子中心点与黑线的误差尽量小。车子能自动记录时间及里程并在车上显示。跑道宽为0.5m,两侧挡板高度大于0.2m,跑道表面贴有白纸，在B、C、D、E、F和G处画有2cm宽的黑线。图4-1预设跑道的顶视图三、设计内容1.系统硬件电路的设计自动往返行驶小汽车的控制系统采用AT89C52单

2、片机；显示系统采用3位LED数码管显示里程数，4位LED数码管显示一次往返的时间；电机正反转采用桥式驱动控制，2挡电压调速；里程记录采用霍尔传感器；跑道标志线采用光敏管检测并使用软件整形消抖措施；采用4个靠轮解决小汽车与挡板的碰擦问题；单片机、电机采用独立稳压电源供电。(1)电机驱动电路本系统的电机驱动电路采用两对互补三极管，利用单片机16,17脚电位的高低去控制三极管的截止和导通状态，从而实现小汽车驱动电机的正反转功能。为了防止电机转动时对单片机的干扰影响，提高单片机的稳定性，本电路在电机的两端加了抗干扰电容，其电路如图4-2所示。图4-2电机驱动电路(2)电机调速电路电机驱动电压由AT89

3、C52单片机的Pl.7和Pl.6分别控制。当Pl.7为O,Pl.6为1时，电机驱动电压为+7.5V,小车进人高速行驶状态；当Pl.7为1,P1.6为0时，电机驱动电压为＋4.3V,小车进人低速行驶状态。当P1.0为高电位时，电机供电三极管D880截止，关闭电机电源实现停车功能；当P1.0为0时,D880输出电机驱动电压，小车按单片机的指令执行各种功能。电机调速控制电路如图4-3所示。图4-3电机调速控制电路(3)传感脉冲检测电路检测电路由霍尔元件里程检测、跑道标志光电管检测两部分组成，其电路图如图4-4,4-5所示。图4-4跑道标志检测电路图4-5圈脉冲检测电路用于里程累计的脉冲信号由霍尔元件

4、检测。霍尔元件安装在后左轮，车轮每转一周就由其产生一个低电平脉冲，使单片机外部中断1产生中断，从而使里程脉冲数累计一次。根据本小车轮子的周长，每转6周为1m,所以每累计6个脉冲就是1m。用于检测跑道标志的脉冲信号由光敏二极管、发光二极管电路组成。当小车在白纸上时，输出为高电平；当遇到黑条时，输出低电平脉冲，作中断计数判断用。(4)LED显示电路对多位LED显示器采用动态扫描的方法进行显示。系统采用七位数码管显示，前三位数码管显示的数值表示里程，显示的范围为1～999m；后四位数码管的数值表示一次往返过程中所需的总时间，其中前两位表示分，后两位表示秒。往返到起点时显示的数值是一次往返的总时间。P

5、O口作段码数据输出，P2口为扫描输出口。2.系统内存资源的分配20H～24H内存单元作为里程计数用（23H为跑道条数存放单元），采用十进制计数，最大计数值为999m。70H～73H为时间计数单元，采用十进制BCD码计数，最大记录时间为59min59s。显示数据在70H～76H单元中，其中74H～76H单元内为里程显示数据。为了标志是终点停车还是起点停车，用位地址30H(即35H.0位）的位值作为判断标志。3.系统主要程序的设计（1)初始化程序主要完成70H～76H、20H～23H等单元的清零，设置T1为16位定时模式，开放T1、外中断。、外中断1的中断等。（2)主程序主要完成初始化工作，设定小

6、汽车的初始运行状态，最后循环调用显示程序，其程序流程图如图4-6所示。图4-6主程序流程图程序流程图(3)外中断0服务程序其任务是根据小车到达黑线的位置控制小车的运行状态，其程序流程图如图4-7所示。(4)慢车子程序慢车子程序执行时，先对电机进行反相驱动约150ms,使其刹车，然后改供低电压，使电机慢速转动。（5)停止子程序当执行停车时，先对黑线道计数器单元23H清零，再反相驱动刹车后关电机电源，然后延时l0s，对30H位取反，以判断是中途停车还是起点停车。若是起点停车，计时单元清零。最后，设小车为初始运动状图4-7小车状态控制流程图态。(6)里程计数处理程序（外中断1服务程序）里程计数器采用

7、十进制计数，最大计数值为999m。当退出时，将计数值移入74H～76H显示数据存储单元。（7)延时程序延时程序均采用调用显示子程序的方法，以改善LED显示的效果。以下是自动往返小汽车控制系统完整源程序：;*************************************;**;*自动往返小汽车程序*;*2009年2月*;***********************************