《智能小車課程設計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《智能小車課程設計.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

智能循跡小車 【摘要】 本課題是基于低功耗單片機的智能小車的設計與實現，小車完成的主要功能是能夠自主識別黑色引導線并根據黑線走向實現快速穩(wěn)定的尋線行駛。小車系統(tǒng)以單片機為系統(tǒng)控制處器；采用紅外傳感獲取賽道的信息，來對小車的方向和速度進行控制。此外，對整個控制軟件進行設計和程序的編制以及程序的調試，并最終完成軟件和硬件的融合，實現小車的預期功能。 一、實驗目的 這次設計智能小車的目的是為了掌握電路設計的方法和技巧。如何將學習到的理論知識運用到實際當中去，怎樣能夠活學活用，深入的了解電子元器件的使用方法，了解各種元器件的基本用途和方法，能夠靈活敏捷的判斷電路中出現的故障，學會獨立設計電路，積累更多的設計經驗 ，加強焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成這次實訓。 根據老師給的控制要求，和自己的發(fā)揮擴充能力，獨立的，大膽的去實踐，開拓創(chuàng)新，能夠將自己的想法體現到實際電路當中去。 二、設計方案 該智能車采用紅外傳感器對賽道進行道路檢測，單片機根據采集到的信號的不同狀態(tài)判斷小車當前狀態(tài)，通過電機驅動芯片發(fā)出控制命令，控制電機的工作狀態(tài)以實現對小車姿態(tài)的控制。 三、各芯片說明 W981216BH-6 一種髙速度同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM), 具有 1M 字(words) *4 層(banks)*16 位(bits)的存儲結構組織.傳輸數據帶寬最高達 166M 字/秒(-6)。 對SDRAM是否訪問是突發(fā)導向。在一個頁面連續(xù)的內存位置可在一個1, 2, 4, 8或整頁突發(fā)訪問時長和行選擇組由活動命令。列地址自動生成的SDRAM的內部計數器在突發(fā)運作。隨機欄也可以通過閱讀在每個時鐘周期提供其地址。該多組特性使交織在內部銀行隱藏預充電時間。通過讓一個可編程的模式寄存器，該系統(tǒng)可以改變突發(fā)長度，延時周期，交錯或連續(xù)突發(fā)最大限度地發(fā)揮其性能。 W981216BH是在理想的主內存高性能應用。 特征： 1、.3V0.3V電源 2、截至143 MHz時鐘頻率 3、2,097,152字4層16 位組織 4、自動刷新和自刷新 5、CAS 延時：2和3 6、突發(fā)長度：1, 2, 4, 8,和整頁 7、突發(fā)讀，寫單人模式 8、自動預充電和預充電控制 9、4K刷新周期/ 64 ms TE28F160C3BD70（快閃記憶體） 該設備提供高性能異步的包兼容密度讀取與16位數據總線。 該器件提供三種低功耗節(jié)電功能：自動節(jié)能待機（APS)，,模式和深度掉電模式，這三個功率節(jié)省功耗的功能顯著增強靈活性 特點：1、柔性Smart Voltage技術 2.7 V– 3.6 V讀/編程/擦除 2、1.65 V–2.5 V或2.7 V–3.6 V / O選項 降低整體系統(tǒng)功耗 3、優(yōu)化架構的代碼，數據存儲 4、柔性塊鎖定 鎖定/解鎖任何座，保護上電 5、低功耗 6、128-bit保護寄存器 SN74LVC1G14 施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閥值電壓，分別稱為正向閥值電壓和負向閥值電壓。這種單一的施密特觸發(fā)器逆變器是專為1.65-V到5.5-V VCC運作。該器件包含一個SN74LVC1G14逆變器和執(zhí)行布爾函數Y = A。 施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 施密特觸發(fā)器的應用： 1、波形變換：可將三角波、正弦波等變換成矩形波 2、脈沖波的整形：數字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經常發(fā)生波形畸變，出現上升沿和下降沿出現不夠理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖 3、脈沖鑒幅：幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號時加到施密特觸發(fā)器的輸入端時，能選擇幅度大于欲設值的脈沖信號進行輸出。 晶振作用：給單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號。 MAX3221 MAX3221由一條線驅動器，一條線接收器和一個帶有15-kVESD保護的雙電荷泵。該器件可滿足TIA/EIA-232-F要求，并在一個異步通信控制器和串行端口連接器之間提供接口。電荷泵和四個小型外接電容器可在3V到5.5V電源電壓下工作。這些器件在數據信號率達到250 kbit / s和最高的30-V/s 驅動輸出回轉率時工作。 應用： 1、電池供電，手持，和便攜式設備 2、PDAs和掌上PCs 3、筆記本，Subnotebooks和筆記本電腦 4、數碼相機 5、移動電話和無線設備 RS232 RS-232是現在主流的串行通信接口之一。 MAX809R 是功能單一的MAX809/MAX810微處理器復位芯片。用于監(jiān)測微處理器和其它邏輯供應電壓系統(tǒng).它可以在上電、掉電、和節(jié)電情況下向微控制器提供復位信號。當電源電壓低于預設的門檻電壓時，器件會發(fā)出復位信號，直到在一段時間內電源電壓又恢復到高于門檻電壓為止。 MAX809有低電平有效的復位輸出，而MAX810有高電平有效的復位輸出。典型值是17uA的低電平電流時MAX809/MAX810能理想地用于便攜式，電池供電的設備，它們使用3管腳的SOT23封裝。 應用：嵌入式控制器、電池供電系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、PDA和手持式設備 LED FOR DEBUG（LED調試） LED：發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光 CD4066 CD4066是四雙向模擬開關，主要用作模擬或數字信號的多路傳輸。引出端排列與CC4016一致，但具有比較低的導通阻抗。另外，導通阻抗在整個輸入信號范圍內基本不變。CD4066由四個相互獨立的雙向開關組成，每個開關有一個控制信號，開關中的p和n器件在控制信號作用下同時開關。這種結構消除了開關晶體管閥值電壓隨輸入信號的變化，因此在整個工作信號范圍內導通阻抗比較低。與單通道開關相比，具有輸入信號峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號范圍內導通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點。 應用： （1）模擬信號開關/多路復用：信號選通、調制器、靜噪控制、解調器、 削波器、換向開關 （2）數字信號開關/多路復用3、傳輸門邏輯實現4、模擬到數字及數模轉換5、數字控制頻率，阻抗，相位和Analog Signal Gain VS2576 VS2576系列電壓調節(jié)器是單片集成電路，提供了所有轉換開關調節(jié)器的有效功能，在極好的線路和負載調解下具有3A的驅動能力。這種器件適合于3.3V，5V，12V，15V的固定電壓，和可調的輸出形式。 只需最少數量的外圍器件，調節(jié)器就會被使用，內部包含有頻率補償和一個固定頻率的振蕩器。 VS2576系列提供了一個高效的，比較流行的三端線性調節(jié)器，他從根根上降低了半導體散熱片的尺寸，在許多情況下不需要散熱。 現在幾個不同的生產商已經生產了由VS2576優(yōu)化制作的標準的電感器系列，這個特性大大簡化了功耗開關模式的設計。 其他特性還包括在指定的輸入電壓和輸出負載條件下，保證4%輸出電壓的誤差和10%振蕩器頻率的誤差。還包括外圍關閉電路，典型值為50uA備用電流。輸出轉換還包括在出錯條件下，環(huán)路電流限制和出于芯片保護熱敏關閉電路。 主要特點： 1、3.3V，5V，12V，15V的固定電壓和可調節(jié)的輸出形式 2、可調節(jié)形式輸出電壓的范圍在1.23V到37V之間（對于高壓系列為57V），誤差范圍4% 3、保證3A的輸出電流 4、輸入電壓范圍，對于高壓系列為40V到60V 5、僅僅需要四個外圍器件 6、內部振蕩器為52kHz的固定頻率 7、TTL關斷電路能力，低功耗等待模式 8、高效 C39：穩(wěn)壓器二極管 特點：總功耗：1、最大. 1.3 W；2、工作電壓范圍：標稱3.3 V到75 V (E24范圍） IN5822：3.0安培壘肖特基整流器 RED：交流線路頻率分頻器 P89LPC938FDH（微控制器（MCU）） 8-bit微控制器，帶有加速two-clock 80C51核心8 kb的3 V byte-erasable閃光10-bit A/D轉換器 該P89LPC938是一種單芯片微控制器，低成本封裝，基于一個高性能的處理器結構，指令執(zhí)行在2到4個時鐘周期的指令，六倍標準80C51器件。許多系統(tǒng)級的功能已被納入P89LPC938，從而減少元件數量，電路板空間。 主要特點： 1、256-byte RAM數據存儲器和輔助512-byte片上RAM 2、CCU提供PWM,輸入捕捉，輸出比較功能 3、準確度的內部RC振蕩器時不需要外部振蕩器的操作組件。該RC振蕩器選項可選，并?ne可調 4、 8-input復10-bit的A / D轉換器.兩個可選擇的模擬比較器輸入和參考源 功能： 1、一個高性能80C51 CPU提供111 ns指令周期222 ns所有除乘法和除法指令時，在18 MHz。執(zhí)行，這是六倍的標準80C51性能運行在相同的時鐘頻率.較低的時鐘頻率相同的性能結果，降低功耗EMI。 2、串行Flash ICP允許簡單的生產與商用EPROM編碼程序員。閃光安全 bits防止讀數敏感的應用程序。 3、串行Flash ISP允許編碼，而該設備是安裝在最終應用。 4、在應用中的Flash程序存儲器的編程.這允許改變代碼在程序運行。 5、看門狗有獨立的片內振蕩器，無需外部元件。看門狗預分頻器有8種選擇 AMS1084-3.3 可調和固定的電壓調節(jié)器AMS1084系列旨在提供5A輸出電流和操作到1V input-to-output差距。該裝置的漏失電壓為保證在最大輸出的最大1.5V當前，減少在低負載電流。片上微調調節(jié)參考電壓1%.電流限制也修剪，超負荷的壓力下最小同時在條件穩(wěn)壓器和電源電路。 該AMS1084設備的引腳與老式三端穩(wěn)壓器兼容，并在3鉛TO-220 包裝，3提供和2鉛TO-263（塑膠DD)和TO-252 (D PAK) 包裝。 特征： 1、三端可調或固定1.5V, 2.5V, 2.85V, 3.0V, 3.3V, 3.5V和5.0V 2、電流輸出5A 3、操作低至1V 漏失 4、線路調整：0.015% 5、負載調整率：0.1% 6、TO-220, TO-263和TO-252封裝 應用： 1、高效率線性穩(wěn)壓器 2、用于開關電源的后穩(wěn)壓器 3、微處理器供應 4、電池充電器 5、恒流穩(wěn)壓器 6、筆記本電腦/個人電腦耗材 AMS1117_2.5 AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調版與多種固定電壓版，設計用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時，AMS1117器件的壓差保證最大不超過1.3V，并隨負載電流的減小而逐漸降低。 　　AMS1117的片上微調把基準電壓調整到1.5%的誤差以內，而且電流限制也得到了調整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。 AMS1117器件引腳上兼容其他三端SCSI穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的SOT-223，8引腳SOIC，和TO-252(DPAK)塑料封裝。 應用： 高效率線性穩(wěn)壓器、用于開關電源的后穩(wěn)壓器、5V到3.3V線性穩(wěn)壓器、電池充電器、積極SCSI終結者、筆記本電腦的電源管理、電池供電的儀器 IN4148是一種小型的高速開關二極管，開關比較迅速，廣泛用于信號頻率較高的電路進行單向導通隔離,以及通訊、電腦板、電視機電路及工業(yè)控制電路中 CORE 雙核芯片，即在一枚芯片上封裝入兩個處理器。 HEADER 5 X 2 5 X2的接插件，用于接線。 復位電路 復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.75～5.25V。由于微機電路是時序數字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路；（2）積分型復位電路；（3）比較器型復位電路；（4）看門狗型復位電路。 復位電路工作原理：VCC上電時，C充電，在10K電阻上出現電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。 DS1232LPS 該DS1232LP/LPS芯片低功耗MicroMonitor監(jiān)視微處理器三個重要條件：電源供應器，軟件執(zhí)行和外部過騎. 引腳說明： PBRST–按鍵復位輸入 TD–延時設置 TOL–選擇5%或10% V CC檢測 GND–地面 RST–復位輸出（高） RST–復位輸出（低電平有效，開漏） 意法半導體–選通輸入 VCC–+5伏電源 SKP1：揚聲器 PDIUSBP11AD PDIUSBP11A是一個通用的USB收發(fā)器芯片。 USB接口主要用于傳輸數據。 74HCT541 為八進制非反相緩沖器/線路驅動器與三態(tài)輸出 特征： 1、非反相輸出 2、輸出能力：總線 驅動器 3、ICC類別：MSI 4、 實驗小結 計算機的發(fā)展日新月異，其技術也突飛猛進，嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快的計算機方面的學科方向，并迅速滲透到控制、自動化、儀器儀表等學科。 根據本次課程設計要求，我們系統(tǒng)地閱讀了大量的資料，并認真分析了設計課題的需求，還系統(tǒng)學習了ARM系列單片機的工作原理及其使用方法，并獨自設計智能小車的整個項目。 雖然條件艱苦，但經過不懈鉆研和努力，研究所有所需的元器件，并系統(tǒng)的進行了多項試驗，最終做出了整個小車的硬件系統(tǒng)，然后結合課題任務和小車硬件進行了程序的編制，本系統(tǒng)能夠基本滿足設計要求，能夠較快較平穩(wěn)的使小車沿引導線行駛，但由于經驗能力有限，該系統(tǒng)還存在著許多不盡人意的地方，有待于進一步的完善與改進。 通過本次課程設計，不僅是對我們課本所學知識的考查，更是對我的自學能力和收集資料能力以及動手能力的考驗。本次課程設計使我們對一個項目的整體設計有了初步認識，還認識了幾種傳感器，并能獨立設計出其接口電路，極大的鍛煉了我們的思考和分析問題的能力，并對嵌入式系統(tǒng)有了一個更深的認識。 總之，在課程設計的過程中，無論是對于學習方法還是理論知識，我們都有了新的認識，受益匪淺，這將激勵我們在今后再接再厲，不斷完善自己的理論知識，提高實踐運作能力。