智能電動小車軟件設計

43頁 17000字數(shù)+論文說明書+開題報告+4張CAD圖紙【詳情如下】

外文翻譯-- 應用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器.doc

套筒.dwg

小車控制系統(tǒng).dwg

小車裝配圖.dwg

智能電動小車軟件設計開題報告.doc

智能電動小車軟件設計說明書.doc

程序.doc

蝸輪.dwg

智能電動小車軟件設計

目錄

第一章 前 言 1

第二章 方案設計與論證 3

一 直流調速系統(tǒng) 3

二 檢測系統(tǒng) 4

三 顯示電路 9

四 系統(tǒng)原理圖 9

第三章 硬件設計 10

一 80C51單片機硬件結構 10

二 最小應用系統(tǒng)設計 11

三 前向通道設計 12

四 后向通道設計 15

五 顯示電路設計 17

第四章 軟件設計 20

一 主程序設計 20

二 顯示子程序設計 24

三 避障子程序設計 25

四 軟件抗干擾技術 26

五 “看門狗”技術 28

六 可編程邏輯器件 29

第五章 測試數(shù)據、測試結果分析及結論 30

致  謝 31

參 考 文 獻 32

摘 要

80C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用80C51單片機來實現(xiàn)長春工業(yè)大學的畢業(yè)設計，該設計是結合科研項目而確定的設計類課題。本系統(tǒng)以設計題目的要求為目的，采用80C51單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。整個系統(tǒng)的電路結構簡單，可靠性能高。實驗測試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設計方法及測試結果分析

  采用的技術主要有：

（1） 通過編程來控制小車的速度；

（2） 傳感器的有效應用；

（3） 新型顯示芯片的采用.

關鍵詞 80C51單片機、光電檢測器、PWM調速、電動小車

Design and create an intelligence electricity motive small car

Abstract

80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.

The adoption of technique as:

(1) Reduce the speed by program the engine；

(2) Efficient application of the sensor;

(3) The adoption of the new display chip.

Keywords  80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car

第一章 前 言

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設計就是在這樣的背景下提出的，指導教師已經有充分的準備。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。設計的智能電動小車應該能夠實時顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車。

根據題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據所檢測的各種數(shù)據實現(xiàn)對電動車的智能控制。

這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本設計采用MCS-51系列中的80C51單片機。以80C51為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。80C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。

第三代單片機包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的新一代產品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,還包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色﹑與80C51兼容的單片機。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/D﹑PWM﹑PCA(可編程計數(shù)器陣列)﹑WDT(監(jiān)視定時器)﹑高速I/O口﹑計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機80C51系列8ｘC592單片機引入了具有較強功能的設備間網絡系統(tǒng)總線----CAN(Controller Area Network BUS).

新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。 

本設計就采用了比較先進的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是

在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應用到了超聲波傳感器進行檢測。所以本設計與實際相結合，現(xiàn)實意義很強

CPU必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產生記滿輸出信號，不能重新啟動CPU。

4060的記滿輸出信號不但要接到MCS-51的RST腳，而且還應接到其它芯片的RST腳，因為程序亂飛后，其它具有RST腳的芯片也混亂了，必須全部復位。

六 可編程邏輯器件

可編程邏輯器件GAL16V8是LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復編程的低密度PLD器件。它采用更為靈活的可編I/O結構，并采用了先進的EECOMS工藝，數(shù)秒內即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復改寫，是產品開發(fā)研制的理想器件之一。

GAL16V8技術特性

（1）電可擦除工藝     

可重編程單元

100％成品率

可重配置邏輯

（2）高性能E2CMOS工藝      

低功耗：45mA最大運行功耗，35mA最大維持功耗

高速度：15～25us最快存取速度

（3）8個輸出邏輯單元

對于復雜邏輯設計具有最大靈活性

GAL16V8可仿真20條引腳的PAL器件，具有功能 / 熔絲圖 /參數(shù)的完全兼容性

（4）預置、加電復位全部寄存器

（5）具有保密單元、電子標簽

（6）數(shù)據保持超過20年。

80C51按鍵電路直接由80C51接口電路查詢。消抖(延時20ms)由軟件延時完成。

第五章 測試數(shù)據、測試結果分析及結論

測試方法與儀器：

1、 測試儀器   

測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。

2、測試方法   

數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導通狀態(tài)等參數(shù)；

信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸；

MCS51仿真機用于測試軟件；

直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電；

秒表用于產品測試，按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產品測試。

測試數(shù)據及測試結果分析：                       

⑴ 計時精度分析  計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。

⑵ 測距精度分析  測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產生2個脈沖，車輪每轉產生32個脈沖，理論測量精度可達135mm/32=4.22mm<4.5mm

⑶ 定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。

3、結論

歷時三個月的設計過程中，我首先邊查資料，邊在實驗室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時是“虛焊”的原因，有時可能是阻值選錯。在焊接顯示電路時，我就錯將680歐的電阻焊成了6.8千歐。這使我深深感受到理論與實際間的差距。通過這樣的設計，提高了我的動手能力。每天在實驗室除了焊接線路板，還可以上機編程，使我軟件調試知識也提高了。

    本設計采用的是80C51單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機。比如采用陵陽單片機，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。                   

致  謝

歷時三個月的畢業(yè)設計已經告一段落。經過自己不斷的搜索努力以及白老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經基本完成。在這段時間里，白老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。同時本系120實驗室的開放也為我的設計提供了實習場地。在此對白文峰老師和牛曉升老師表示深深的感謝。

通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。

由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。

參 考 文 獻

1 何立民,單片機應用系統(tǒng)設計,北京：航天航空大學出版社,2～5,46～50

2 李廣弟,單片機基礎,北京：北京航空航天大學出版社,2001,56～64

3 何希才,新型實用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2000年,60～65

4 趙負圖,傳感器集成電路手冊,第一版,化學工業(yè)出版社,2004,590～591

5 陳伯時,電力拖動自動控制系統(tǒng),第二版,北京:機械工業(yè)出版社,2000年6月,127～130

6 張毅剛,彭喜元,新編MCS-51單片機應用設計,第一版,哈爾濱工業(yè)大學出版社,2003,25～27,411～417