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基于51单片机的电动智能小车（完整论文）_智能小车毕业设计论文

作者：繁依Fanyi0 | 2024-05-07 18:32:48

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智能小车毕业设计论文
基于51单片机的电动智能小车（完整论文）：

摘 要

80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
  采用的技术主要有：
（1）通过编程来控制小车的速度；
（2）传感器的有效应用；
（3）新型显示芯片的采用.


关键词 80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车

 
目  录

第一章 前 言        1
第二章 方案设计与论证        3
一 直流调速系统        3
二 检测系统        4
三 显示电路        9
四 系统原理图        9
第三章 硬件设计        10
一 80C51单片机硬件结构        10
二 最小应用系统设计        11
三 前向通道设计        12
四 后向通道设计        15
五 显示电路设计        17
第四章 软件设计        20
一 主程序设计        20
二 显示子程序设计        24
三 避障子程序设计        25
四 软件抗干扰技术        26
五 “看门狗”技术        28
六 可编程逻辑器件        29
第五章 测试数据、测试结果分析及结论        30
致  谢        31
参 考 文 献        32
附录A 程序清单        33
附录B 硬件原理图        41
第二章 方案设计与论证
根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

一 直流调速系统
方案一：串电阻调速系统。
方案二：静止可控整流器。简称V-M系统。
方案三：脉宽调速系统。

旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。
V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。
采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。

与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：
（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。
（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。
（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。
根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换器进行调速。
脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。
脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现电动小汽车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。

二 检测系统
检测系统主要实现光电检测，即利用各种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量。

1．行车起始、终点及光线检测：
本系统采用反射式红外线光电传感器用于检测路面的起始、终点（2cm宽的黑线），玩具车底盘上沿黑线放置一套，以适应起始的记数开始和终点的停车的需要。利用超声波传感器检测障碍。光线跟踪，采用光敏三极管接收灯泡发出的光线，当感受到光线照射时，其c-e间的阻值下降，检测电路输出高电平，经LM393电压比较器和74LS14施密特触发器整形后送单片机控制。
本系统共设计两个光电三极管，分别放置在电动车车头的左、右两个方向，用来控制电动车的行走方向，当左侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向左转；当右侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向右转；当左、右两侧光电管都受到光照时，单片机控制直行。见图2.1 电动车的方向检测电路(a)。

行车方向检测电路（见图2.2 电动车的方向检测电路(b)）采用反射接收原理配置了一对红外线发射、接收传感器。该电路包括一个红外发光二极管、一个红外光敏三极管及其上拉电阻。红外发光二极管发射一定强度的红外线照射物体，红外光敏三极管在接收到反射回来的红外线后导通，发出一个电平跳变信号。

此套红外光电传感器固定在底盘前沿，贴近地面。正常行驶时，发射管发射红外光照射地面，光线经白纸反射后被接收管接收，输出高电平信号；电动车经过黑线时，发射端发射的光线被黑线吸收，接收端接收不到反射光线，传感器输出低电平信号后送80C51单片机处理，判断执行哪一种预先编制的程序来控制玩具车的行驶状态。前进时，驱动轮直流电机正转,进入减速区时,由单片机控制进行PWM变频调速,通过软件改变脉冲调宽波形的占空比,实现调速。最后经反接制动实现停车。前行与倒车控制电路的核心是桥式电路和继电器。电桥上设置有两组开关，一组常闭，另一组常开。


none.gif

主程序清单如下：
  1. limiw   equ     30h ;厘米位
  2.         miao    equ     31h ;秒位
  3.         fenmi   equ     32h ;分米位
  4.         fmiao   equ     33h ;分秒位
  5.         meter   equ     34h ;米位
  6.         fenzh   equ     35h ;分位
  7.         point   equ     36h ;小数点位
  8.         shimi   equ     37h ;十米位
  9.         shifn   equ     38h ;十分位
  10.  
  11.         sudu    equ     39h ;速度控制
  12.         jishk   equ     3ah ;记时开始
  13.  
  14.         zhond   equ     3bh
  15.         zhodu   equ     3ch
  16.         zhon    equ     3eh
  17.         maicho  equ     3fh
  18.         jinweb  equ     40h
  19.         bhcs    equ     41h
  20.  
  21.         dpan    equ     42h
  22.         fenchu  equ     43h
  23.         fencun  equ     44h
  24.         pand    equ     45h
  25.  
  26.         fenmc   equ     51h
  27.         org      0000h
  28.         ajmp     main
  29.         org      000bh
  30.         ajmp     st0
  31.         org      001bh
  32.         ajmp     st1
  33.         org      0100h
  34.    main:
  35.         mov limiw,#00h
  36.         mov miao,#00h
  37.         mov fenmi,#00h
  38.         mov fmiao,#00h
  39.         mov meter,#00h
  40.         mov fenzh,#00h
  41.         mov point,#0bh
  42.         mov shimi,#00h
  43.         mov shifn,#00h
  44.         mov jishk,#00h
  45.         mov zhond,#00h
  46.         mov zhodu,#00h
  47.         mov zhon,#00h
  48.         mov maicho,#00h
  49.         mov jinweb,#03h
  50.         mov bhcs,#00h
  51.         mov sp,#6fh
  52.         mov tmod,#21h
  53.         mov th0,#3ch
  54.         mov tl0,#0b0h
  55.         mov th1,#9ch
  56.         mov tl1,#9ch
  57.         setb ea
  58.         setb et0
  59.         setb et1
  60.         mov p1,#0aah
  61.         acall xianshi
复制代码


软件流程 如图4.1流程图所示：

none.gif

三 避障子程序设计
程序清单如下：
zhangai:

 
  1.         jb 25h,stop
  2.         jnb 22h,youzhuan
  3.         jnb 23h,youzhuan
  4.         jnb 24h,zuozhuan
  5.         jnb 26h,zuozhuan
  6.         ajmp jiance
  7. zuozhuan:
  8.          clr p0.5
  9.          clr p0.4
  10.          mov sudu,#05h
  11.          acall delaa
  12.          setb p0.4
  13.          setb p0.5
  14.          mov sudu,#07h
  15.          ajmp jiance
  16. youzhuan:
  17.          clr p0.6
  18.          clr p0.7
  19.          mov sudu,#05h
  20.          acall delaa
  21.          setb p0.7
  22.          setb p0.6
  23.          mov sudu,#07h
  24.          ajmp jiance
  25.     stop:
  26.          acall delay
  27.          jnb 25h,zhangai
  28.          clr tr0
  29.          mov a,fenmi
  30.          mov fenmc,a
  31.          mov a,#02h
  32.          add a,fenmc
  33.          mov fenmc,a
  34.    here: cjne a,fenmi,here
  35.          clr tr1
  36.          setb p2.6
  37.          acall delaa
  38.          setb p2.7
  39.          ajmp $
复制代码


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U创论坛下载-电动智能小车（完整论文）.doc

 

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