基于單片機的智能小車系統設計
本次設計的簡易智能電動車,采用AT89S52單片機作為小車的檢測和控制核心;采用金屬感應器TL-Q5MC來檢測路上感應到的鐵片,從而把反饋到的信號送單片機,使單片機按照預定的工作模式控制小車在各區域按預定的速度行駛,并且單片機選擇的工作模式不同也可控制小車順著S形鐵片行駛;采用霍爾元件A44E檢測小車行駛速度;采用1602LCD實時顯示小車行駛的時間,小車停止行駛后,輪流顯示小車行駛時間、行駛距離、平均速度以及各速度區行駛的時間。
1.1 基本要求:
(1)分區控制:
車輛從起跑線出發(出發前,車體不得超出起跑線)。在第一個路程C~D區(3~6米)以低速行駛,通過時間不低于10s;第二個路程D~E區(2米)以高速行駛,通過時間不得多于4秒;第三個路程E~F區(3~6米)以低速行駛,通過時間不低于10s。
(2)小車能自動記錄、顯示行駛時間、行駛距離以及行駛速度,還能記錄每段所走的時間,從而判斷是否符合課程設計要求。(記錄顯示裝置要求安裝在車上)。
1.2 發揮部分:
車輛沿著S形鐵片行駛,自動轉彎,自動尋找正確方向和鐵片。當離開S型鐵片跑道或者感應不到鐵片一段時間的時候,小車自動停止,并記錄行駛時間,路程,平均速度并通過LCD顯示出來。
2. 方案比較與選擇:根據設計任務要求,并且根據我們自己的需要而附加的功能,該電路的總體框圖可分為幾個基本的模塊。
2.1 路面檢測模塊:
采用鐵片感應器TL-Q5MC來檢測路面上的鐵片從而給單片機中斷脈沖。
2.2 LCD顯示模塊:
采用1602LCD,由單片機的總線模式連接。為節約電源電量并且不影響LCD的功能,LCD的背光用單片機進行控制,使LCD的背光在小車行駛的過程中不亮,因為我們不必看其顯示;在其它我們需要看顯示的內容的時候LCD背光亮。
2.3 測速模塊:
采用采用霍爾開關元器件A44E檢測輪子上的小磁鐵從而給單片機中斷脈沖,達到測量速度的作用。霍爾元件具有體積小,頻率響應寬度大,動態特性好,對外圍電路要求簡單,使用壽命長,價格低廉等特點,電源要求不高,安裝也較為方便。霍爾開關只對一定強度的磁場起作用,抗干擾能力強,因此可以在車輪上安裝小磁鐵,而將霍爾器件安裝在固定軸上,通過對脈沖的計數進行車速測量。
2.4 控速模塊:
采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調的開關狀態,精確調整電機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下,效率非常高;H橋電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制;電子開關的速度很快,穩定性也很高,是一種廣泛采用的調速技術。
2.5 模式選擇模塊:
模式選擇模塊通過一個74LS00與非門和兩個不帶鎖按鈕來控制單片機單片機的兩個中斷口,從而按動按鈕來選擇小車走動的路型、來選擇小車的速度是快速、中速、慢速;走完路程小車停止后還可以通過按鈕選擇想要在LCD上想看的信息,比如總時間、走過各段路程的時間、平均速度、總路程等。
小車走動的模式選擇有:
(1) 直線型:滿足設計任務的基本要求,能穩定的走完全程。之后按順序循環不斷的顯示走完全程所用的時間、走完高速區所用的時間和走完低速區所用的時間這三個時間;或者可以通過兩個按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內容如平均速度、全程距離以及那三個時間。
(2) S型:滿足設計任務的發揮部分的要求,小車能自動的感應到在前面或在后面鐵片,即第一次轉彎后若感應到的是錯誤的方向,則小車會后退自動調整方向,沿著S型的鐵片走。當走完S型鐵片后的一定時間里,小車自動停止。之后自動進入菜單由我們自己選擇要看的內容時間、平均速度和所走的距離。
(3)自動型:小車先以一定的速度走完全程,之后再以一定的速度倒退回起點,再調整速度在一定的時間內走完全程。走完后LCD顯示的內容與直線型顯示的內容一樣。
3. 程序框圖:
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