毕业设计(论文)-基于ATS89C52单片机的多功能智能小车设计.doc
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1、成都理工大学工程技术学院毕业设计基于ATS89C52单片机的多功能智能 小车设计作者姓名:专业名称:指导老师:基于ATS89C52单片机的多功能智能小车设计摘要智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车,采用STC89C52单片机作为小车的检测和控制核心;智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人, 它具 有制作成本低廉,电路结构简单,程序调试方便等优点.由于具有很强的趣味性,智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱. 本论文介绍
2、的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作 (以下简称 智能小车) ,论文对智能小车的方案选择,设计思路,以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述.经实践验收测试,该智能小车的电路结构简单,调试方便,系统反映快速,灵活,设计方案正确,可行,各项指标 稳定,可靠.智能避障小车采用四轮驱动,每个轮子各用一个直流电机驱动,通过轮子的正反转动从而达到控制转向的目的。在车体前部装有超声波传感器,当小车前面的传感器检测到障碍时,小车车头转向,这时主控芯片控制其中一个电机反转,车体转向。控制电机驱动来实现前进,转向,倒退等。本设计结构简单,较容易实现,但具有高度的智能化、人性化,一定程度体现了智能。
3、关键词:智能车 STC89C52 单片机 L298NIIAbstractSmart sa a modern invention,the development direction of the future intelligence can be according to the preset mode automaticallu in an environment of operation ,dont need to think of management,can be used in scientific exploration and si on.Intelligent electric
4、 vehicle is one of the embodiment.The design of simple intelligent electric cars,using STC89C52single chip microcomputer as the car detection and control core;Intelligent car is a kind of be able to complete the specific task by programming means the miniaturizationOf the robot,it has low production
5、 cost,circuit structure is simple and convenient program debugging.Due to the strong interst,the smart car was deeply loved by robot lovers as well as college students.This paper introduces the intelligent car with obstacle avoidance function is the design and production,paper for smart car scheme s
6、election,design idea and the function and working principle of the hardwave and software has carried on the detailed analysis and discussion.Acceptance testing by practice,the smart car circuit has simple structure,convenient debugging,the system response is fast,flesible,design scheme is correct,fe
7、asible and reliable indicators.Intelligent obstacle avoidance car with four-wheel drive,each wheel with a dc motor drive,through the positive rotation of the wheel so as to achieve the aim of control steering.ultrasonic sensor mounted at the pfont of the car when the sensor to detect obstacles in fr
8、ont of the car,the car front steering,this is one of the main control chip control motor reversing,car body turning.control motor drive to achieve forward,steeting,backards.This design has simple structure,easy to implement,but are highly intelligent,humane,to a certain extent reflects the intellige
9、nce.Keywords Intelligent car STC89C52 Single chip L298N目录摘要IAbstractII目录1前言11. 系统的总体与设计21.1 要求21.1.1 基本要求21.2 总体设计22. 方案比较与选择32.1 主控单元32.2 电机方案32.3 舵机42.4 无线模块52.4.1工作原理52.4.2无线模块PT2262/PT227252.5 蓝牙模块62.5.1传输原理72.5.2采用HC-06蓝牙转串口模块72.6超声波模块82.6.1工作原理82.6.2实物图82.7避障模块83主要芯片及硬件单元分析93.1芯片STC89C5293.1.1
10、ATS89C52概述93.1.2引脚功能及描述93.1.3工作原理103.2芯片L298N123.2.1L298N简介123.2.2引脚功能及描述133.2.3控制原理133.3 电机方案153.4电源方案153.5 舵机163.6 无线模块163.7 蓝牙模块164.系统软件分析174.1发送端软件设计174.1.1 无线模块发送端174.1.2蓝牙模块发送端174.2 接收端软件设计174.2.1 无线模块接受端174.2.2蓝牙模块接受端185最小系统图206系统程序流程图236.1各模块框架图236.2 L298N控制直流电机程序256.3无线遥控流程图276.4蓝牙控制程序286.5
11、 超声波避障模块程序297智能小车实物图30总结34致谢35参考文献36附录:各模块程序3753前言社会的发展,科技的进步,使得人们对生活中的很多的事物都提出了更高的要求,就像人们自己走累了想到了坐车,所以马车出现了,而马车已经满足不了人们对速度的追求的时候,便又发明了汽车,所以科技创新是基于人们的需要而出现的,那么到了现在这个普通汽车已经很普遍的掌控在人们手中的时候,一个新的概念被提了出来,它就是智能车。其实,智能车研究最早都是在一些发达国家进行的,所以比较早接触智能车领域的国家已经对智能车辆进行了深入、系统、大规模的研究阶段。我国智能车的研究起步比较晚,所以很多还集中在某个单项技术的研究上
12、,不过对于智能车技术的探索却如雨后春笋;各种智能车大赛层出不穷,各高校及智能车研究机构也纷纷加入智能车的研究行列。本设计就是根据前人在智能小车的设计基础上对其进行又一次全新的探索。本车的设计充分考虑了成本与性能综合,它以STC89C52单片机为核心,采用了大扭力的四驱小车底盘,使小车具有充足的动力,除此外,小车还安装了超声波传感器用于检测前方的障碍物,所以小车具有较好的反应速度及检测精度。1. 系统的总体与设计设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。1.1 要求1.1.1 基本要求满足基本的功能:无线控制,蓝牙控制,超声波避障1.2 总体设计智能避障小车采用四轮驱动,每个轮子各用
13、一个直流电机驱动,通过轮子的正反转动从而达到控制转向的目的。在车体前部装有超声波传感器,当小车前面的传感器检测到障碍时,小车车头转向,这时主控芯片控制其中一个电机反转,车体转向。控制电机驱动来实现前进,转向,倒退等。2. 方案比较与选择根据设计任务要求,并且根据我们自己的需要而附加的功能,该电路的总体框图可分为几个基本的模块,框图2.1如所示:图2.12.1 主控单元控制器主要用于控制电机,通过相关传感器对路面的障碍进行处理,并将处理信号传输给控制器,然后控制器做出相应的处理,实现小车的自动避障。 采用STC89C52RC作为系统控制的方案。STC89C52RC单片机算术运算功能强,软件编程灵
14、活、自由度大,功耗低、体积小、技术成熟,成本也比ARM低。2.2 电机方案采用直流电机,配合L298N驱动芯片组合。优点在于硬件电路的设计简单。当外加额定直流电压时,转速几乎相等。这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中,也用于变速范围很宽的驱动装置。如图2.2所示 图2.22.3 舵机控制电路板接受来自信号线的控制信号,控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度,从而达到目标停止。
15、如图2.3所示图2.32.4 无线模块2.4.1工作原理发射模块由编码芯片和发射电路组成,当有信号触发时,PT2262 进行编码,然后经过315 MHz 调制电路调制后,将功率放大,最后输出编码, 接收模块收到的信号输入再将收到的信号解码。当接收到信号后, VT 脚输出高电平,同时与PT2262 相应的数据引脚(D0D5)也输出高电平。2.4.2无线模块PT2262/PT2272 芯片简介编码芯片PT2262 以及解码芯片PT2272 是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗、低价位的通用编解码电路,是目前在无线通信电路中较为常用的芯片,外形分别如图2.4、图2.5 所示图2.4图2
16、.52.5 蓝牙模块2.5.1传输原理HC06蓝牙转串口模块的作用是将从手机蓝牙发送过来的指令接收到后转换成串口的形式通过单片机的串口传给单片机。只需将该模块的RXD接上51单片机的RXD引脚就行(当然还有电源),TXD不用接,因为我们只用它接收手机蓝牙信号,不发送数据。它出厂默认设置的波特率9600 ,不重新设置它的波特率的话,在写单片机串口程序时,也要将波特率设置为9600。 2.5.2采用HC-06蓝牙转串口模块 采用CSR主流蓝牙芯片,蓝牙V2.0协议标准,串口模块工作电压3.3V。 波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200用户可
17、设置核心模块尺寸大小为:28mm x 15 mm x 2.35mm。 5、 工作电流:40MA ,休眠电流:小于1MA 用于GPS导航系统,水电煤气抄表系统,工业现场采控系统。可以与蓝牙笔记本电脑、电脑加蓝牙适配器、PDA等设备进行无缝连接。如图2.6所示图2.62.6超声波模块2.6.1工作原理 超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见,超声波测距原理与雷达原理是一样的。2.6.2实物图如图2.7所示图2.72.7避障模块 超声波传感器
18、自身可以测定距离,小车在前行过程中,超声波传感器不断的检测障碍物的距离,此时可以设定一个距离值S,当单片机检测到距离小于S 时,自动停车。然后转动固定超声波传感器的舵机左右转动,并分别测出距离S1、S2.当S1S2,则退后转大弯继续行走,当S1、S2 距离不等时,转向距离小的一边然后行走。3主要芯片及硬件单元分析3.1芯片STC89C523.1.1ATS89C52概述STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥
19、有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能: 8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM, MAX810复位电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一
20、切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。3.1.2引脚功能及描述stc89c52的内核和AT51系列单片机一样,故引脚也相同:18:I/OP1口(P1.0P1.7);9:复位脚(RST/Vpd);1017:I/OP3口(P3.0=RXD,P3.1=TXD,P3.2=-INT0,P3.3=-INT1,P3.4=T0,P3.5=T1,P3.6=-WR,P3.7=-RD);18、19:晶振(18=XTAL2,19=XTAL1);20:地(Vss);2128:I/OP2口(P2.0P2.7); 29:-PSEN;30:ALE/-PROG;31:-EA/Vpp
21、3239:I/OP0口(P0.7P0.0);40:+5V电源。注:引脚功能前加“-”,说明其是低电平有效。如P3.2=-INT0。3.1.3工作原理STC89C52 单片机是最早期也最典型的产品,低功耗、高性能、采用CHMOS 工艺的8位单片机。它具有更加简单方便等优点,具体如下5:STC89C52 单片机是最早期也最典型的产品,低功耗、高性能、采用CHMOS 工艺的8位单片机。它在硬件资源和功能、软件指令及编程上与Intel 80C3X 单片机完全相同。在应用中可直接替换。在STC89C52 内部有FLASH 程序存储器,既可用常规的编程器编程,也可用在线使之处于编程状态对其编程。编程速度很
22、快,擦除时也无需紫外线,非常方便。STC89C5X 系列可认为是Intel 80C3X 的内核与STC FLASH 技术的结合体。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案。1.主要性能与MCS-51 产品指令系统完全兼容;片内集成4KB 的FLASH 存储器,可反复编程/擦除1000 次;数据保留时间:10 年;全静态设计,时钟频率范围为024MHz、33MHz;三个程序存储器保密位;1288 字节的内部RAM;32 条可编程的I/O 口线;2 个可工作于4 种模式的16 位定时/计数器;5 个中断源/2 个中断优先级;可编程串行通道;具有4 种工作模式的全双工串行口;低功耗的待机工
23、作模式和掉电工作模式;片内振荡器和时钟电路;具有4 种工作模式的全双工串行口;低功耗的待机工作模式和掉电工作模式;片内振荡器和时钟电路;图2-2 STC89C52 引脚图2.管脚说明VCC:供电电压。GND:接地。P0 口:P0 口为一个8 位漏级开路双向I/O 口,每脚可吸收8 个TTL 门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH 编程时,P0 口作为原码输入口,当FLASH 进行校验时,P0 输出原码,此时P0 外部必须被拉高。P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向I/O 口,P1 口
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