•          前言
•          方案設(shè)計(jì)與論證
  
  • 控制器模塊選取
  • 電機(jī)模塊選取
  • 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊選取
  • 電源模塊選取
    
•          硬件設(shè)計(jì)
  
  • 主控系統(tǒng)            
  • 電機(jī)模塊
  • 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
  • 電源模塊
  • 按鍵模塊
    
•          軟件設(shè)計(jì)
  
  • 直行設(shè)計(jì)
  • 轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)
    
•          調(diào)試中存在的問(wèn)題
•          參考文獻(xiàn)
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隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車(chē)的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車(chē)這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究�？梢�(jiàn)其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類(lèi)課題。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車(chē)該具有圓形運(yùn)行、三角形運(yùn)行、矩形運(yùn)行和三者一起運(yùn)行的功能。都是運(yùn)行一循環(huán)自動(dòng)停車(chē)。

根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車(chē)的基礎(chǔ)上，加了四個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行軌跡的啟動(dòng)，并將按鍵的狀態(tài)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種按鍵狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能控制。

這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)。以STC89C52為控制核心，利用按鍵的動(dòng)作，控制電動(dòng)小汽車(chē)的軌跡。實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行軌跡。STC89C52是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。

• 控制器模塊選取
  

我們采用STC公司的STC89S52單片機(jī)作為主控制器，STC公司的單片機(jī)內(nèi)部資源比起ATMEL公司的單片機(jī)來(lái)要豐富的多，它在5V供電情況下，最多支持80M晶振、且內(nèi)部有512B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲(chǔ)器、1K的EEPROM、8個(gè)中斷源、4個(gè)優(yōu)先級(jí)、3個(gè)定時(shí)器、32個(gè)IO口、片機(jī)自帶看門(mén)狗、雙數(shù)據(jù)指針等。但是不兼容Atmel。

從方便使用的角度考慮，我們選擇了此方案

• 電機(jī)模塊選取
  

采用普通直流電機(jī)。直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，精度有一定的保證。直流電機(jī)控制的精確度雖然沒(méi)有步進(jìn)電機(jī)那樣高，但完全可以滿(mǎn)足本題目的要求。通過(guò)單片機(jī)的PWM輸出同樣可以控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的速度控制。并且直流電機(jī)相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)價(jià)格經(jīng)濟(jì)。

• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊選取
  

采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿(mǎn)足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時(shí)在依照芯片手冊(cè)，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

• 電源模塊選取
  

在本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機(jī)的5V，L298N芯片的電源5V和電機(jī)的電源7-15V。所以需要對(duì)電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。用9V的鋅電源給前、后輪電機(jī)供電，然后使用7805穩(wěn)壓管來(lái)把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片供電。因此為了方便，這里我們采用12V電源給電機(jī)供電，再用7805轉(zhuǎn)換成5V電源給單片機(jī)使用。

              小車(chē)采用四輪驅(qū)動(dòng)，一側(cè)的前后兩個(gè)車(chē)輪共用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另外兩個(gè)前后輪共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)左右車(chē)輪轉(zhuǎn)速?gòu)亩�達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3.2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

              L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，它靠?jī)蓚�(gè)引腳控制一個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。小車(chē)采用四輪驅(qū)動(dòng)，小車(chē)兩側(cè)的電機(jī)短接起來(lái)各接到L298N的一個(gè)輸出端。通過(guò)調(diào)制兩邊輪子的轉(zhuǎn)速或正反轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到控制小車(chē)轉(zhuǎn)向的目的。芯片引腳和功能如圖1，驅(qū)動(dòng)電路如圖2。

將L298N的IN0、1、2、3，接到P2.5到P2.2上，ENA、ENB接到P2.1、P2.0.

四個(gè)按鍵接到P1.0~P1.3.

3.3、電機(jī)模塊

電機(jī)模塊采用2塊電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，分別接到L298N的兩個(gè)輸出端。

3.4、電源模塊

采用一片HT7550電壓穩(wěn)壓5V后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。

該電源模塊的功能是把6伏鋅錳干電池通過(guò)HT7550轉(zhuǎn)換為5伏電壓，向單片機(jī)、邏輯芯片供電�？紤]到如果用電池組同時(shí)向電機(jī)和芯片供電時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需電流較大，容易影響對(duì)芯片的供電，因此我們決定電池組單獨(dú)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電

,四節(jié)1.5V的南孚電池對(duì)其供電。

• 按鍵模塊
  

本系統(tǒng)添加4個(gè)按鍵，用來(lái)選擇控制小車(chē)。并接于P2.0到P2.3口上。

4.1、小車(chē)直行設(shè)計(jì)：

              若要求小車(chē)直走，這需要給4個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)命令。根據(jù)L298N芯片手冊(cè)

4.2、小車(chē)轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)：

              若要求小車(chē)轉(zhuǎn)彎，需要給一側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)，一側(cè)電機(jī)反轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。

4.3、小車(chē)調(diào)速設(shè)計(jì)：

              若要求車(chē)調(diào)速，只需用PWM來(lái)控制L298N的ENA和ENB就可以對(duì)小車(chē)進(jìn)行調(diào)速。這里我使用定時(shí)器T0的工作模式2自動(dòng)重裝。并賦初值              TH0=0xf6;TL0=0xf6；

C語(yǔ)言源代碼實(shí)現(xiàn)：

調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題
轉(zhuǎn)向時(shí)間需要慢慢調(diào)，時(shí)間長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)弧度大；時(shí)間短，旋轉(zhuǎn)弧度小。
直行時(shí)，由于每個(gè)電機(jī)的性能不一樣，導(dǎo)致兩側(cè)占空比一樣時(shí)，小車(chē)會(huì)存在轉(zhuǎn)彎，這樣需要微調(diào)占空比。
出現(xiàn)單片機(jī)供電不足的現(xiàn)象，需要增加電量。

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