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51单片机巡线小车设计

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单片机是单片微型计算机的简称,主要由中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、定时/计数器、输入输出接口电路等组成,把这些功能部件集成在一块芯片上,便构成了一个完整的微型计算机。
1.2智能小车技术
随着传感技术、计算机科学、人工智能及其它相关学科的迅速发展,玩具小车正向着智能化的方向发展。智能玩具电动车控制系统包括了计算机、控制技术、传感技术、机械和人工智能等多方面的知识,它是一个综合系统,它有单片机控制控制方式,有光学传感器控制控制方式,也有语音控制方式等多种控制方式。其功能是可以进行环境感知,也可以进行动态决策和规划,还可以进行行为控制和执行等。单片机是 70 年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是 CPU、RAM、ROM、I/O 接口和中断系统集成于同一硅片的器件。单片机用于控制有利于实现系统控制的最小化和单片化,简化一些专用接口电路,如编程计数器、锁相环(PLL)、模拟开关、A/D 和 D/A 变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。
2设计需求分析
2.1功能需求
红外线二极管发射红外光,如果有障碍物阻挡在小车的前面,那么物体就会把红外光反射回去,红外接收(检测)器就相当于小车的眼睛,当它检测到反射回来的红外光时,它就会给CPU发出信号说明检测到障碍物。CPU会根据红外管传来的信号做出相应的控制以改变伺服电机运转。红外线接收、检测单元内置光滤波器,除了可以检测到波长为980纳米的红外光以外,其他波长的光几乎都不能通过。此外红外单元还有一个电子滤波器,它滤除了38.5kHz以外的电信号,红外单元只接收变化频率为38500次的红外光。这就阻止了普通光源(太阳光和照明光)对红外单元的干涉。太阳光的变化频率0Hz,而照明光依赖于所处区域的供电情况,闪烁频率在100-120Hz。这样太阳光和室内照明都在38.5kHz通带频率之外,它可以被红外探测器忽略。
循迹模块会检测路面信息,区分黑色线与浅色区域,并形成与之相对应的高、低电平提供给单片机;单片机对路面循迹模块提供的高低电平进行分析,并形成相应的对策(直行、左转、右转和停止等),并将其转化成对应的电压输出给电机驱动模块;电机驱动模块根据单片机提供的电压信号驱动对应的电机,得到与对策相同的执行动作。
2.2性能需求更多范文
51单片机巡线小车设计
用STC89C51单片机构成的最小应用系统比较简单,并且可靠。因为STC89C51单片机的片内拥有ROM/EPROM。在STC89C51的外围接上时钟电路及复位电路便可构成单片机最小应用系统,如图3.2所示,即为STC89C51构成的单片机最小系统。但是,单片机最小应用系统仅仅用于某些小型的控制单元,这主要是因为受到集成度的限制。STC89C51单片机构成的最小应用系统的应用特点可归纳如下:
1.I/O口线多,并且供用户使用的也多;
2.内部的存储器容量小;
3.开发应用系统会遇到许多特殊情况。
该系统的主控电路的核心器件为STC89C51单片机,依靠它实现智能控制。起初小车的起动、复位都需要手动完成。红外传感器构成的检测电路实时检测,并把检测到的信号送给单片机,单片机处理后由小车开始计数,动态液晶显示系统显示行驶时间和里程。另外,单片机控制小车实现避障、调速。安装在小车正前方和左右侧位置的多个电传感器检测后传送给单片机,单片机处理该信号,然后控制小车实现自动避障。在电动小车行驶过程中主要采用双极式H型PWM脉宽调制技术实现小车速度的控制。电动小车行驶过程中的静动态性能依赖于系统中的调制技术(双极H型调制和PWM脉宽调制)。系统原理图如图3.3所示。

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