基于89s52单片机控制的小车循迹系统方案.doc

目录摘要 21设计要求 32方案的选择与比较 43最终方案 54各功能模块的实现 85性能测试 96性能评价及总结 107附录 11附录1:元件清单 11附录2系统原理图 12附录3系统程序 138参考文献 19摘要本文研究了基于89S52单片机控制的小车循迹系统,通过光电传感器TCR5000检测路线的轨迹,将信号反馈回单片机,并通过单片机处理后,调节控制电机的PWM波使小车稳定运行在预定的轨迹上。由于电机驱动使用性能优良的L298N芯片,使得电机运行速度稳定。电机采用容易控制的直流电机,通过测试小车能检测多种不同轨迹路线且运行稳定,实用性强,其所实现功能相当于简易机器人。关键词:89S51单片机 TCR5000 L298 直流电机1设计要求设计一自动寻迹小车,其实现功能如下:使其能够检测到轨迹的路线,并按照预订轨迹运行;要求在小车冲出预定路线后能够自动回到预定轨迹上;小车能够按多种不同的轨迹运行。:采用51系列单片机,该系列单片机结构简单,但是能实现很多功能。与其它单片机相比较价格便宜。端口电流较大,可以达到20mA,驱动能力强。方案2:采用msp430系列单片机,该系列单片机片上资源丰富,功能强大,但是端口灌电流和拉电流较小,驱动能力不强。它主要运用在需要低功耗的地方。本系统主要是进行寻迹运行的检测以及电机的控制,经过对比分析,我们选用AT89S52单片机作为主控芯片来驱动电机,进而控制电机转速。:采用9V蓄电池为直流电机供电,将9V电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。虽然蓄电池的体积过于庞大,在小型电动车上使用极为不方便。方案2:采用9V南孚干电池直接个电机驱动芯片L298N供电,并将9V经过7805稳压及电容滤波后给单片机供电。由于方案2的质量小,且电池价格便宜,实用性强,足够实现系统功能,因此我们选用方案2。:用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定的工作。方案2:红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面后反射,若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平,若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。单片机就是通过接收到的高低电平为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。对于发射和接收红外线的红外探头,可以自己制作或直接采用集成式红外探头。经测试,此种方法简单可靠。经反复对比后,采用方案2。:采用传统的功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单,成本低,加速能力强,但功率损耗大,特别是低速大转距运行时,通过电阻R的电流大,发热厉害,损耗大。方案2:采用继电器对电动机的开或关进行控制,,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案3:采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,它相应频率高,一片L298N可以分别控制两个直流电机,而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动,操作方便,稳定性好,性能优良。且由于L298N结合单片机可实现对小车速度的精确控制。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。由于L298N具有上述优点,因此我们采用方案三,其控制直流电机原理图如图二所示。图一L298N驱动电机3最终方案通过前面的分析我们的可以得到如下方案:采用89S52单片机作为主控制器;采用9V南孚电电池直接供电;用TCR5000对管进行寻迹;L298N作为直流电机的驱动芯片。其系统框图如图二:,由于单片机的封装是直插式的、因此我们没有在最小系统上设计程序下载接口,直接通过单片机开发板下载程序,然后将89S52芯片安装在最小系