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循迹小车毕业设计.doc

发布时间：2022-06-18 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.17M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    The design of Tracking car
    Abstract:
    第一章 引言
    1.1毕业论文介绍
    1.2课题介绍
    1.3论文内容安排
    第二章　技术方案概要说明
    第三章　硬件设计
    3.1 C8051F310单片机系统电路
    3.2检测电路的设计
    3.2.1传感器的选择
    3.2.2检测电路的设计方案
    3.3 A/D转换电路设计
    3.4电机驱动电路设计
    3.4.1电机的选择
    3.4.2电机驱动电路的设计方案
    3.4.3驱动电路电源
    3.5总的电路图与PCB图
    3.5.1 总的原理图
    3.5.2 总的PCB
    第四章　软件设计
    4.1程序设计总体思路
    4.2 端口I/O 初始化
    4.3小车状态定义
    4.4程序流程图
    4.5 软件开发环境
    第五章 结论
    5.1 本系统存在的问题
    5.2 本系统可行的改进措施
    [6] 于锡存、曹国华，单片机原理与接口技术（第二版），陕西：西安电子科技大学出版社，2000年7月
    致 谢
    循迹小车的设计 摘要 ： 循迹小车的硬件平台采用带新华龙C8051F310微控制器的自制电路板， 软件平台为Silicon Laboratories IDE开发环境，车模采用市场上销售的玩具 遥控小车。文中介绍了循迹小车控制系统的软硬件结构和开发流程。整个 系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策 略优化等多个方面。 关键词： 循迹，识别，光电管
    The design of Tracking car Abstract: Tracking hardware platform used car with a new self-Hualong C8051F310 microcontroller circuit board, the software platform for the Silicon Laboratories IDE development environment, scale models on the market using remote control car toys. This paper introduces the trolley Traction control system hardware and software architecture and development process. Model cars involved in the entire system to adjust the mechanical structure, sensors, circuit design and signal processing, control algorithms and strategies for various aspects of optimization. Keywords: Tracking, identification, optical tube
    第一章 引言 目 录 1.1 毕业论文介绍……………………………………………………………………5 1.2 课题介绍…………………………………………………………………………5 1.3 论文内容安排……………………………………………………………………5 第二章 技术方案概要说明 第三章 硬件设计 3.1 C8051F310 单片机系统设计……………………………………………………7 3.2 检测电路的设计…………………………………………………………………9 3.3 A/D 转换电路设计………………………………………………………………14 3.4 电机驱动电路设计………………………………………………………………14 3.5 总的电路图与 PCB 图……………………………………………………………17 第四章 软件设计 4.1 程序设计总体思路………………………………………………………………18 4.2 端口 I/O 初始化…………………………………………………………………19 4.3 小车状态定义……………………………………………………………………19 4.4 程序流程图………………………………………………………………………21 4.5 软件开发环境……………………………………………………………………22 第五章 结论 5.1 本系统存在的问题………………………………………………………………24 5.2 本系统可行的改进措施…………………………………………………………25 参考文献……………………………………………………………………………26 致谢…………………………………………………………………………………27 附录 1 程序清单……………………………………………………………………28 附录 2 元件列表……………………………………………………………………37
    第一章 引言 1.1 毕业论文介绍 毕业论文是电气信息类专业学生的必修课程，为提供大家一个自已独立 动手的机会。使学生在电路及测控系统的综合分析、设计、实现以及论文撰 写、课题答辩方面受到完整、规范的训练。在已修完理论课的基础上，培养 理论联系实际、思考、实践、创新、总结的良好素养和实际动手能力。 1.2 课题介绍 随着控制技术及计算机技术的发展，寻迹小车系统将在未来工业生产和日 常生活中扮演重要的角色。本文所述小车寻迹系统采用红外反射式光电管识别 路径上的黑线，并以最短的时间完成寻迹。采用一定的算法使得小车在直道上 加速行驶，在弯道又可以减速转弯。为了使小车快速、平稳地行驶，系统必须 把路径识别、相应的转向电机控制以及直流驱动电机控制准确地结合在一起。 自动寻轨小车的工作原理是以单片机为控制核心的一阶闭环控制系统。。由 于本次采用的前端传感器具有识别黑、白颜色的能力。因此，由前端光电传感 器，单片机和驱动单元共同作用，保证小车能够在预先设定的轨迹上行驶。 1.3 论文内容安排 本论文的正文分为四个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要 说明，主要内容是对整个技术方案的概述；第二部分是对系统机械结构的说明， 主要介绍系 PCB 板的固定和安装；第三部分是对硬件电路设计的说明，主要介 绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理、创新点和实现过程等；第四 部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的 控制理论、算法说明及代码设计介绍等。
    第二章 技术方案概要说明 本模型车的制作的主要思路是利用光电管RPR220 来判别前方的跑道轨迹， 并将信息采集到 C8051F310 单片机中。在 C8051F310 单片机中利用一定的算法 来控制模型车的运行状态。 模型车的控制系统包括电源管理模块、路径识别模块、A/D 转换电路、电 机驱动模块及方向电机控制模块等。在整个系统中，由电源管理模块实现对其 他各模块的电源管理。其中，对单片机提供 3.3V 电压，光电管、电机等其他电 路提供 5V 电压。 本模型车是由后轮驱动的，路径识别模块则采用光电管传感器寻迹方案。 即路径识别电路由 5 个光电管 RPR220 组成。由于赛道中存在轨迹指示黑线， 落在黑线区域内的光电接收管接收到反射的光线的强度与白色的赛道不同，进 而在光电接收管两端产生不同的电压值，由此判断行车的方向。路径识别模块 会将当前采集到的一组电压值传递给 A/D 转换电路，转化后的数字信号再送给 单片机，单片机采用一定的算法对方向及驱动电机进行控制。以上即是技术方 案的概要说明。
    第三章 硬件设计 本方案的电路设计采用模块化的设计思想。包括单片机电路、电机驱动电 路、A/D 转换电路、传感器检测电路、电源电路。 3.1 C8051F310 单片机系统电路 以 C8051F310 为核心的单片机系统的硬件电路设计主要包括以下几个部 分：时钟电路、电源电路、复位电路及 BDM 接口。其中各个部分的功能如下： 1、时钟电路给单片机提供一个外接的 11.0952MHz 的石英晶振。 2、电源电路主要是给单片机提供 3.3V 电源。 3、复位电路在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 4、BDM 接口让用户可以通过 BDM 头向单片机下载和调试程序。 如图 3.1.1，本系统采用的是标准的 C8051F310 系列单片机的时钟电路，通 过把一个 11.0952MHz 的外部晶振接在单片机的外部晶振输入接口 XTAL1 和 XTAL2 上，作为单片机工作的内部总线时钟。 图 3.1.1 外部振荡电路
    C80051F310 系列的单片机内部使用 3.3V 电压。如图 3.1.2，C17、C20、 C22 和 C26 构成的滤波电路可以改善系统的电磁兼容性，降低系统对电源的高 频干扰。为了显示系统已经通电，在此加入指示灯电路，电阻 R27 是限流电阻。 图 3.1.2 电源电路 本系统直接采用一个 0.1μF 的电容提供低电平复位信号，而并没有采用复 杂的专用复位芯片。手动复位按钮在系统调试时作用很大。 BDM 接口是接 BDM 调试工具，向 C8051F310 单片机下载程序用的。它直 接利用单片机所提供的专用引脚即可实现。 C8051F310 系统电路图如图 3.1.3。
    图 3.1.3 C8051F310 系统电路图 3.2 检测电路的设计 3.2.1 传感器的选择 方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。 当发光二极管发出的可见光照射到黑带时，光线被黑带吸收，光敏二极管 为检测到信号，呈高阻抗，使输出端为低电平。当发光二极管发出的可见光照 射到地面时，它发出的可见光反射回来被光敏二极管检测到，其阻抗迅速降低， 此时输出端为高电平。但是由于光敏二极管受环境中可见光影响较大，电路的 稳定性很差。 方案二：采用光敏电阻接受可见光检测。 五组光敏电阻用于检测可见光信号。当光敏电阻检测到黑带时，输出端为 低电平，当光敏电阻没有检测到黑带时，输出端为高电平，信号返回给单片机，
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