51单片机控制智能小车解析

单片机项目报告班级：自动化21091姓名：邸维汉刘会丽石钱坤学号：**********20101032152010103122 智能小车控制目录一、前言二、方案设计与论证1)控制器模块选取2)电机模块选取3)电机驱动器模块选取4)电源模块选取三、硬件设计1)主控系统2)电机模块3)电机驱动模块4)电源模块5)按键模块四、软件设计1)直行设计2)转弯设计3)调速设计五、调试中存在的问题六、参考文献一、前言：随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。

全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。

可见其研究意义很大。

本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。

本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。

我们设计的智能电动小车该具有圆形运行、三角形运行、矩形运行和三者一起运行的功能。

都是运行一循环自动停车。

根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态实现对电动车的智能控制。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

本设计采用STC89C52单片机。

以STC89C52为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的轨迹。

实现四种运行轨迹。

STC89C52是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。

二、方案设计与论证1)控制器模块选取我们采用STC公司的STC89S52单片机作为主控制器，STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多，它在5V供电情况下，最多支持80M晶振、且内部有512B的RAM数据存储器、片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等。

但是不兼容Atmel。

从方便使用的角度考虑，我们选择了此方案2)电机模块选取采用普通直流电机。

直流电机运转平稳，精度有一定的保证。

直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。

通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。

并且直流电机相对于步进电机价格经济。

3)电机驱动器模块选取采用电机驱动芯片L298N。

L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。

通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。

调试时在依照芯片手册，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。

4)电源模块选取在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。

所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。

用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。

因此为了方便，这里我们采用12V电源给电机供电，再用7805转换成5V电源给单片机使用。

三、硬件设计小车采用四轮驱动，一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动，另外两个前后轮共用一个驱动，调节左右车轮转速从而达到控制转向的目的。

系统结构框图实物连接：3.2、电机驱动模块L298N驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。

小车采用四轮驱动，小车两侧的电机短接起来各接到L298N的一个输出端。

通过调制两边轮子的转速或正反转来达到控制小车转向的目的。

芯片引脚和功能如图1，驱动电路如图2。

EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）电机运行情况H H L 正转H L H 反转H 同IN2（IN4）同IN2（IN4）快速停止L X X 停止将L298N的IN0、1、2、3，接到P1.0到P1.3上，ENA、ENB接到P3.2、P3.3。

3.3、电机模块电机模块采用4块电机同时驱动，这里将同一侧电机短接接到L298N的一个输出端。

3.4、电源模块采用两片7805电压稳压5V后给单片机系统和其他芯片供电供电，但缺点是压降过大，消耗的功率过大，发热量过大。

3.5、按键模块本系统添加4个按键，用来选择控制小车。

并接于P2.0到P2.3口上。

四、软件设计4.1、小车直行设计：若要求小车直走，这需要给4个电机正转命令。

根据L298N芯片手册这里将P1=0xfa。

4.2、小车转弯设计：若要求小车转弯，需要给一侧电机正转，一侧电机反转或者不旋转。

这样将P1=0xf8或者P1=0xf9.4.3、小车调速设计：若要求车调速，只需用PWM来控制L298N的ENA和ENB就可以对小车进行调速。

这里我使用定时器T0的工作模式2自动重装。

并赋初值 TH0=0xf6;TL0=0xf6；产生高频脉冲。

C语言源代码实现：#include<reg51.h>T#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid trigon(uint ,uint ,uint ,uint ,uint ,uint);void round(uint ,uint);void rectangle(uint, uint, uint, uint, uint ,uint, uint, uint);void delay(uint k);void PWMA(uchar n);void PWMB(uchar n);uchar keys();sbit P3_2=P3^2;sbit P3_3=P3^3;void main(){uchar key;TMOD=0x12;EA=1;ET0=1;ET1=1;TH0=0xf6;TL0=0xf6;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR0=1;TR1=1;P2=0XFF;while(1){jump=0;key=keys();// c稳定运行 d转向 e稳定运行 f转向 g稳定运行 h转向if(key==0xfe)// c d e f g htrigon(30,5,30,10,30,16);if(key==0xfd)round(13,70);// c稳定运行 d转向 e稳定运行 f转向 g稳定运行 h转向 i稳定运行 j转向if(key==0xfb)// c d e f g h i jrectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);if(key==0xf8){trigon(30,5,30,10,30,16);jump=0;delay(1000);round(13,70);jump=0;delay(1000);rectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);}}}void timer0() interrupt 1{num0++;}void timer1() interrupt 3{num1++;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;}void trigon(uint c,uint d,uint e,uint f,uint g,uint h) {uint aa,bb,cc,dd,ee;aa=c+d;bb=aa+e;cc=bb+f;dd=cc+g;ee=dd+h;delay(3000);num1=0;num0=0;while(!jump&& key!=0){if(num1<c&&num1>=1) // 正转稳定运行{P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);}if((num1>c+1)&&num1<=aa)// 转向{P1=0xf8;PWMB(50);PWMA(80);}if(num1>(aa+1)&&num1<=bb)//正转稳定{P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);}if(num1>(bb+1)&&num1<=cc)//转向{P1=0xf8;PWMB(60);PWMA(65);}if(num1>(cc+1)&&num1<=dd)// 正转稳定运行{P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);}if(num1>(dd+1)&&num1<=ee)//转向{P1=0xf8;PWMB(65);PWMA(35);}if(num1>ee) //停止{num1=0;num0=0;P1=0xf0;jump=1;P3_2=0;P3_3=0;key=0;}}}void PWMA(uchar n){if(num0<n)P3_2=1;elseP3_2=0;if(num0>=100)num0=0;}五、调试中出现的问题1．转向时间需要慢慢调，时间长，旋转弧度大；时间短，旋转弧度小。

2．直行时，由于每个电机的性能不一样，导致两侧占空比一样时，小车会存在转弯，这样需要微调占空比。

六、参考文献[1] 楼然苗,李光飞. 51系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社[2] 何希才. 常用集成电路应用实例.电子工业出版社[3] 王静霞单片机应用技术（C语言版）电子工业出版社。