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基于STC12C5A60S2單片機智能小車畢業設計說明.doc

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?基于STC12C5A60S2單片機智能小車目 錄摘 要 1Abstract 2引言 31、課題背景及意義 32、國外研究及現狀 31 緒論 51.1智能小車概述 51.2設計任務和功能要求 71.2.1 基本要求 71.2.2 發揮部分 72 硬件電路設計 82.1主控芯片選型 82.1.1 單片機 STC12C5A60S 性能介紹 82.1.2 最小系統 122.2循跡探測模塊 122.3電機驅動模塊 152.4超聲波測速模塊 162.5 無線通信模塊 172.6系統模塊的最終方案 182.7 最終PCB板圖 183、系統調試 193.1 循跡探測模塊調試 193.2 藍牙通信模塊調試 193.3 超聲波測距模塊 204、軟件設計 214.1 程序設計說明及流程圖 214.1.1系統軟件設計說明 214.1.2程序流程圖 214.2程序設計 234.2.1驅動程序設計 234.2.2尋跡子程序設計 255、測試數據、測試結果分析及結論 295.1測試方法與儀器 295.1.1測試儀器 295.1.2測試方法 295.2測試數據及測試結果分析 295.3心得體會 29致 31參考文獻 32摘 要智能小車的研究、開發和應用涉及傳感技術、電氣技術、單片機控制、通信技術等學科,是一門綜合技術,當代研究十分活躍,應用日益廣泛的領域。智能作為現代社會的新產物,是以后的發展方向,它可以按照預先設定的模塊在一個特定的環境里自動的運行,可運用于科學勘探等用途,無需人為的管理,便可以完成預期所要達到的或更高的目標,智能小車就是其中的一種。智能小車的發展主要在自動化領域,很多高校都鼓勵學生去從事這方面的學習與研究。智能小車在以后必將有其廣闊的應用前景。本設計是以簡易的三輪小車(一個萬向輪,兩個普通的直流電機)為車體,硬件是基于STC12C5A60S2單片機為主控芯片,配合直流電動機、紅外傳感器、超聲波傳感器、藍牙無線傳感器,L298N驅動芯片等器件構成。通過相應的軟件代碼控制小車循跡、加減速等動作;完成小車在起跑線同時啟動,在超車區實現超車;之后兩車交替超車領跑的各個功能。經過多次實驗表明,兩小車較好地實現了循跡超車并交替領跑的功能。關鍵字智能小車;電氣技術;單片機控制;通信技術;單片機 STC12C5A60S;AbstractIntelligence is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and will be able to complete the intended target without user’s management. This excogitation mainly reflects multi-function car intelligent mode, the design of theory scheme and analytical method, features and innovations etc. which have some reference value on the design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances.This dissertation discusses mainly on the design of the intelligent car in single-chip processor as the control core. To realize the car moving around and transform. the mode of the small car function, it uses wireless remote control; to realize the small car obstacle-avoidance function and comprehensively car tracing function, it uses the infrared sensor. This excogitation adopts the research methods of contrast selected, independent modules, comprehensive treatment method. After the comparison between Pros and cons, the best program design will be elected combining with the actual situation. It is complete in accordance with the rigorous scientific attitude from the smallest systems to the wireless remote control, infrared tracking and ultrasonic obstacle avoidance. The right signal outputs can be gotten to achieve its function by the debugging detection module. Finally on the commissioning of the module into the bodywork of the car, with procedure and by single-chip processor control, it will be effectively integrated with the module, achieve the intended objectives, final design and production that can make cars intelligently operate in a certain circumstances.KeywordsIntelligent toy car; Obstacle avoidance; tracking; Intelligent引言1、課題背景及意義機器人學是一門與機器人設計、制造和應用相關的科學[1]。機器人學又稱為機器人技術或機器人工程學,主要研究機器人的控制與被處理物體之間的相互關系。機器人學涉。省略部分。0); en_a=1; en_b=1; pwm(200,80); delay(5); } else if((right_flag_0==1)&&(right_flag_1==1)) { en_a=0; en_b=0; delay(10); en_a=1; en_b=1; pwm(80,200); delay(5); } else { en_a=0; en_b=0; delay(5); en_a=1; en_b=1; go_stright(); delay(5); } 5、測試數據、測試結果分析及結論5.1測試方法與儀器5.1.1測試儀器 測試儀器包括秒表、數字萬用表、信號發生器、示波器、MCS51仿真機、直流穩壓電源等。 5.1.2測試方法 數字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導通狀態等參數; 信號發生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸; MCS51仿真機用于測試軟件; 直流穩壓電源在測試期間為各待測系統供電; 秒表用于產品測試,按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產品測試[22]。 5.2測試數據及測試結果分析(1)計時精度分析 計時系統采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。(2)測距精度分析 測速系統采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速,變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起,電機軸每一轉產生2個脈沖,車輪每轉產生32個脈沖,理論測量精度可達135mm/32=4.22mm<4.5mm (3)定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術,理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。 小車行駛時間統計(表5-1所示) 表5-1 小車行駛時間統計圈數小車行駛時間第一圈38s第二圈40s第三圈38s第四圈40s5.3心得體會 歷經幾個月的畢業設計,從最初的資料查找、方案設計,經過最基本的電路設計、調試過程,再到軟件設計、測試,我學習了單片機系統設計的整個過程。從傳感器信號的處理,到單片機接收并處理信號,再到輸出信號至外部系統,通過該作品的設計制作,使我更好的了解了各類傳感器,掌握了光電三極管的使用,并熟悉了單片機的中斷和定時器的控制,掌握了大功率驅動芯片L298N的使用,程序中對各種任務的合理安排,使整體系統能夠更好的協同工作,增強了自己的動手能力,更好的熟悉的了解了一個單片機系統的開發過程。 測試結果表明,本系統實現了設計任務要求,小車采集紅外尋跡傳感器信號探測線路,并根據單片機控制模塊的分析結果決策和控制下一步的運動形式。該控制系統運用了單片機、紅外尋跡傳感器,直流電機,PWM調速,光電傳感器等技術,基本實現了智能小車的要求。 但是本系統中還存在著不足:小車的直線行進的穩定性未得到很好的解決,通過測試小車在直線行走時與小車的初始角度、小車的速度、小車的轉彎,我認為小車的穩定性可能還與紅外探測器之間的間距、黑帶寬度的比值、小車的慣性等有關。 學習的過程中雖然遇到很多困難,但經過努力克服了困難解決了問題,最終完成了設計。 通過這次課程設計,使我深刻地認識到學好專業知識的重要性,也理解了理論聯系實際的含義,同時也是對大學四年的學習成果的一個綜合檢驗。這幾個月的設計是對過去所學知識的系統提高和擴充的過程,為今后的發展打下了良好的基礎。 致本科畢業論文設計即將結束之際,我要感在這一學期在畢業設計階段所有幫助過我的人們。首先,我要最衷心地感的是——我的導師譚老師,本文是在譚老師悉心指導下完成的,譚老師嚴謹的治學作風、的工作態度使我受益匪淺,更重要的是從譚老師身上學到了對待任何事情的那種精益求精和一絲不茍的精神和態度。 在一個學期的課題研究過程中,譚老師給與了我許多關心和指導,譚老師認真工作的精神、敏銳的洞察力、科學的工作方法、真誠的性格永遠是我學習的榜樣。我還要感有一批在畢業設計期間在學業和生活上都給予我莫大幫助的同學朋友們,是你們給了我巨大的鼓舞和動力。當然,還有一份感激之情難于言表,那就是感我的父母不辭辛勞培養了我,沒有你們就沒有我的今天。再次,我還要感大學四年來所有的任課老師,是他們把科學的方法和知識傳授給了我。最后,感所有在畢業設計期間給與我幫助的老師,同學和朋友們,衷心的大家!參考文獻[1]徐 主編,移動機器人的發展現狀及其趨勢[J],機器人技術與應用,2001(3) [2]黨宏社 主編,智能車輛系統發展及其關鍵技術概述[J].公路交通科技,2002(4) [3]念東 主編,智能車輛的研究及前景[J].汽車,2002(2) [4]王榮本 主編,世界智能車輛研究概述[J].公路交通科技,2001(10) [5]王建農 主編.自主移動機器人的導航研究[R].機器人,1997 [6] 佳 主編,智能小車的蔽障及路徑規劃[D].東南大學碩士論文.2005. [7]徐 主編,譚民移動機器人的發展現狀及其趨勢[J].機器人技術與應用,2001(3) [8]白井良明[同],機器人工程[M].:科學,2001. [9]毅剛 主編,新編MCS-51單片機應用設計,第一版,工業大學,2003 [10]譚 主編,電子產品設計與制作技術,科學,2008 [11] 剛 主編,電子系統設計與實踐,電子工業,2009.3 [12]余祖俊 主編,微機監測與控制應用系統設計, 北方交通大學,2001.12 [13]溫志明 主編,運動控制系統分析與應用,國防工業,2008.2 [14]催維娜 主編,智能電子制作,科學,2007 [15]忠文 主編,實用電機控制電路,化學工業,2003.4 [16]紅潤 主編,智能技術——系統設計與開發,航空航天,2007.2 [17]鐵軍 主編,智能控制理論及應用,清華大學,2009.1 [18]譚少強 主編,傳感器設計與應用實例,中國電力,2008 [19]何立民 主編,單片機應用系統設計,:航天航空大學,2008[20]廣弟 主編,單片機基礎,:航空航天大學,2001[21]B.D. Theelen a,*, A.C. Verschueren b, V.V. Reyes Su_arez c, M.P.J. Stevens a, A. Nunez. A scalable single-chip multi-processor architecture with on-chip RTOS kernel. [J]. 2003 [22]Jayanta Mukherjee a,*, Manfred K. Lang b, S.K. Mitra. Demosaicing of images obtained from single-chip imaging sensors in YUV color space. [J]. 2005
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