智能小車設計報告智能小車設計報告

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1、電子設計大賽設計報告 題目名稱_智能搬運小車 _學生學院_物理與光電工程學院 _隊員 莊偉林 林鑒杰 陳奕利 2009年 5月 1日裝配圖（正面）智能搬運小車設計報告一、 總體框架（1）、本搬動小車通過單片機AT89S52，用三個373分時輸入外部信號，通過分析處理，再用一個573芯片輸出步進電機驅動信號，成功地實現了取放黑鐵，尋找右光源和左光源的功能。（2）、電路方框圖。步進電機運轉直流電機驅動取放鐵片普通光敏電阻控測光源光敏對管PRP控測黑鐵片輸出聲光信號（3）系統(tǒng)總框圖。四相六線步進電機LM2003主控芯片AT89S52系統(tǒng)總框圖二、硬件實現及單元電路設計。1、主控芯片AT89S52。A

2、T89S52 主要性能； 與MCS-51單片機產品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、 1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 、 三級加密程序存儲器 、 32個可編程I/O口線 、三個16位定時器/計數器 八個中斷源 、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數據指針 、掉電標識符 。功能特性描述 At89s52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系

3、統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機

4、一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。 2、直流電機驅動取放鐵片?？紤]到電磁鐵耗電很大，所以我們選擇用直流電機機械方式實現鐵片的取放。通過L298芯片驅動，用直流電機實現磁鐵的磁鐵上升（放下鐵塊）或下降（吸上鐵片）。我們考慮了幾種方案實現直流電機的驅動；L298電路圖如下。直流電機驅動電路圖L298電路圖升上磁鐵，放下鐵片天然磁鐵平衡臂步進電機直流電機鐵片萬向輪放下鐵片放鐵片原理圖直流電機天然磁鐵平衡臂步進電機放下磁鐵，吸上鐵片鐵片萬向輪取鐵片原理圖3、 探測黑白鐵片與邊界。以下為我們考慮的方案；我們使用PRP光電對管實

5、現對黑白鐵以及邊界的探測。光電對管實物圖電壓比較器TL084信號處理實物圖PRP光電一體化對管原理圖R21M光電對管檢測電路圖4、 步進電機與驅動。方案選擇；由于本系統(tǒng)為智能電動車，其驅動輪的驅動電機的選擇就顯得十分重要。由于小車要實現對路徑的準確定位和精確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案：方案1；采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅動電機。由于其轉過的角度可以精確地定位，可以實現小車前進路程和位置的精確確定位。方案2：采用直流減速電機。直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配方便，但是不能做到很好的定位。權衡利弊，我們選擇了第一方案。小車驅動部份我們選擇用二相六線步進電機。因為步進電機可以很好地實

6、現同步與精確控制功能，但是缺點是耗電大，震動大。但權衡利弊，與直流電機相雙，步進電機驅動力強大，所以我們選擇用步進電機。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目

7、的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制?，F在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（vr）、永磁式步進電機（pm）、混合式步進電機（hb）和單相式步進電機等。永磁式步進電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步

8、進電機的應用最為廣泛，也是本次細分驅動方案所選用的步進電機。我們的步進電機使用的驅動芯片是lm2003。步進電機驅動芯片LM2003實物圖LM2003芯片原理圖步進電機實物圖LM2003步進電機驅動相圖二相六線步進電機接線圖5、 尋找光源。當光敏二極管正對光源時，電阻變小，經過電壓比較器向單片機輸入信號。尋找光源用的光敏對管，為了防止干擾，用筆筒套上光敏電阻。6、 電路板。我們通過Protel dxp繪制電路圖后，采用熱轉印方法制成PCB雙面板。蜂鳴器與發(fā)光二極管，輸出聲光信號74hc373作為光電對管信號輸入鎖存器，PO分時讀取外部鎖存器，實現單片機的輸出口和輸入口擴展主控電路AT89S52

9、輸出鎖存器74hc573，作為單片機分時存出的輸出口。主板穩(wěn)壓電路1602lcd插口主電路板實物圖（正面）主電路板實物圖（反面）主電路板pcb圖主電路板各部分原理圖如下：6智能小車程序框圖。初始化前進定時器T2定時中斷，中斷子程序輸入光電對管信號，判斷是否遇到黑色信號或白色信號。白鐵黑鐵判斷遇到黑鐵或白鐵或邊界尋找左光源，返回A停車區(qū)。尋找右光源，返回B停車區(qū)。否向前對齊，繼續(xù)掃描是否取完3塊鐵片返回停車區(qū)，結束。7、 智能小車源程序。#includeunsigned int minute=0;second=0,sum=0;unsigned char idata minute1=0,secon

10、d1=0;sum1=0;unsigned char idata recordminute1=0,recordsecond1=0,recordsum1=0;unsigned char idata recordminute2=0,recordsecond2=0,recordsum2=0;unsigned char bdata status=0;unsigned char bdata status1=0;unsigned char bdata status2=0;unsigned char bdata prpflagd;unsigned char bdata prpflage;unsigned in

11、t idata time0=0;unsigned long int idata time2=0;unsigned long int idata time2_1;unsigned int idata time2_2;unsigned char data motor=0;unsigned char bdata d=0;unsigned char bdata e=0;unsigned char bdata d1=0;unsigned char bdata e1=0;unsigned char lightcount=0;unsigned char v0;unsigned char vb;sbit pr

12、p5_0=d16;sbit prp5_1=d17;sbit prp1_0=d14;sbit prp1_1=d15;sbit prp6_0=d12;sbit prp6_1=d13;sbit prp2_0=d10;sbit prp2_1=d11;sbit prp7_0=e16;sbit prp7_1=e17;sbit prp3_0=e14;sbit prp3_1=e15;sbit prp8_0=e12;sbit prp8_1=e13;sbit prp4_0=e10;sbit prp4_1=e11;sbit prp5_000=prpflagd6;sbit prp5_001=prpflagd7;sbi

13、t prp1_000=prpflagd4;sbit prp1_001=prpflagd5;sbit prp6_000=prpflagd2;sbit prp6_001=prpflagd3;sbit prp2_000=prpflagd0;sbit prp2_001=prpflagd1;sbit prp7_000=prpflage6;sbit prp7_001=prpflage7;sbit prp3_000=prpflage4;sbit prp3_001=prpflage5;sbit prp8_000=prpflage2;sbit prp8_001=prpflage3;sbit prp4_000=p

14、rpflage0;sbit prp4_001=prpflage1;sbit prp5_00=d6;sbit prp5_01=d7;sbit prp1_00=d4;sbit prp1_01=d5;sbit prp6_00=d2;sbit prp6_01=d3;sbit prp2_00=d0;sbit prp2_01=d1;sbit prp7_00=e6;sbit prp7_01=e7;sbit prp3_00=e4;sbit prp3_01=e5;sbit prp8_00=e2;sbit prp8_01=e3;sbit prp4_00=e0;sbit prp4_01=e1;sbit forwar

15、d=status0;sbit backward=status1;sbit turnleft=status3;sbit turnright=status2;sbit rightforward=status5;sbit rightbackward=status4;sbit leftforward=status6;sbit leftbackward=status7;sbit flag=status15; sbit whiteiron=status16;sbit blackiron=status20;sbit searchiron=status10;sbit searchrightlight=stat

16、us11;sbit seachleftlight=status12;unsigned char interfere;unsigned char uninterfere;sbit rightorleft=status14;sbit unflag=status23;sbit foundblack=status24;sbit foundwhite=status25;sbit foundboundary=status26;unsigned char whiteironcount=0;unsigned char blackironcount=0;unsigned char ironcount=0;voi

17、d timer0initializtion();void timer2initializtion();void turnright90degree();void turnleft90degree();void putdown();void goforwardaccelerat();void gobackwardaccelerat();void putup();void foundblackiron();void foundwhiteiron();void turnright180degree();void backwardalign();void forwardalign();void est

18、imate();void boundaryturnright90degree();void boundaryturnright180degree();void boundaryturnleft180degree();void searchlightblackiron();void oneturnleft80degree();void oneturnright80degree();void oneturnright180degree();void oneturnleft80degree();void searchlightwhiteiron();void searchlightwhiteiron

19、();void scan();void main()timer0initializtion();timer2initializtion();time2=0;while(time2=50);rightorleft=0;status=0;goforwardaccelerat();flag=0;while(flag=0);estimate();if(foundboundary=1)boundaryturnright90degree();scan();estimate();if(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();se

20、archlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1) putdown();searchlightwhiteiron();els

21、eputdown();searchlightblackiron();goto end0200;elseif(foundblack=1)putdown();searchlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1) putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightbla

22、ckiron();scan();estimate();if(foundwhite=1) putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();goto end0200;elseif(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();scan();estimate();if(foundwhite=1)putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();scan();estimate(

23、);if(foundwhite=1) putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();scan();estimate();if(foundwhite=1) putdown();searchlightwhiteiron();elseputdown();searchlightblackiron();end0200:while(1);void goforwardaccelerat()status=0;forward=1;vb=5;time2=0;while(time2=8);vb=4;time2=0;whil

24、e(time2=8);vb=3;time2=0;while(time2=8);vb=2;time2=0;while(time2=8);vb=1;void gobackwardaccelerat()status=0;backward=1;vb=5;time2=0;while(time2=8);vb=4;time2=0;while(time2=8);vb=3;time2=0;while(time2=8);vb=2;time2=0;while(time2=8);vb=1;void scan()status=0;while(foundblack!=1)&(foundwhite!=1)goforward

25、accelerat();flag=0;while(flag=0);status=0;estimate();if(foundboundary=1)foundboundary=0;if(rightorleft=1)rightorleft=0;boundaryturnleft180degree();time2=0;while(time2=8);status=0;elserightorleft=1;boundaryturnright180degree();time2=0;while(time2=8);status=0;void searchlightblackiron()unsigned long i

26、nt lightdalign;rightorleft=0;vb=4;turnright=1;while(prp8_01=1);status=0;time2=0;while(time2=20);turnright=1;time2=0;while(time2=30);time2=0;while(prp8_01=1);status=0;if(time2=180)goto b0173; status=0;turnright=1;time2=0;while(time2=20);while(prp8_01=1);time2=0;while(time2=10);status=0;time2=0;while(

27、time2=20);b0173:time2_1=0;goforwardaccelerat();time2=0;while(time2=40);flag=0;while(flag=0);time2=0;while(time2=40);status=0;putup();time2=0;while(time2=8);turnright180degree();goforwardaccelerat();time2=0;while(time2=90);b0294:status=0;forward=1;flag=0;while(flag=0);estimate();if(foundboundary=0)go

28、to b0294;status=0;time2=0;while(time2=8);gobackwardaccelerat();forwardalign();status=0;vb=4;turnright=1;time2=0;while(prp8_01=1);status=0;lightdalign=time2;if(lightdalign=150)turnleft=1;time2=0;while(time2=lightdalign);status=0;turnleft90degree();turnleft=1;time2=0;while(time2=20);status=0;time2=0;w

29、hile(time2=8);b0621:vb=1;forward=1;flag=0;while(flag=0);status=0;estimate();if(foundboundary=1)forwardalign();boundaryturnright90degree();elsegoto b0621;elsetime2=0;while(time2=8);turnleft=1;time2=0;while(time2=lightdalign);status=0;forwardalign();boundaryturnright90degree();void searchlightwhiteiro

30、n()unsigned long int lightdalign;rightorleft=0;vb=4;turnleft=1;while(prp8_01=1);status=0;time2=0;while(time2=20);turnleft=1;time2=0;while(time2=30);time2=0;while(prp8_01=1);status=0;if(time2=180)goto b0374; status=0;turnleft=1;time2=0;while(time2=20);while(prp8_01=1);time2=0;while(time2=10);status=0

31、;time2=0;while(time2=20);b0374:time2_1=0;goforwardaccelerat();time2=0;while(time2=40);flag=0;while(flag=0);time2=0;while(time2=40);status=0;putup();time2=0;while(time2=8);turnright180degree();goforwardaccelerat();time2=0;while(time2=90);b0410:forward=1;flag=0;while(flag=0);estimate();if(foundboundar

32、y=0)goto b0410;status=0;time2=0;while(time2=8);gobackwardaccelerat();forwardalign();status=0;vb=4;turnleft=1;time2=0;while(prp8_01=1);status=0;lightdalign=time2;if(lightdalign=150)turnright=1;time2=0;while(time2=lightdalign);status=0;turnright90degree();turnright=1;time2=0;while(time2=20);status=0;t

33、ime2=0;while(time2=8);b0431:vb=1;forward=1;flag=0;while(flag=0);status=0;estimate();if(foundboundary=1)forwardalign();boundaryturnright90degree();elsegoto b0431;elsetime2=0;while(time2=8);turnright=1;time2=0;while(time2=lightdalign);status=0;forwardalign();boundaryturnright90degree();void boundarytu

34、rnright90degree()status=0;vb=3;backward=1;time2=0;while(time2=30);vb=4;status=0;turnright=1;time2=0;while(time2=122);status=0;time2=0;while(time2=10);void oneturnright80degree()status=0;vb=5;leftforward=1;time2=0;while(time2=215);status=0;time2=0;while(time2=8);void oneturnleft180degree()status=0;vb

35、=5;rightforward=1;time2=0;while(time2=505);status=0;time2=0;while(time2=8);void oneturnright180degree()status=0;vb=5;leftforward=1;time2=0;while(time2=505);status=0;time2=0;while(time2=8);void oneturnleft80degree()status=0;vb=5;rightforward=1;time2=0;while(time2=225);status=0;time2=0;while(time2=8);

36、void boundaryturnleft180degree()status=0;forwardalign();vb=3;status=0;backward=1;time2=0;while(time2=68);status=0;oneturnleft180degree();time2=0;while(time2=10);backwardalign();time2=0;while(time2=8);void boundaryturnright180degree()status=0;forwardalign();vb=3;status=0;backward=1;time2=0;while(time

37、2=68);status=0;oneturnright180degree();time2=0;while(time2=10);backwardalign();time2=0;while(time2=8);void forwardalign()vb=4;status=0;backward=1;time2=0;while(time2=50)break;status=0;time2=0;while(time2=10);forward=1;while(prp4_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10);if(prp7_000=1)&(prp1_000=0)stat

38、us=0;turnright=1;while(prp1_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10);if(prp7_000=1)rightbackward=1;while(prp7_000=1);elserightforward=1;while(prp7_000=0);elseif(prp7_000=0)&(prp1_000=1)status=0;turnleft=1;while(prp7_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10);if(prp1_000=1)leftbackward=1;while(prp1_000=1

39、);elseleftforward=1;while(prp1_000=0);status=0;time2=0;while(time2=18); void backwardalign()unsigned char backwardaligncount=0;b0353:backwardaligncount+;status=0;vb=4;forward=1;time2=0;while(time2=50)break;status=0;time2=0;while(time2=10);backward=1;while(prp4_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10)

40、;if(prp6_000=1)&(prp1_000=0)turnleft=1;while(prp1_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10);if(prp6_000=1)rightforward=1;while(prp6_000=1);elserightbackward=1;while(prp6_000=0);elseif(prp6_000=0)&(prp1_000=1)turnright=1;while(prp6_000=0);status=0;time2=0;while(time2=10);if(prp1_000=1)leftforward=1;whi

41、le(prp6_000=1);elseleftbackward=1;while(prp6_000=0);status=0;time2=0;while(time2=18);if(backwardaligncount=3)goto b0353; status=0;void turnleft90degree()vb=4;status=0;turnleft=1;time2=0;while(time2=110);status=0; time2=0;while(time2=10);void turnright90degree()vb=4;status=0;turnright=1;time2=0;while

42、(time2=115);status=0;time2=0;while(time2=10);void turnright180degree()vb=4;status=0;turnright=1; time2=0;while(time2=230); turnright=0;time2=0;while(time2=15);vb=3;void putup()status=0;time2=0;while(time2=80)status=0;P1=0x05;P1=0xff;time2=0;while(time2=30);time2=0;while(time2=80)status=0;P1=0x05;P1=

43、0xff;time2=0;while(time2=30);time2=0;while(time2=80)status=0;P1=0x05; P1=0xff;void putdown()status=0;forward=1;time2=0;while(time2=3);status=0;time2=0;while(time2=150)P1=0x03;P1=0xff;time2=0;while(time2=8);vb=3;status=0;forward=1;time2=0;while(time2=16);status=0;time2=0;while(time2=8);vb=3;status=0;

44、backward=1;time2=0;while(time2=32);status=0;time2=0;while(time2=8);forward=1;time2=0;while(time2=16);status=0;time2=0;while(time2=8); void estimate()unsigned char bj1=0;unsigned char bj2=0;unsigned char bj3=0;unsigned char bj4=0; unsigned char bj5=0;foundblack=0;foundboundary=0;foundwhite=0;e1=e;d1=

45、d;vb=2;forward=1;time2=0;while(time2=50)if(prp1_000=1)bj1=1;if(prp3_000=1)bj2=1;if(prp5_000=1)bj5=1;if(prp7_000=1)bj4=1;if(prp1_001=0)|(prp2_001=0)|(prp3_001=0)|(prp4_001=0)|(prp5_001=0)|(prp6_001=0)|(prp7_001=0)bj3=1;status=0;backward=1;time2=0;while(time2=50);status=0;if(bj5=1)&(bj1=1)|(bj2=1)&(bj

46、4=1)foundboundary=1;elseif(bj3=1)foundwhite=1;WR=0;time2=0;while(time2=18);WR=1;elsefoundblack=1;WR=0;time2=0;while(time2=18);WR=1;time2=0;while(time2=18);WR=0;time2=0;while(time2=18);WR=1;time2=0;while(time2=18);WR=0;time2=0;while(time2=18);WR=1;time2=0;while(time2=18);void timer0initializtion()TMO

47、D=0X01;TH0=0xd8;TL0=0xef;EA=1;ET0=1;PT0=0;TR0=1; void timer2initializtion() /50MSET2=1;TCLK=0;RCLK=0;CP_RL2=0;T2MOD=0x0;C_T2=0;RCAP2H=0x3c;RCAP2L=0xb0;PT2=1;TR2=1; void T2interrupt() interrupt 5 unsigned char idata i;time2+;time2_1+;time2_2+;sum=sum+1;sum1=sum1+1;if(sum=20)sum=0;second=second+1; if(

48、second=60) second=0; minute=minute+1; if(minute=60) minute=0; if(sum1=20)sum1=0;second1=second1+1;if(second1=60) second1=0; minute1=minute1+1; RD=0;P2=0x8c;P0=0xff;for(i=0;i=2;i+);d=P0;d=P0;P2=0x84;P0=0xff;for(i=0;i=2;i+);e=P0;e=P0;RD=1;P2=0xff;if(d!=0xaa)|(e&0xf3)!=0xa2)if(interfere=2)interfere+;if

49、(interfere=3)flag=1;prpflagd=d;prpflage=e;interfere=0;elseinterfere=0; if(d=0xaa)&(e&0xf3)=0xa2)if(uninterfere=vb)v0=0;if(motor=0x18)motor=0x42;else if(motor=0x42) motor=0x24; else if(motor=0x24) motor=0x81; else if(motor=0x81) motor=0x18; else motor=0x18; if(status=0x02) / V=9cm/sif(v0=vb)v0=0;if(m

50、otor=0x81)motor=0x24;else if(motor=0x24) motor=0x42; else if(motor=0x42) motor=0x18; else if(motor=0x18) motor=0x81; else motor=0x18; if(status=0x04)if(v0=vb)v0=0;time0=0;if(motor=0x11)motor=0x44;else if(motor=0x44) motor=0x22; else if(motor=0x22) motor=0x88; else if(motor=0x88) motor=0x11; else motor=0x11; if(status=0x08)if(v0=vb)v0=0;time0=0;if(motor=0x88)motor=0x22;else if(motor=0x22) motor=0x44; else if(motor=0x44) motor=0x11; else if(motor=0x11) motor=0x88; else motor=0x11;