内容发布更新时间 : 2024/12/22 22:48:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
沈阳航空航天大学课程设计说明书 第1章 引言
② 单片机核心模块根据感测模块给予的信息控制小车四电机转动； ③ 电机驱动模块驱动四电机转动，实现转向与行走。
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沈阳航空航天大学课程设计说明书 第2章 总体方案
第2章 总体方案
2.1 总体方案概述
本小车使用STC89C52单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，当接收到回波信号时计算小车与障碍物的距离，若距离大于80cm时，小车会沿直线前进，若计算得小车与障碍物的距离小于80cm，则小车转弯以避开障碍物，在避开障碍物后，使小车会沿直线前进。原理框图如图2.1所示。
图2.1 原理框图
2.2 设计思路
本次设计中将小车主要分为三部分，分别为主控电路、控制电路、感测电路和电源电路。其中主控电路即直流电机PWM控制模块主要由STC89C52单片机的I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及转弯，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。其间是通过STC89C52 单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298N驱动芯片来控制直流电机工作的。控制电路主要由STC89C52单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由直流电机和L298N直流电机驱动模块组成。感测电路主要由超声波探测传感器构成。电源电路由一块7.4V锂离子电池与LM1117-5芯片组成的稳压电路构成，最终输出为5V稳定电压。
2.3 总体电路原理图
本原理图2.2中分为四个模块分别为稳压源模块、超声波模块、主控模块、驱动模块，其中超声波模块是自行设定的虚拟超声波元件，只起到形象示意作用。
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沈阳航空航天大学课程设计说明书 第2章 总体方案
VCCU1D11VIGND7805VO3DIODEC3C12C4C210447uF/16V104220uF/16V U219XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15293031PSENALEEA12345678P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD21222324252627281011121314151617393837363534333257101261111518XTAL2图2.2 电路原理图
VccGNDTXRX9RST9IN1VCCIN2IN3IN4ENAENBSENSASENSB4VSOUT1OUT2OUT3OUT4GND8U3231314L298超声波模块 5
沈阳航空航天大学课程设计说明书 第3章 各模块功能介绍
第3章 各模块功能介绍
3.1 障碍物测距系统
方案1：使用超声波探测器
超声波探测器探测距离远，测距方便，价格合理，程序实现较容易。 方案2：使用光电对管探测
光电对管价格低廉，性能稳定，但探测距离太近（一般不超过3cm），使得小车必须制动迅速。而我们由于采用普通直流电机作为原动力，制动距离至少需要10cm。因此不采取这一方案。
探测障碍的最简单的方法是使用超声波传感器，它是利用向目标发射超声波脉冲，计算其往返时间来判定距离的。算法简单，价格合理因此我们选择方案一。 超声波测距原理：
首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号，把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。时序图如图3.1所示。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S?v?t，通过单片机来算出距离。 2
图3.1 超声波测距原理
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沈阳航空航天大学课程设计说明书 第3章 各模块功能介绍
3.2 驱动模块
此模块的主要作用的驱动直流电机，让直流电机有足够的动力。
方案1：使用分立原件搭建电机驱动电路。使用分立原件搭建电机驱动电路造价低廉，在大规模生产中使用广泛。但分立原件H桥电路工作性能不够稳定，响应太慢且电流太小，较易出现硬件上的故障，故放弃了这一方案。
方案二：采用由双极性管组成的H桥电路（L298N）。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，则效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也很高。而且它有更强的驱动能力。L298N有过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机等。
经比较之后最终选定为方案二。L298内部图如图3.2所示。
图3.2 L298内部原理图
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