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文檔簡介

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)。1、智能小車:用STC89C52(單片機(jī))設(shè)計(jì)一個(gè)智能小車。2、設(shè)計(jì)目的: 1)、熟悉MCS-51系列單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)。 2)、掌握MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)及編程方法。 3)、掌握MCS-51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用。 4)、掌握MCS-51系列單片機(jī)的LED數(shù)碼管顯示控制和鍵盤輸入檢測等接口技術(shù)。 5)、掌握PWM直流電機(jī)驅(qū)動技術(shù)。 6)、掌握小車紅外循跡、避障礙等技術(shù)。二、設(shè)計(jì)要求:本小車以STC89C52單片機(jī)為核心,完成尋跡、避障、光源檢測和車速測量等功能。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上,對普通的小車進(jìn)行了改造,即用一個(gè)萬向輪來代替兩個(gè)前輪,是小車的轉(zhuǎn)向更加靈敏。采

2、用PWM驅(qū)動芯片控制電機(jī),紅外傳感器檢測白線、障礙物以及用來測量速度,光敏器件檢測光強(qiáng)。基于可靠的硬件設(shè)計(jì)和穩(wěn)定的軟件算法,基本實(shí)現(xiàn)題目要求。具有一定的實(shí)用性。三、系統(tǒng)框圖: 四、軟件算法:五、硬件單元電路:本系統(tǒng)以STC89C52為控制核心,最小系統(tǒng)如下:5.1 主控制模塊STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程擦出只讀存儲器的低電壓,高性能COMMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失真存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52主要完成液晶顯示、尋跡、避障、光源檢測和車速測量等功能。5.2.1 電機(jī)驅(qū)動模塊1電機(jī)的驅(qū)動芯片選用L298

3、N作為驅(qū)動芯片。工作穩(wěn)定電機(jī)驅(qū)動信號由單片機(jī)提供,信號經(jīng)過光耦隔離后傳至PWM控制芯片L298N,通過L298N的輸出引腳與兩個(gè)電機(jī)相連。L198N的連接方法如下圖所示En A IN1 IN2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)0 X X 停止1 1 0 正轉(zhuǎn)1 0 1 反轉(zhuǎn)1 1 1 剎停1 0 0 停止本設(shè)計(jì)中采用脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)控制使能端(En),然后改變IN1和IN2的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。同時(shí)可改變脈寬的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM波形為周期不變的周期性高低電平信號,占空比為高電平時(shí)間除以周期,改變占空比實(shí)質(zhì)上是改變了電動機(jī)的驅(qū)動電壓。下圖為10%和50%占空比的PWM信號。5.2.2 電機(jī)驅(qū)動模

4、塊2恒壓恒流橋式1A驅(qū)動芯片L293內(nèi)部邏輯框圖以及與51單片機(jī)連接的電路原理圖如下所示: L293是著名的SGS公司的產(chǎn)品,內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。其后綴有B、D、E等,除L293E為20腳外,其它均為16引腳。其額定工作電流為1A,最大可達(dá)1.5A,Vss電壓最小4.5V,最大可達(dá)36V;Vs電壓最大值也是36V,Vs電壓比Vss電壓高,否則有時(shí)會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系(電路按上圖連接):EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN1(IN3)快速停止LXX停止5.3 尋跡模塊當(dāng)小車在白色地面

5、行駛時(shí),裝在小車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號,經(jīng)白色反射后,被接收管接受,一旦接收管接收到信號,輸輸出端將輸出低電平,從而實(shí)現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號傳到單片機(jī)的I/O口,當(dāng)I/O口檢測到的信號為高電平時(shí),表明紅外光被地上的黑線吸收了,表明小車正處在黑色的引線上;同理,當(dāng)I/O口檢測到的信號為低電平時(shí),表明小車行駛在白色地面線上。反射式紅外傳感器ST188采用高發(fā)射功率紅外廣電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。檢測距離可調(diào)整范圍為415mm;采用非接觸式檢測方式。當(dāng)ST188前方為白色時(shí),ST188接收管導(dǎo)通,電阻值減少,輸出電壓降低,此時(shí)比較器同相輸入端(3腳)輸入電壓小,比

6、較器輸出為低電平,發(fā)光二極管點(diǎn)亮。如下圖所示。5.4 趨光避障模塊(選做)本設(shè)計(jì)采用光敏電阻檢測光源從而達(dá)到趨光效果,光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小,首先在自然光條件下調(diào)節(jié)R18改變基準(zhǔn)電壓,使發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)光照強(qiáng)度增大,光敏電阻阻值減少,輸出電壓增加,此時(shí)比較器同相輸入端(3腳)輸入電壓大,比較器輸出為高電平,發(fā)光二極管熄滅,如下圖所示在進(jìn)行避障時(shí)采用了反射式紅外傳感器ST188,放于小車前部,三個(gè)ST188,左右中間各一個(gè),具體算法可以參考前面的算法。 六、程序: /*晶振為11.0592MHz*/*按鍵1控制速度,按鍵2控制前進(jìn)后退和轉(zhuǎn)彎*/*程序已成功*/#include #de

7、fine uchar unsigned char/*根據(jù)實(shí)際接線更改I/O口*/#define ENA P1_0#define IN1 P1_1#define IN2 P1_2#define IN3 P1_4#define IN4 P1_5#define ENB P1_3/*/#define Left_moto_pwm ENA#define Right_moto_pwm ENB#define Left_moto_go IN1=0,IN2=1; /當(dāng) IN1=0,IN2=1; 時(shí)左電機(jī)前進(jìn)#define Left_moto_back IN1=1,IN2=0; /當(dāng) IN1=1,IN2=0; 時(shí)左

8、電機(jī)后退 #define Right_moto_go IN3=0,IN4=1; /當(dāng) IN3=0,IN4=1; 時(shí)右電機(jī)前進(jìn)#define Right_moto_back IN3=1,IN4=0; /當(dāng) IN3=1,IN4=0; 時(shí)右電機(jī)后退#define moto_go IN1=0,IN2=1,IN3=0,IN4=1; /小車前進(jìn)#define moto_back IN1=1,IN2=0,IN3=1,IN4=0; /小車后退#define moto_pwm_on ENA=1,ENB=1; /小車啟動#define moto_pwm_off ENA=0,ENB=0; /小車停止uchar sp

9、eed=35; /設(shè)定變量,用于調(diào)速void time_hai(void) EA=1; /總中斷允許 TMOD=0x11; /00010001 TH1=(65536-1844)/256; TL1=(65536-1844)%256; /T1定時(shí)1ms 用于檢測傳感器 TH0=(65536-1844)/256; TL0=(65536-1844)%256; /T0定時(shí)2ms 用于調(diào)速 PT1=1; /T1定時(shí)器優(yōu)先 ET1=1; /T1中斷允許 ET0=1; /T0中斷允許 TR0=1; /T0啟動 TR1=1; /T1啟動void time0(void) interrupt 1 /用于調(diào)速 TH0

10、=(65536-1844)/256; TL0=(65536-1844)%256;/T0初始值 2ms speed-; if(speed=8&y=8) Left_moto_go; Right_moto_back; /左轉(zhuǎn) if(z=8&y=8) Right_moto_go; Left_moto_back; /右轉(zhuǎn) void main(void) time_hai(); moto_go; while(1) 7、 故障分析與改進(jìn):故障:1、 小車走迷宮時(shí)速度太快2、 小車在走迷宮時(shí)左右擺動太大3、 小車走迷宮時(shí)感應(yīng)探頭感應(yīng)不到信號分析改進(jìn):1、 設(shè)計(jì)程序時(shí),設(shè)計(jì)速度的時(shí)候沒有把電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低。修改程序

11、,降低電機(jī)轉(zhuǎn)速2、 左右太大,是探頭感應(yīng)的時(shí)候檢測不到合適的距離,需要調(diào)整探頭感應(yīng)距離。3、 探頭感應(yīng)距離大了,以至于感應(yīng)不到信號。調(diào)整探頭感應(yīng)距離。八、心得體會:這次實(shí)訓(xùn),我們所做的智能小車使我們系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了51系列單片機(jī)的工作原理及其使用方法。實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異,單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。從理論到實(shí)踐,在整整兩星期的日子里,學(xué)到很多很多的的東西,同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多

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