简易智能电动车毕业论文.doc

目录方案比较选择与论证页码系统总体方案设计页码系统总体结构设计及说明页码系统硬件详细设计理论分析和计算详细电路图页码系统软件功能设计理论分析和计算各程序框图页码软硬件分别调试联合调试页码测试仪器与测试试验方法页码开发实验及测试仪器页码测试数据及测试结果分析计算页码特色与创新点讨论设计总结页码附录操作说明元器件清单程序清单参考文献等页码摘要本系统按要求制作了一个简易智能电动车它能实现的功能是从起跑线出发沿引导线到达点在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片并同时发出声光指示信息实时存储显示在直道区检测到的薄铁片数目电动车到达点以后进入弯道区沿圆弧引导线到达点能够检测点下正方形薄铁片并在点处停车秒停车期间发出断续的声光信息之后继续行驶在光源的引导下利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库最后电动车完成上述任务后能够立即停车全程行驶时间小于秒并附加其他功能另外系统中传感器电路额外加入了单片机便于单片机在之后的运行中检测四周电路减小负担软件方面因为会利用传感器在检测到某物体时输出信号发生特定变化这种规律让单片机只对此类信号有所反应大大减少了处理数据算法从而加快了系统的反应速度一方案比较选择与论证根据题目要求有两种解决方案精确定时法这种方案主导思想是在对电动车直线转弯行驶速度以及行程的准确把握基础上利用单片机定时来使电动车顺利通过直道区弯到区障碍区并且最终到达车库缺点供电电压不稳定易导致小车车速不稳定则距离不好控制另外路线固定不变不能应对意外事件而且想要准确跑完全程对于电动车的起始位置直线行进参数转弯半径进行精密测量和计算智能化差传感器引导法这种方法核心是单片机通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作智能化大大增强可以用下图形象的表示出来我们把任务分为了直道弯道区障碍区和停车区划分依据是三个部分所用到的感应器不同实现方法也存在差别直道弯道区主要用黑白检测光电传感器和金属探测接近开关障碍区则是用到了超声波传感器带显示停车区考虑车库放置了光源因此选择了光电传感器引导小车进入车库比起前一种方案来说这种方案应用面更广也更接近实用化智能化重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作从而大大提高了运行过程中的实时性准确性使得电动车能够轻松的完成整个过程综上所述本系统设计选用方案二系统总体方案设计系统总体结构设计及说明图一系统总体结构框图该系统实现了电动车的自动行驶躲避障碍物探测金属计数报警光电引导功能测量距离数码显示电机控制等功能单片机检测出来感应器输出信号从而输出控制信号控制电机工作在直道区考虑引导线是黑颜色不宜反光决定利用这一特性选用反射式光电传感器当其输出信号照射到黑色引导线上是输出一个非常微弱的低电平这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿着直道区和弯道区的引导线行进当地下有金属时金属探测器发出一个高电平用单片机进行检测沿引导线到达点将从金属探测接近开关发送来的信号作为一个外部终端信号处理执行停车并发出断续的声光信号同时进行秒定时计数工作在车头安装有超声传感电路对障碍物进行检测有效距离厘米光电传感器接收部分用于采集光信号通过比较输出信号向车库行驶始终朝在输出信号最强的方向行驶以上就是完成这个题目的大体思路和方法系统硬件详细设计理论分析和计算详细电路图根据系统要求硬件电路包括电源部分单片机最小系统超声波测距电路金属探测电路光电传感器黑白探测传感器电机控制电路显示电路电动车整体图示如下电源部分随着微电子技术的不断进步系统电源的设计在单片机应用系统设计中显得越来越重要它对单片机系统是否正常工作起着至关重要的作用由于电动车本身为六节电池供电根据系统要求选择稳压管将直流电压转成输出直流稳压电路图电动机和金属感器部分用原有的电压信号其他电路传感器都为电压供电单片机最小系统利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制单片机选用其内部有字节的电路设计简单具体为的脚接脚输入信号为伏脚接地脚接高电平金属探测电路由电路图可以得出当有金属被其探测到时输出端输出一个高电平即发生一个正向跳变将这个正向跳变信号用单片机检测出来借此控制电动机产生相应的动作以下时金属接近开关外驱动电路显示电路在单片机应用系统中显示器显示常用两种方法静态显示和动态扫描显示静态显示占用单片机资源小可以提供单独锁存的接口电路很多这里我们组选择最常用的的串并转换电路利用单片机串行发送接收端口外接片作为位显示器的静态显示接口把的作为数据输出线作为移位时钟脉冲为单向位移位寄存器可实现串行输入并行输出系统总图系统软件功能设计理论分析和计算各程序框图根据方案设定的三个部分重点解决问题可以将单片机大量工作集中在信号检测和精确定时计数上具体实现方法因为这是一个对实时性要求很高的系统所以大量数据信号都要在尽量短的时间内完成具体思路如下利用单片机查寻法编程不断的检测外部传感器信号并及时输出显示编程关键实时输出除了传感器本身延时外还与优化程序程度和电机控制度有关软硬件分别调试联合调试阶段调试我们按照前面的方案同样将调试分为了个阶段第一阶段首先是直道区弯道区的调试通过两边固定的光电传感器对引导线检测来实现电动车沿着引导线到达指定的地点根据题目要求在行进线路上需要检测金属片因此我们又加上了金属接近开关用于实现这个要求利用原来作过的静态显示电路板和试验用过的子程序我们将显示功能又加在了系统当中第二阶段障碍区的调试在障碍区主要解决的问题是如何躲避障碍物我们根据题目在车头安装了一个超声波发送接收模块当检测到有障碍物时进行转向第三阶段停车区的调试检测光电接收器的输出信号来寻找光信号最强的方向联合调试在分步调试全部通过的基础上我们开始了整个系统的协调调试协调金属传感器黑白光电传感器超声波传感器光电传感器的配合工作三测试仪器与测试试验方法开发实验及测试仪器实验显示电路实验电机长时间运行试验模拟场地试运行试验超声波发射接收以及测距试验光电接收试验电机控制试验测试仪器示波器多功能稳压电源电压表秒表四测试数据及测试结果分析计算全程行进时间误差行进距离误差传感器工作电压金属接近开关光电传感器超声波传感黑白光电传感器传感器输出信号金属接近开关光电传感器超声波传感黑白光电传感器五特色与创新点讨论设计总结在软件和硬件上运用了一些巧妙方法硬件方面超声传感器电路部分额外加入了单片机扩展了此模块功能并且是的输出信号有规律可循便于单片机在之后的运行中检测四周电路减小负担同时大大提高了电动车载应对障碍物时候的反应时间软件方面因为传感器在检测到某物体时输出信号会发生特定变化利用这种变化规律让单片机只对此类规律的信号有所反应大大减少了处理数据算法从而加快了系统的反应速度大量使用类似于命令对相应端口进行查询并且简化程序代码避免使用繁琐复杂的终端控制确保系统的高精确度另外整个运行过程中通过采用等分时端口查询思想只要分时足够小电动车就会对外界因素有充足的反映空间即达到了接近实时的信号检测处理效果又可通过最终等分时数目准确计算出行驶距离一举两得总结与体会经过为期四天的设计感触颇深的是解决问题的方法技巧在这四天中我们遇到许许多多问题对待问题要多方法处理多角度处理通过这几天的设计竞赛我们不但增强了实践能力和协作精神而且懂得了联系实际的重要性这对我们以后的学习和工作不无裨益当然我们的设计还存在着一些缺陷有待于在将来设计中进一步提高在此恳请各位老师批评指正附录操作说明该系统实现了电动车的自动行驶躲避障碍物探测金属计数报警光电引导功能测量距离数码显示电机控制等功能启动时将彻底的电源开关拨至位置此时电源接通供电部分是节五号电池供电电压调整电动车底部前端的微调器可调节电动车的直线行驶性能是右是左使用完毕请把车身的开关至长期不使用时请取出车底及遥控器的电池另行保管元器件清单蜂鸣器超声波传感器光电传感器金属探测传感器电阻电容若干发光管部分程序清单测金属引导线测试障碍物调试传感器协调程序参考文献系列单片机及其应用孙育才东南大学出版社电动机的单片机控制王晓明北京航空航天大学出版社单片机应用系统设计何立民北京航空航天大学出版社流行单片机使用子程序机应用实例杨振江杜铁军李群西安电子科技大学出版社使用遥控技术手册苏长赞人民邮电出版社