本科生毕业设计（论文）
论文题目：遥控小车运动系统设计（硬件部分）姓名：XXXXX
学号：09043108
班级：090431班
年级：2009级
专业：自动化
学院：机械与电子工程学院
指导教师：XXXXX
完成时间：2013年 5 月30日
作者声明
本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。
本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。
特此声明。
毕业设计（论文）作者（签字）：
签字日期：年月日本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。
学位论文指导教师签名：
年月日
遥控小车运动系统设计（硬件部分）
Design of remote control vehicle movement
system (hardware)
2013年5 月30日
东华理工大学（论文）摘要
摘要
根据要求，采用STC89C52单片机作为本设计主控芯片。按动操作器上的不同按键可以控制小车的左转、右转、前进、后退、寻光和避障等动作。遥控部分采用315M无线发射接收模块，通过PT2262/PT2272编码解码，提高控制的可靠性。采用一休化对射红外发射接收管WYC H206并结合测速编码盘测量行程；超声波US-020模块进行障碍识别；通过光敏二极管辅以直流减速电机控制的转动机构进行光源方向的检测，通过软件控制小车行驶到光源附近。采用直流减速电机对小车的转向进行精确的控制。此外，采用四位LED数码管和若干LED发光二极管显示小车的里程以及电机的正反转状态。
关键词：智能小车；无线遥控；自动寻光；超声波避障；测行程
东华理工大学（论文）ABSTRACT
ABSTRACT
According to the topic, this design uses the STC89C52 as main control chip.Different key pressing operation on the device can control the car turn left, turn right, forward and backward, search light and obstacle avoidance action.Remote control part adopts 315M wireless transmitting and receiving module,Through the PT2262/PT2272 coding and decoding,To improve the reliability of control.The integration of shoot infrared transmitting and receiving tubes WYC H206 combined with the coding disc measurement travel speed;Ultrasonic US-020 module for obstacle recognition;Detection by photodiode with DC motor control of the rotating mechanism is the direction of the light source,Through software control the car near the light source.Dc gear motor for precise control of the car steering.In addition, the light emitting diode four-LED digital tube and a plurality of LED mileage and vehicle motor reversible state.
Key words:Intelligent car; Wireless remote control; Automatic search light; Ultrasonic obstacle avoidance; Measuring range
目录
绪论 (1)
第1章方案设计与论证 (2)
1.1 总体设计思路 (2)
1.2 设计方案论证与比较 (2)
1.2.1 车体设计 (3)
1.2.2 遥控方案 (4)
1.2.3 电机的论证与分析 (4)
1.2.4 驱动芯片的选择 (5)
1.2.5 感光传感器的选择 (5)
1.2.6 测行程模块的选择 (5)
1.2.7 显示方案 (5)
1.2.8 避障模块 (6)
第2章硬件设计 (7)
2.1 单片机模块 (7)
2.2 电源模块 (7)
2.2.1 无线发射端 (7)
2.2.2 小车端 (7)
2.3 无线遥控模块 (8)
2.3.1 编译码芯片的选择 (8)
2.3.2 无线发射接收模块 (9)
2.3.3 电路原理图 (10)
2.4 电机驱动电路的设计 (11)
2.5 寻光模块 (12)
2.6 测行程模块 (13)
2.7 显示模块 (15)
2.8 超声波避障模块的设计 (16)
2.8.1 超声波发射电路 (16)
2.8.2 超声接收电路 (17)
2.8.3 报警电路 (18)
第3章软件设计 (19)
3.1 编写程序语言的选择 (19)
3.2 设计课题的流程图 (19)
3.3 单片机的资源分配 (22)
3.3.1 I/O口的分配 (22)
3.3.2 定时计数器的分配 (23)
3.3.3 外部中断的分配 (23)
3.4 单片机初始化 (23)
3.5 单片机主程序 (24)
第4章调试部分 (25)
4.1 调试方案 (25)
4.2 测试方法和仪器 (25)
结论 (26)
致谢 (27)
参考文献 (28)
附录 (29)
东华理工大学（论文）绪论
绪论
随着汽车行业的迅速发展，有关智能汽车的研究也越来越受人关注。全国电子大赛及省内电子大赛曾多次出现智能小车这方面的题目，全国各高校也很重视该题目的研究。对智能汽车的研究，国内外都有很大的成果，谷歌研发的无人驾驶汽车，已能够在高速公路上安全的行驶数千公里。人类探索太空的步伐也一直没有停止，火星、月球上也有着智能小车的身影，木星的探测器也在积极的研发中，预计2016年将会到达木星。日本的福岛核危机，也使用了智能小车去检测岛内的核辐射值。智能泊车系统，现在已经进入了民用领域，市场上已有很多车型也装配了该系统。
本设计的智能小车采用无线遥控技术，通过遥控命令对小汽车行驶状态进行控制，如前进、后退、左转和右转等。控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计以STC89C52单片机为控制核心，实现了自动寻光、测行程和显示及自动避障。遥控部分采用315M无线发射接收模块，通过PT2262/PT2272编码解码，提高控制的可靠性。采用一休化对射红外发射接收管WYC H206并结合测速编码盘测量行程并送至数码管显示；超声波US-020模块进行障碍识别；通过光敏二极管辅以直流减速电机控制的转动机构进行光源方向的检测并最终行驶到光源处。通过对本小车研究，我们可以初步构建智能汽车的模型与理论基础。
第1章方案设计与论证
1.1 总体设计思路
本设计主采用STC89C52单片机作为小车系统的主控芯片。采用无线遥控技术，通过遥控命令对小汽车行驶状态进行控制，如前进、后退、左转和右转，通过桥式开关电路驱动电机。并配合超声波传感器实现小汽车的自动避障，当小汽车检测到前方有障碍物时，能够实现自动停车。同时采用光敏二极管实现小车的自动寻光，当小车检测的周围光线时，能够自动向光源行驶最终停止。在小车运行过程中，小车通过对射红外发射接收管和测速编码盘进行行程测量。其中，主要研究内容为：电机驱动、发射与接收电路、超声波传感器、红外传感器和感光传感器的应用等。设计结果应符合以下指标：
（1）通过无线遥控操作实现小汽车的前进、后退、左转、右转；
（2）在行走过程中可以改变小车的运动状态，实现小汽车的自动避障；
（3）在寻光模式下，小车能够自动寻光；
（4）在小车运行时小车能够自动测行程并显示。
总体方案设计结构图如图1-1：
图 1-1 总体方案设计结构图
1.2 设计方案论证与比较
根据小车的设计要求，本系统主要有电机驱动与控制模块、无线遥控模块、寻光模块、测行程模块、避障模块、LED显示模块等组成，为了的到最优的设计方案，分别设计了几种方案进行论证。
1.2.1 车体设计
常见的小车模型如图1-2所示：
图 1-2
分别分析上述四种模式，当小车发生偏向时小车的受力情况：
1号车：此小车模型使用两个驱动轮外加一个导向轮，若导向轮使用万向轮或球形轮，当小车驱动轮产生运动偏差时，导向轮轴向将受力，由于万向轮或球形轮阻力很小，小车很容易偏向。故只能使用定向轮，其轴向移动阻力较大，偏向力被抵消或减弱，使小车更易于走直线，由此带来的弊端是转向不灵活，尤其是当地面阻力很大时。
2号车：道理与1号车类似，但还有几点差别。一：由于这样布置，导向轮作为支点一般不会同时受力，类似于跷跷板，任意时刻仅有一个受力，比1号车导向轮的垂直压力要小，故其运动阻力就小，抑制偏向的能力也就弱。二：由于导向轮距驱动轮比1号车近，阻止偏向的力矩小于1号车，因此相对于1号车，2号车更容易偏向。
3号车：与1号车相比，它存在2个导向轮，通常情况这类结构的导向轮不会使用万向轮和球形为支点，多数情况下使用定向轮，2个定向轮的轴向阻力大于1个，因此这个结构很容易走直线，但其转向就非常困难了，转弯半径极大，转弯十分麻烦。
4号车：与三号的差别在于4个车轮都是主动轮，使转向的中心从后轮移至小车中心，其偏向阻力大小和3号车一样，只是因中心变化，导致偏向阻力的力矩减小，从这上看，4号车应该比3号容易偏向，但是由于4号车采用四驱方式，其偏差更加离散，同侧的偏差方向不一定一致，因此很难偏向，走直线较容易，同时可以实现原地打转。
因为本次毕业设计需要小车有较强的运动能力，且为方便控制，故选用4号车模型，用四个电机驱动。
1.2.2 遥控方案
方案一：红外遥控
红外遥控技术采用红外线来传送控制信号，红外遥控的特点是具有方向性、遥控距离近、容易被阻挡、电路调试简单，编解码容易，可进行多路遥控。
方案二：无线电遥控
无线电遥控技术采用无线电波来传送控制信号，它具有无方向性、距离远（可达数十米，甚至数公里）、可穿透障碍物、可以不“面对面”控制的特点，但是容易受电磁干扰。
因红外遥控遥控距离近且易被阻挡，故选择无线电遥控，而非红外遥控。
1.2.3 电机的论证与分析
工作电压DC 3V DC 6V DC 6V
工作电流100mA 100mA 120mA
减速箱减速比48:1
空载（加轮子）100转/分190转/分转/240分
轮胎直径 6.5cm
空载速度20米/分39米/分48米/分
噪声<65db
表1-1
方案一：采用直流电机
直流电机速度较快，价格便宜，通过调节驱动电流来改变电机速度，驱动电路较简单，调速范围广，调速特性平滑。但由于其转距小，带大负载时很容易堵转。且由于其速度较快，不易控制，精确度低。
方案二：采用步进电机
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的装置，采用控制脉冲个数来控制角位移量，控制脉冲频率来控制电机的速度与加速度，其精确度高，但其驱动电路更复杂，控制相对较繁琐。
方案三：采用减速电机
减速电机是通过控制电流来实现调速的，而且其内部包含减速齿轮箱，转距
大，非常适合爬坡等，而且易控制，速度比步进电机快，价格适中，控制相对简单。
综上所述，本设计决定采用减速电机，电机参数如表1-1：
1.2.4 驱动芯片的选择
方案一：L298N
L298N为双H桥直流电机驱动芯片,输出电流大，持续工作电流为2A，瞬间峰值电流可达3A。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以驱动两台直流电机。该芯片采用15脚封装，使用时需要安装散热片。
方案二：L293D
L293D为双H桥直流电机驱动芯片，持续工作电流为1A，峰值可达2A，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可同时驱动两台直流电机。封装为16脚双列直插，使用方便。
由于L293D的工作电流也能满足设计需求，且L298N需要安装散热片，使用时比较麻烦，故选用L293D作为电机驱动芯片。
1.2.5 感光传感器的选择
光敏传感器包含光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电管、光电倍增管等类型。由于光敏二极管结构简单，使用方便，且价格便宜故选择光敏二极管。
1.2.6 测行程模块的选择
方案一：
采用霍尔开关元器件A44E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，达到测量行程的作用。霍尔元件体积小，频率响应宽度大，动态特性较好，外围电路简单，但其安装起来较为麻烦。测试示意图如图1-3：
图 1-3 图 1-4 方案二：
采用一休化对射红外发射接收管WYC H206并结合测速编码盘产生脉冲，最后使用74HC14（带施密特触发器反向器）对脉冲整形，防止临界输出抖动造成测量误差。此方案虽电路稍复杂，但其稳定性高且安装方便。测试示意图如图1-4：
方案二电路虽然稍微复杂但由于其安装方便故选择方案二。
1.2.7 显示方案
方案一：LCD液晶显示器
LCD利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及图像，LCD具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等特点。但其亮度较暗可视角度小。
方案二：LED数码管显示
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管显示具有亮度强，可视角度广等特点。
由于小车在运行过程中远离人类视线，需要较强的亮度和较大的可视角度，故选择LED数码管显示。
1.2.8 避障模块
方案一：红外传感器
红外传感器利用物体的反射性质，如果没有障碍物，发射出去的红外线因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到传感器接收头，通过判断接收端的电平即可判定前方是否有障碍物。
方案二：超声波传感器
超声波传感器利用向目标发射超声波脉冲，当遇到障碍物时，超声波经反射被超声波接收头接收，计算其往返时间来计算小车与障碍物距离的。其优点是价格便宜，易于使用，且在10m以内能给出精确的测量。
由于方案二能很方便的计算出小车与障碍物的距离可以很方便的设定安全距离，故选择方案二。
第2章硬件设计
2.1 单片机模块
本设计使用的是STC89C52单片机，它是STC公司的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。STC89C52采用经典的MCS-51内核，同时具有如下标准功能：8KB程序存储空间，512B数据存储空间，内4KB EEPROM,32位通用I/O 口，看门狗定时器，MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。指令代码完全兼容传统8051。
单片机模块电路图如图2-1所示，其中时钟电路采用12MHZ晶振和30pF 电容。P1.0—P1.3用于控制电机的正反转，P1.4—P1.7用于输入接收到的无线信号，P2.4—P2.7用于输入寻光检测信号，P3.3—P3.5、P2.3由于数码管动态扫描，P0口用于点亮数码管对应段码，P2.0用于超声波发射控制端，P2.1用于超声波接收端，P2.2为避障报警输出端，P3.2外部中断0用于小车测行程。
图 2-1
2.2 电源模块
2.2.1 无线发射端
无线发射模块工作电压在5—9V之间时已能达到较理想的发射距离，考虑到使用和携带方便，采用4节干电池串联给发射端供电。
2.2.2 小车端
小车电机需要较大的驱动电压和电流，且小车在运行过程中耗电量较大，普通干电池电量较小且不能循环使用，不能满足设计需求，故采用7.2V容量为1300mAh的镍氢（NI-MH）可充电电池为系统供电。
由于单片机和无线接收模块的工作电压为5V，因此需要从NI-MH电池稳压出5V电压，稳压芯片用LM7805。LM7805为三端集成稳压器，仅需很少的外
围元件即可稳压出+5V电压。
电路图如图2-2所示：
图 2-2
NI-MH电池7.2V电压先通过C3滤除纹波，然后送到7805进行稳压，输出电压再通过C4滤波最后输出。D1为电压指示灯，通过R1进行限流。
2.3 无线遥控模块
2.3.1 编译码芯片的选择
PT2262/PT2272是采用CMOS工艺制造的低功耗、低价位的专用数字编码译码器。工作电压范围宽，采用RC振荡，可靠性高，外围元件少，设计方便，和他数字编译码器相比，最突出特点是地址编码容量特别大。故选择PT2262/PT2272。
PT2262/PT2272最多有12位(A0-A11)三态地址端引脚（f、1、0三个状态）,任意组合可提供12
3地址码,PT2262最多有6位(D0-D5)数据端引脚,设定的地址码与数据码从第17号引脚串行输出，可以应用于无线遥控发射电路。
编码芯片PT2262发出的编码信号是由地址码、数据码、同步码构成一个完整的编码，解码芯片PT2272接收到遥控信号后，其地址码需要经过两次比较核对无误后，VT引脚才输出高电平，同时对应的数据引脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，因此315MHz的高频发射电路不工作，当有按键时，PT2262得电工作，第17号引脚将经过调制的串行数据信号输出，当第17号引脚为高电平时发射电路起振并发射等幅高频信号，当第17号引脚为低平时发射电路停止振荡，因此高频发射电路完全受控于PT2262的第17号引脚输出的编码信号，从而对高频电路完成ASK调制相当于调制度为100％的调幅。
T2262 引脚图: PT2272 引脚图:
图 2-3 图 2-4
A0—A7为地址管脚，只有当T2262和PT2272地址码相同时才进行编码；D0-D4为数据管脚；DOUT为编码输出端，正常时为低电平；DIN为数据信号输入端，来自接收模块输出端；OSC1为振荡电阻输入端，OSC2为振荡电阻振荡器输出端，振荡频率取决于OSC1与OSC2两端所接电阻。
PT2262 和PT2272 除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。本设计选择2.2M—390K
振荡电阻选择表如表2-1所示：
PT2262 PT2272
1.2M 200K
1.5M 270K
2.2M 390K
3.3M 680K
4.7M 820K
表2-1
2.3.2 无线发射接收模块
无线发射接收模块选择常见的315M无线模块。
发射头通讯方式为调幅AM，工作电压为DC3～12V，发射功率小于500MW。接收头工作电压为DC5V，接收灵敏度为-103dBm。数据发射模块使用声表谐振器SAW稳频，频率具有极高稳定度。发射模块使用了数据调制三极管,此结构使其可以很方便的与其他电路相连接，而无需考虑编码电路工作电压与输出信号幅度值的大小。
数据发射模块工作电压为DC3～12V，当工作电压发生变化时其发射频率基
本不变,与发射模块配套的接收模块不需要任何调整即可能稳定地接收。当工作电压为3V 时，传输距离约为20～50米，此时发射功率较小；当工作电压5V 时，传输距离约为约100～200米；当工作电压9V 时，传输距离300～500米；当工作电压为12V 时，此时到达最佳工作电压，可得到较好的发射效果，当工作电压大于l2V 时,功耗增大，有效发射功率却无明显提高。此模块的特点是发射功率较大，传输距离较远，适合在比较适合恶劣条件下进行通讯。
无线电的遥控距离主要受发射功率、接收灵敏度、天线长度和阻挡物因素影响。发射功率越大则距离越远，但耗电大且易对其他设备产生干扰；接收器的敏度越高，则遥控距离越大，但引干扰而导致误动或失控；天线长度过短会影响遥控距离；由于无线电的播特性为直线传播，对障碍物的穿透能力弱，如果发射器与接收器之间有障碍物阻挡，其传播距离将受很大影响。
2.3.3 电路原理图
发射模块电路原理图如图 2-5：
图 2-5
小车需要4个方向键（前进、后退、左转、右转）及1个模式键，至少需要5个按键，而PT2262编码芯片只有4个数据码端口，不能满足设计需求，同时为方便以后对小车进行功能升级，因此采用8线—3线优先编码器74LS148进行扩展。8线—3线优先编码器74LS148允许同时输入两个以上的编码信号，当有多个信号输入时，编码器仅对其中优先权最高的进行编码。70~I I 为编码信号输入端，对高电平进行编码；20~A A 为编码信号输出端，012A A A 数值对应于编码信号。
当没有按键按下时二极管10~7D D 不导通，则PT2262未上电，PT2262和无线发射模块不工作，此时功耗极小，只有当有按键按下时PT2262和无线发射模块才工作，此时进行遥控信号的调制和发射。
图 2-6
无线接收模块接收发射模块的信号，并送至PT2272第14脚，PT2272对接收的信号的地址码进行两次校验，确认无误后进行解码，数据码对应管脚输出高电平点亮对应指示灯，同时第17较输出高电平点亮解码指示灯，表示解码成功。解码后的数据被送至单片机进行处理。
2.4 电机驱动电路的设计
L293D 为双H 桥直流电机驱动芯片，持续工作电流为1A ，峰值可达2A ，内含两个H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可同时驱动两个电机。其控制信号输入端可直接与单片机相连，外围元件少，使用非常方便。因为本小车采用四电机驱动，故使用两片L293D 驱动电机。L293D 引脚图如图 2-7所示：
图2-7 表2-2
P1、P9为使能引脚，P2、P7、P10、P15为电机控制信号输入引脚，P3、P6、P11、P14为电机驱动信号输出引脚，P4、P5、P12、P13为接地脚，P16为芯片供电脚，P8为电机供电输入脚。L293D 功能表如表2-2所示：
小车前进时四个电机同时正转，小车后退时四个电机同时反转，小车左转时小车左侧电机反转右侧电机正转，小车右转时小车左侧电机正转右侧电机反转。
EN
1A 2A 电机状态 H
H L 正转 H
L H 反转 H
L L 停止 H
H H 停止 L X X 停止
图 2-8
为节省I/O口，同侧电机共用一对I/O口。单片机通过P1.0—P1.3口产生电机控制信号并输至L293D，L293D产生对应的驱动电压，使电机正反转，同时点亮指示灯，显示电机的运行状态。
2.5 寻光模块
本系统共使用四路光敏传感器来检测光强，需使用四个比较器，LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，满足系统需求，故选择LM339。LM339管脚图如图2-9所示：
图 2-9
1IN-、2IN-、3IN-、4IN-分别为四个比较器的反相输入端，1IN+、2IN+、3IN+、4IN+分别为四个比较器的正相输入端，1OUT、2OUT、3OUT、4OUT分别为四个比较器的输出端。电路原理图如图2-10所示：
图 2-10
当未检测到光源时，光敏二极管截止，IN+处电压为高电平，大于IN-处电压，比较器输出电压为正，寻光指示灯灭；当检测到光源时，光敏二极管导通，IN+处电压为低电平，小于IN-处电压，比较器输出电压为负，寻光指示灯被点亮。同时检测结果被送至单片机，单片机根据检测结果做出相应结果，IN-接在电位器上，通过调节电位器可以调节寻光灵敏度。
2.6 测行程模块
本模块使用对射红外发射接收管WYC H206结合测速码盘将小车行程量化为脉冲数，并通过反相施密特触发器74HC14D最终输入至外部中断0处，单片机对脉冲进行计算，最终计出行程。74HC14D引脚图如图2-11所示：
单片机系统设计实例 红外遥控小车 专业：信息对抗技术 姓名：吴志飞 学号：1411050121 指导教师：张东阳
目录 1 绪论 (1) 2 系统分析 (2) 2.1系统框架 (2) 2.2电机驱动模块 (3) 2.3 LCD显示模块 (4) 3 系统硬件设计 (5) 3.1主控模块的电路设计 (6) 3.1.1AT89C51单片机的简介 (8) 3.1.2AT89C51管脚功能 (8) 3.2红外遥控模块的电路设计 (9) 3.2.1红外遥控的实现原理 (10) 3.2.2红外发射器 (11) 3.2.3红外接收器 (12) 3.3电机驱动模块的电路设计 (12) 3.4显示模块的电路设计 (13) 4 系统软件设计 (14) 4.1程序代码 (14) 4.2软件流程图 (17) 5 调试与仿真 (18) 5.1在keil中进行调试 (18) 5.2在Proteus中进行仿真 (19) 6 总结 (21) 参考文献 (22) I
沈阳理工大学课程设计说明书 1 绪论 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快,，智能化程度越来越高，应用范围也越来越广，包括海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。智能电动小车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。同时，当今机器人技术发展的如火如荼，其在国防等众多领域的应用广泛开展。神五、神六升天、无人飞船等等无不得益于机器人技术的迅速发展。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段，参加者多数为学生，目的在于通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识。从某种意义上来说,机器人技术反映了一个国家综合技术实力的高低,而智能电动小车是机器人的雏形,它的控制系统的研制将有助于推动智能机器人控制系统的发展，同时为智能机器人的研制提供更有利的手段。 本次课设设计的红外遥控智能小车可以分为四大组成部分：红外遥控部分、显示部分、执行部分、控制部分。智能小车可以实现按遥控指示前行，后退，左转和右转。该设计主要通过对系统硬件电路的设计，软件设计和程序的编写，然后通过后期软硬件调试达到设计初衷。 1
1概述1.1 PLC的基本概念 在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1.2 PLC的发展 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。 目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星，LG公司等。 1.3 PLC的发展趋势 （一）大型化 为适应大规模控制系统的要求，大型PLC向着大存储容量，高速度，高性能，增加I|O点数的发展方向。主要表现在以下几个方面： 1.增强网络通信功能：； 2.发展智能模块； 3.外部故障诊断功能； 4.编程语言、编程工具标准化、高级化 5.实现软件、硬件标准化 6.编程组态软件发展迅速
摘要 本实验主要分析把握对象的智能车基于STM32F103的设计。智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、伺服驱动电路、红外检测电路、超声波避障电路。本试验采用STM32F103微处理器作为核心芯片，速度和转向的控制采用PWM技术，跟踪模块、检测、障碍物检测和避免功能避障模块等外围电路，实现系统的整体功能。 小车行驶时，避障程序跟踪程序，具有红外线跟踪功能的汽车检测电路。然后用颜色传感器识别物体的颜色和抓取。在硬件设计的基础上提出了实现伺服控制功能，简单的智能车跟踪和避障功能的软件设计和控制程序，在STM32集成开发环境IAR编译，并使用JLINK下载程序。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;颜色传感;舵机控制
ABSTRACT This experiment mainly analyzed the grasping object intelligent car based on STM32F103 design. The composition of the intelligent system mainly includes STM32F103 controller, servo drive circuit, infrared detection circuit, ultrasonic obstacle avoidance circuit. This test uses the STM32F103 microprocessor as the core chip, the speed and steering control using PWM technology, tracking module and detection, obstacle avoidance module for obstacle detection and avoidance function, other peripheral circuit to achieve the overall function of the system. The car is moving, obstacle avoidance procedures prior to tracking program, car tracking function with infrared detection circuit. Then use color sensor to recognize object color and grab. On the basis of the hardware design is proposed to realize the servo control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of the software design, and the control program is compiled in the STM32 integrated development environment IAR, and download the program using Jlink. Key words: STM32; infrared detection; ultrasonic obstacle avoidance; color sensing; steering control
第1章红外解码系统分析 第1节设计要求 整个控制系统的设计要求：被控设备的控制实时反应，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s；整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；整个系统的安装、操作简单，维护方便；成本低。 红外载波、编码电路设计要求：单片机定时器精确产生38KHz红外载波；根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。 红外解码电路设计要求：精确接收红外信号，并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处理，最后输出TTL电平信号；对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。 设备扩展模块设计要求：直流控制交流；抗干扰能力强；反应迅速不产生误动作；能承受大电流冲击。 第2节总体设计方案 2.1方案论证 驱动与开关 方案一：采用晶闸管直接驱动。 其优点是体积小，电路简单，外围元件少。但控制电流小，大电流晶闸管成本高，并且隔离性能差。 方案二：采用三极管驱动继电器。 其体积大，外围元件多。优点是控制电流大，隔离性能好。 根据实际情况，拟采用方案二。 2.2总体设计框图 经过上述方案的分析选择，得出系统硬件由以下几部分组成：电视红外遥控器，51单片机最小系统，接收放大于一体集成红外接收头，1602液晶显示驱动电路。 整体设计思路为：根据扫描到不同的按键值转至相对应的ROM表读取数据。确认设备及菜单选择键后AT89S2将从ROM读取出来的值，按照数据处理要求从P2.5输出控制脉冲与T0产生的38KHz的载波（周期是26.3μs）进行调制，经NPN三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用HS0038一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端INT0检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。然后根据所得的指令去操作相应的用电器件工作，如图1-1所示。
电气自动化技术专业毕业设计 设计课题：基于PLC的运料小车控制系 统设计 学生姓名：陈博 学号： 022******* 指导老师：吴丽丽 专业：电气自动化技术 年级： 11级 2014年6月3日
摘要：随着科学技术的日新月异，对自动化程度要求越来越高，原有的生产线已不能满足要求。在工业生产中运料是一个非常重要的环节，但是其岗位对人体伤害较大或者是劳动负荷较大。所以运料小车在工业生产中发挥了重要作用，为企业节省了人力、物力等，节约了生产成本提高了经济效益。但是，相比传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路比较复杂，不容易检修及维护。基于PLC的自动运料小车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能性。 关键词：可编程控制器；三相异步电动机；运料小车
目录 引言 (1) 1运料小车需求分析 (2) 2运料小车控制系统的方案论证 (4) 2.1运料小车控制系统的控制内容与要求 (4) 2.1.1运料小车的运动流程 (4) 2.2方案论证 (4) 3运料小车控制系统的硬件配置 (5) 4运料小车控制系统的软件设计 (7) 4.1PLC I/O分配表 (8) 5程序的运行调试与仿真 (13) 6设计小结 (14) 6.1小车的优缺点分析 (14) 6.2设计的改进及推广 (14) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18)
引言 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。 毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代，美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都能看出PLC在工业控制中的重要作用。
智能小车系统 作者： 黎波 罗均元 李中华 赛前辅导：王老师 杨老师 摘要 本设计采用两块单片机（89S52）作为自动控制小车的检测控制、显示计算核心。路面黑线检测采用反射式红外传感器，车速和距离检测使用了霍尔传感器，金属检测使用了金属接近开关。电源部分采用了强电流、弱电流分开。数字、模拟独立供电，利用光电耦合器件避免了电动机对控制系统的干扰。同时利用了PWM技术动态的控制电动机的转速，利用低密度PLD 简化电路提高硬件系统的可靠性，基于这些完备可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法实现了小车在金属的检测，和在高速运动中的精确控制，达到了很好的效果！ 本设计的主要特色： ～高效的H型PWM电路，提高电源的利用率。 ～控制电路电源和电动机电源隔离，信号通过光电耦合器传输。 ～红外检测路面，软件纠错，免受路面杂质干扰。 ～优化软件算法，智能化的自动控制，反应迅速。 ～前置式方向灯，行驶状态一目了然。 一：系统设计及方案论证 根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1-1所示。对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案： 1-1 1：电机驱动调速模块 方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿命短，可靠性差。 方案二：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻元件价格昂贵，主要问题是一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低
效率，而且实现很困难。 方案三：采用由双极性管组成的H型PWM电路。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，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很块，稳定性也很高，是一种广泛采用的PWM调速技术。 基于上述理论分析，选用方案三。 2：路面黑线探测模块 探测路面黑线的大致原理是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱判断是否到达跑道边侧。 方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界环境条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮度发射管可以降低一定的干扰，但这势必会增加额外的功率损耗。 方案二：脉冲调制的反射式红外发射-接收器。考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用有交流分量的调制信号可大幅度减少外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大（50-100MA），这样也可以大大提高信噪比。但电路较复杂且软件工作量加大。 方案三：不调制的反射式红外发射-接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰；如果直接用直流电压对管子供电，限于管子的平均功率要求，工作电流在10MA左右。 由于发射接收组件距离路面较近，切组件有外罩防止外界的干扰，所以我们采用了方案三。 3：车轮测速及路程计算模块 方案一：采用霍尔元件，该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属片时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在车轮上安装磁铁，而将霍尔器件安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。 方案二：受鼠标的工作原理启发，采用断续式光电开关。由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车轮上均匀的固定多个遮光条，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。通过脉冲的计数对速度进行测量。 上述方案二计数精度较高，但安装不便且MCU计数负担过重，影响小车速度的提升。方案一在工业上得到广泛应用性能稳定切装配容易，因
智能小车硬件系统设计-STM32最小系统 1.智能小车的车体结构选择 目前常用的移动机器人运行机构的方式有轮式、履带式、腿式以及上述几种方式的结合。轮式和履带式机器人适合于条件较好的路面,而腿式步行机器人则适合于条件较差的路面。为了适应各种路面的情况,可采用轮、腿、履带并用。在各种实用的移动机器人中以轮式机器人,最为常见,它具有悠久的历史,在机械设计上非常成熟。本文中智能小车的设计思想是作为在路面环境较好的场合中工作的机器人使用,所以采用轮式机器人。机器人车体由车架、蓄电池、直流电机、减速器、车轮等组成,它是整个小车的基础部分。 从轮式移动机器人的车轮个数来说,常用的为三轮或四轮,更多轮的机器人则多见于可变构形的移动机器人应用。四轮机构在稳定性方面强于三轮机构。而一般轮式移动机器人转向装置的结构通常有两种方式,第一种方式是使用舵机转向,在此方式下前轮是自由轮,后轮是驱动轮,使用一个电机进行驱动,转向使用舵机控制转向轮前轮实现另外一种方式使用差动控制转向,与舵机转向相同的是,后轮是驱动轮,但左、右轮使用独立的电机驱动,前轮为自由轮,转向通过控制左右驱动轮速度的方式实现。综合考虑到智能小车承载能力、稳定性以及转向精度的要求,系统采用了四轮差动转向式,其中后部两轮为驱动轮,前部两轮为随动万向轮。 2.智能小车控制系统方案 在整个智能小车系统的总体设计之中,控制系统是最重要的,它是整个系统的灵魂。控制系统的先进与否,直接关系到整个机器人系统智能化水平的高低。机器人的各种功能都在控制系统的统一协调前提下实现,控制系统设计的策略也决定了整个机器人系统的功能特点及其可扩展性。本文设计的智能小车控制系统,具备了障碍物检测、自主定位、自主避障、总线通信、无线通信等一系列功能。根据上述所提及的智能小车的功能要求,课题研究的控制系统主要包括电源模块、微控制器模块、障碍检测模块、电机驱动模块、速度检测模块、通讯扩展模块等部分。系统总体框图如图1所示。具体设计过程中,各模块硬件以及软件部分力求相对独立,为日后的更新和后续升级提供便利。
课程设计 基于单片机的红外遥控系统设计 学院：计算机与通信工程学院 专业：通信工程 班级：通信11-3班 姓名： 学号：
天津理工大学 摘要 本设计采用51单片机作为遥控发射接收芯片，HS003B作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控系统。系统包括接收和发射两大部分，发射部分有16个按键，接收部分含有8盏彩色LED灯、一片二位数码管和蜂鸣器系统。发射部分通过键盘扫描判断哪个键被按下，经过单片机编码程序进行编码，控制红外发射电路发送信号。接收部分解码信号，实现相应的输出。本设计方案结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点。 关键字：红外遥控信号调制编码解码
天津理工大学 目录 摘要................................................................................................................................................... I I 1.绪论 (1) 1.1课题目的和意义 (1) 1.2红外线简介 (1) 1.3红外遥控系统简介 (1) 2 课题方案和设计思路 (2) 2.1总体方案 (2) 2.2红外发射器设计 (3) 2.2.1红外发射器原理 (3) 2.2.2红外编码 (3) 2.3红外接收端设计 (4) 3硬件结构设计与介绍 (5) 3.1AT89C51系列单片机功能特点 (5) 3.1.1主要特性 (5) 3.1.2管脚说明 (5) 3.1.3基本电路 (7) 3.2红外发射电路 (8) 3.3红外接收电路设计 (9) 3.3.1红外接收模块 (9) 3.3.2数码管 (9) 3.3.3彩灯系统 (10) 3.3.4蜂鸣器系统 (11) 3.3.5红外接收端电路图 (12) 4 软件设计 (12) 4.1定时/计数器功能简介 (12) 4.2遥控码的发射 (13) 4.3红外接收 (14) 5.课程设计总结和心得 (15) 参考文献 (16) 附录 (17) 附录1P ROTEUS仿真图 (17) 附录2发射程序 (17) 附录3接收程序 (20)
目录 引言 ........................................................... I 1设计任务与要求 (1) ２PLC控制系统的硬件设计 (2) PLC机型的选择 (2) PLC容量估算 (3) 系统I/O地址的分配 (3) 安全回路设计 (4) 、 计算机和PLC的链接通信 (5) ３运料小车PLC控制的软件设计 (5) STEP7-M ICRO/WIN编程软件 (6) 运料小车控制梯形图设计 (7) 运料小车控制语句表设计 (9) 运料小车PLC控制设计说明 (11) 4 PLC控制系统的抗干扰性设计 (11) 抗电源干扰的措施 (12) 《 控制系统的接地设计 (12) 防I/O干扰的措施 (13) 5 PLC控制系统的调试 (13) 6小结 (14) 7参考文献 (14)
引言 运料小车自动控制 随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化，自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩展到128I/O点。且能增加特殊功能模块或扩展板。ＰＬＣ在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。本文以ＰＬＣ控制技术为核心，采用SIEMENS公司的S7-200系列的PLC，论述了运料小车控制的软硬件设计方案及其控制原理，实现了运料小车自动控制。
1 设计任务与要求 （1）设计任务 图 运料小车示意图 运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。电动机正反转图如图所示： 在生产线上有5个编号为l ～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(SB1～SB5）分别与5个停靠站点相对应。 图 三相异步电动机正反转主电路图 自动化生产 运料小车 1 号 _____ 2号站 4号站 3号站 5号站
智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。
2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。
红外遥控发射和接收系统设计 摘要 本设计是以红外技术为基础,可以实现无线遥控,摆脱了信息传递需要导线的限制,而且红外实现方式灵活,得到了广泛的应用。特别是随着芯片技术的发展,红外集成芯片价格的降低,更加扩展了红外的应用范围。现在在我们的日常生活中都能感受到红外的应用，以及它给我们带来的便利。本设计充分利用能够很容易买到的普通电视机遥控器，通过编码发射红外线，然后由通用红外接收芯片sw0038实现对红外的接收，但是因为考虑到题目的要求仅仅是实现对一个开关的简单开管控制，所以舍弃了依靠单片机来对遥控器发出的红外进行解码实现多种控制的方案。本方案简洁可行，充分利用现有的资源进行开发，取得比较好的效果，并且具有良好的移植性，可以通过简单的修改就应用到其他领域。 关键字：红外遥控红外解码双稳态 Abstract This design is take the infrared technology as a foundation, realizing the wireless remote control, getting rid of the the limit of wire information transmission. Beacause infrared technology is easy to be realized,it is widely used in many fields. Specially ,with the chip technology development, infrared integrated chip price reducing, even more expanded the infrared application scope . Now in our daily life ,we can feel the application of the infrared, and the convenience it has brought us.In this design,I take ordinary television remote control device to realize coding and Infrared Emission,then it is received by the general infrared receive chip sw0038 .what the topic requests is merely the realization of a simple switch control,so I give up the program on the MCU. The program is simple and feasible, making full use of the existing resources for development, and achieve fairly good results.It has a good portability,so only after a little change,it can be transplanted to other fields. Key word: infrared remote control infrared decode bistability
自动运料小车PL C 控制系统设计 随着生产自动化程度越来越高， PLC 在生产过程控制系统中的应用也越来越广泛。 可编程逻辑控制器，简称 PLC 是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通 用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。 其中的一个应用便是运料小车的控制， 主要用 到的便是它的逻辑控制功能。 控制要求 1. 运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下： （1） 按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作； （2） 当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按扭 HJ 的编码时，小车向右运行运行到按钮 HJ 所对 应的停靠站时停止； （3） 当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按扭 对应的停靠站时停止； （4） 当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按扭 （5） 呼叫按钮开关 HJ1--HJ5应具有互锁功能 2. 运料小车的运动分析： HJ 的编码时，小车向左运行，运行到按钮 HJ 所 HJ 的编码时，小车保持不动； 先按下者优先。 某自动生产线上运料小车的运动如图所示， 运料小车由一台三相异步电动机拖动， 电机正转，小车 向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有 5个编码为1 — 5的站点供小车停靠，在每个停靠站安 装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有 5 个呼叫按钮开关（HJ1-- HJ5 ）分别与5个停靠站点相对应。 自动运料小车示意图 程序设计 1. 行程开关
在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4来表示，当小车在1号站时，行程开关 X007得电，将数字0传送到数据寄存器D0;当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字1传送到数据寄存器D（。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X013寻电，将数字4传送到数据寄存器D0。它的助记符程序为： LD X007 MOV K0D0;小车在1号站 LD X010 MOV K1D0;小车在2号站 LD X011 MOV K2D0;小车在3号站 LD X012 MOV K3D0;小车在4号站 LD X013 MOV K4D0;小车在5号站 所对应的梯形图如下所示： 行程开关梯形图 2. 小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器M0寻电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助继电器M（失电。它的助记符程序为： LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 ;小车启停辅助继电器 所对应的梯形图如下所示： 小车启停辅助继电器梯形图 3. 呼叫按钮 在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0-4来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1— HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需5个辅助继电器M1-M5当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字0传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003寻电，数字1传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006 得电，数字4传送到数据寄存器D1,同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为： LDI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X007
毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交
单片机红外遥控系统设计 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的遥控系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随便设定等优点。 本设计主要应用了AT89C51单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点，设计了一个红外线遥控系统。本系统包含发射和接收两大部分，利用编码/解码芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外线发射器；接收部分包括红外线接收芯片、光电转换器、调解电路。其优点硬件电路 简单，软件功能完善，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。 关键词：单片机AT89C51；LED红外线发射器
目录 目录 (2) 1 绪论 (2) 1.1研究背景 (2) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3研究目的与意义 (3) 2系统方案设计论证 (5) 2.1单片机红外遥控发射器设计原理 (5) 2.2单片机红外遥控接收器设计原理 (5) 2.3方案选择和论证 (6) 3红外解码硬件电路设计 (8) 3.1红外解码系统设计 (8) 3.2单片机及其硬件电路设计 (8) 3.3红外发射电路设计 (10) 3.4红外接收电路设计 (11) 3.5本章小结 (13) 4红外解码程序设计 (14) 4.1红外接收电路主程序流程图 (14) 4.2红外接收电路子程序流程图 (14) 4.3本章小结 (15) 5 联机与调试 (16) 结论和展望 (23) 附录A：系统原理图 (24) 附录B：系统PCB图 (25) 附录C：系统仿真图 (26) 附录D：系统源程序 (27) 1 绪论 1.1研究背景 目前市场上采用的一般是遥控编码及解码集成的电路。此方案的特点是制作简单、容
项目七PLC控制运料小车的运行 1．项目任务 本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。 图7-1 运料小车往返运动示意图
2．任务流程图 本项目的具体学习过程见图2-2。 图7-2 任务流程图 学习所需工具、设备见表7-1。 表7-1 工具、设备清单 1．功能图编程的特点 功能图也叫状态图。它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。 功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。 功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。 状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。 7-2步进梯形图 在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。 2．功能图的编程规则 (1)初始状态的编程。 初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有
智能小车系统项目设 计方案 第一章引言 1.1 智能车研究背景 1.1.1发展历史 智能小车系统是迷你版的智能汽车，二者在信息提取，信息处理，控制策略及系统搭建上有很多相似之处，可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台，从而推动智能汽车的发展。 智能汽车是未来汽车的发展方向，将在减少交通事故、发展自动化技术、提高舒适性等许多方面发挥很重要的作用；同时智能汽车是一个集通信技术，计算机技术，自动控制，信息融合技术，传感器技术等于一身的行业，它的发展势必促进其他行业的发展，在一定程度上代表一个国家在自动化智能方面的水平[1]。汽车在走过的100多年的历史中，从没停止过智能化的步伐，进入20世纪90年代以来，随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统（ITS）的兴起，国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门，一大批有实力有远见的大公司、大学和研究机构开展了这方面的研究。很多美国、日本和欧洲等国家都十分重视并积极发展智能车系统，并进行了相关实验，取得了很多成就。我国的相关研究也已经开展，清华大学成立了国最早的研究智能汽车和智能交通的汽车研究所，在汽车导航、主动避撞、车载微机等方面进行了广泛而深入的研究，2000年智能交通系统进入实质性实施阶段，国防科大研制出第四代无人驾驶汽车，西北工业大学、交通大学、大学等也展开了相关研究。这一新兴学科正在吸引越来越多的研究机构和学者投入其中。
1.1.2 智能车的应用前景 智能车系统有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；此外，智能车系统还可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，并能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。 1.2智能汽车大赛介绍 公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。 公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。并拥有雄厚的知识产权，其中包括6,200 多项专利。 为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定围的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽
单片机与接口技术课程设计 题目: 基于单片机红外线遥控控制 LED灯显示系统设计与制作班级：电子科学与技术1101 姓名：李婷 学号：110803025 2013年12月11日
目录 第一章设计要求 (3) 第二章硬件系统设计 (3) 2.1基于单片机红外线遥控控制LED灯显示系统框架图 (3) 2.2单片机控制系统及其基本电路 (4) 2. 2.1 单片机最小系统 (4) 2.2.2时钟电路 (5) 2.2.3复位电路 (5) 2.3基于单片机红外遥控控制LED系统的设计原理 (6) 2.3.1单片机红外遥控控制LED显示系统原理 (6) 2.3.2单片机红外遥控控制LED系统码分制原理 (7) 2.4红外遥控发射系统电路设计 (8) 2.4.1指令按键电路 (8) 2.4.2 发射电路 (9) 2.4.3 显示模块 (9) 2.5红外遥控接收系统电路设计 (11) 2.5.1接收电路 (11) 2.5.2 LED灯显示电路 (11) 2.6硬件原理图 (12) 第三章软件系统设计 (12) 3.1 红外线发射电路程序流程图设计 (13) 3.2 红外线接收电路程序流程图设计 (13) 第四章系统测试与分析 (14) 4.1 利用Proteus和keil进行仿真调试 (14) 4.2 仿真图 (16) 第五章总结 (18) 附录1 (18) 附录2 (22) 参考文献 (25)
赣南师范学院 2013 — 2014 学年第_1_学期课程论文行政班级：电子科学与技术1101 学号：110803025 姓名：李婷
图2-1 系统的设计总框图 2.2单片机控制系统及其基本电路 2.2.1单片机最小系统 单片机晶振电路：对于MSC-51一般的晶振频率可以在1.2MHz—12MHz 之间选择，这是电容C可以对应的选择10pF—30pF。当使用89C55时晶振频率可以提高到24MHZ。对于本设计的电容C用30pF，晶振选用11.0592MHz。晶振电路如下图3-1所示，一条引脚接在XTAL1，另一条接在XTAL2。单片机的复位电路：为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱，此处采用了上电复位及手动复位电路，电路图如下图2-1所示： 图2-2-1 单片机最小系统图