自动往返小车(电路图设计+系统原理框图+硬件软件设计)
目 录
自动往返行驶小汽车的设计 (摘要) ………………………………3
一、方案设计与论证…………………………………………………4
二、系统原理框图……………………………………………………6
三、主要电路设计……………………………………………………6
四、系统软件设计……………………………………………………11
结 束 语……………………………………………………………14
参考文献………………………………………………………………15
自动往返小汽车设计
摘要： 本设计采用AT89S51单片机为控制核心，利用光电检测器检测道路上的标志，控制电动小汽车的正反向行驶，快慢速行驶，以及停车的位置，并可自动记录往返时间和距离，在显示完时间距离后将会自动播报整个行程所消耗的时间，以及行驶路程。整个系统的电路结构简单，可靠性高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的软硬件设计方法及测试结果分析。
关键词：AT89S51单片机 光电检测器 继电器
一、方案设计与论证
本系统为实时控制系统，易用单片机控制来实现，这里以AT89S51单片机为主控元件，AT89S51具有如下特点：40个引脚，4K Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器RAM,32外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，WDT电路，片内时钟振荡器，本文提出两种设计方案。
1．方案一
采用AT89S51单片机，对小车的整个行驶过程进行实时监控，完成所有功能需要19个I/O口，由于AT89S51单片机提供32个I/O口，可实现所有功能，这为设计过程提供了极大方便。其主要设计思想是：小车上安装一个光电检测器，利用单片机的IOB2外部中断判别光电检测器的结果来确定小车位置，安装一个霍尔元件利用单片机的IOB3外部中断判别轮胎转数的结果用以计算路程；利用单片机的IOA0-IOA3控制继电器选择小车的正、反向和加、减速行驶；AT89S51单片机提供了丰富的时基信源和时基中断，给设计大量的选择空间，并给设计提供精确的时基计数，我将利用时基中断向量IRQ4的1024hz中断源实现定时和计时，为整个行程提供精确的时间显示。其加减速通过大功率电阻消耗功率来实现。这种方案可以使程序简单，易于控制。
2．方案二
此方案也采用AT89S51单片机，与第一种方案不同之处在于利用单片机的IOB8 、IOB9产生控制调速的脉宽和控制小车的正、反行驶，当单片机运行出现死循环时，WDT电路可以起保护功能，实现复位作用。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0HZ并可通过软件设计省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。用AT89S51单片机的TimeA和TimeB很容易实现脉宽调制，这大大加强了用脉宽调制控制加减速的可选性。
3．两种方案比较
控制部分方案一 、二中对电机的控制基本是相同的，都用继电器控制直流电动机的正反转，但方案二采用调节占空比实现电机的调速，而方案一直接采用消耗电阻的方式来控制加减速，脉宽调制控制加减速有它的好处，即控制电路速度选择可通过软件选择多种速度，但在实际应用中，由于各跑道摩擦力不同，在现场测试时并不好调节速度，而方案一在现场可直接调节速度，使用非常方便；再者，所谓脉宽调制也不能真正实现不消耗功率，因为单片机不能直接驱动电机，用三极管或光藕驱动时，在他们导通时就得消耗大量功率，而第一种方案在全速行驶时也无功率消耗，在整个行程中是以全速行驶为主；方案二要体现出匀速行驶，对脉冲频率要求高，相应地对继电器要求也较高，而第一种方案就无此忧虑。光电检测器的检测部分也是相同的，均采用中断的控制方式，使用一个光电检测器即能使准确确定小车行驶位置。如前所述，方案一比方案二有许多优点，最重要是因为可靠性强，调整简单，有把握在规定的时间内完成此题目。为此我选用方案一来实现。801