智能救援小车毕业论文（设计）完整版.doc

二00九年（第九届） 全国大学生电子设计竞赛 设计题目： 设计成员： 指导教师： 二零零九年八月十日 本产品是以直流减速电机为驱动系统自制小车，为控制核心，通过光电开关传感器避障、黑白线传感器、接近开关传感器、与拾取，实现了自动前进与避障，沿规定路径前进可检测到路径上的任意位置，并拾起将其运送到规定位置从行进流畅，行动迅速，达到了全部设计要求。该作品还扩展了功能以及功能避障小车救援小车设计总体结构框图如图1所示：图1系统总体框图方案一：一?方案一：采用STC 89C52系列单片机。传统的51 单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM空间小等缺点。STC 89C52精确度和运算速度也都不符合我们系统的要求。此方案被放弃。??? 方案二：16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。 方案三：采用C8051F040单片机作为主控制器。C8051F040是一个超低功耗，和标准8051F系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含64k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），64个I/O口，5个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，C8051F040精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。 综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用C8051F040单片机为我们整个系统的控制核心。 1.3 电机的选择方案一：用步进电机。步进电机可以精确地控制角度和距离。步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。并且它的体积大，价格高，质量大。方案二：采用直流电机。直流电机运转平稳直流电机控制的精确度没有步进电机那样高精确度没有步进电机那样高方案步进电机可以精确地控制角度和距离能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。1.4 电机驱动方案一：采用继电器对电机的开关进行控制，可以完成电机的正转，反转，调速，但继电器响应时间慢，使小车运动灵敏度降低，增加了避障的难度。而且机械结构易磨损，可靠性不高。它适用于大功率电机的驱动，对于中小功率的电机则极不经济。 ??? 方案二：1.6 避障功能模块方案一：采用碰撞开关避障。这个方案结构虽然简单，但是救援车必须碰到障碍物避障模块才能工作有破坏性。二?? 方案：采用红外传感器避障。红外传感器检测距离，红外传感器经过比较，方案。模块方案一：通过单片机来控制语音芯片来实现提示信息的播报。但是由于语音芯片成本比较高，而且扩展起来比较复杂，增加焊接难度和设计成本。方案：方案1.8 显示模块 方案一：采用LED数码管显示。颜色鲜艳，易于观察，经济实惠，采用74ls595驱动，可以大量减少占用的接口数目方案二：采用带字库的LCD显示。综合考虑我们选用显示器 车体用玩具车体改装。 采用C8051F040单片机作为整个电路的控制核心。 用直流减速电机驱动小车和机械臂的升降，用步进电机驱动机械臂的旋 转。 使用7.2V可充电动力电池组为系统提供基准电源。 采用直流减速电机作为救援小车系统的驱动电机。 使用电机专用驱动芯片L298N作为直流减速电机的驱动芯片。 采用光电开关传感器组成救援小车的避障系统。 采用红外对管完成物体检测任务。 利用机械臂完成物体的转移。 采用单片机产生不同的频率信号通过蜂鸣器和二极管来完成声光报警 功能。  2 硬件系统的设计与功能实现 2.1电机驱动电路的设计 L298N驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。芯片引脚功能见图2，驱动电路图3如下： 图2-1 L298外形图 ??? 图2-2 L298功能 用漫反射式光电开关进行避障。光电开关实际发射头与接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被物体反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物。由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。 小车采用漫反射式传感器进行避障的电路原理图如下图2-4所示： 图