1、智能小車實訓報告 班級： 學號： 姓名：1系統設計要求31.1智能小車底盤選擇31.2智能小車電機選擇41.3 智能小車電源選擇41.4 智能小車單片機選擇51.5 智能小車電機驅動選擇51.6 智能小車傳感器選擇71.7 考核內容（一）82系統硬件電路設計12.1 智能小車結構框架圖12.2 STC89C51控制模塊122.3 智能小車驅動模塊13 2.3.1 L298N介紹13 2.3.2 L298N引腳封裝20 2.3.3 L298N內部結構24 2.3.4 L298N電路連接253系統軟件設計303.1驅動及程序下載方法333.2考核內容（三）353.3智能小車方向調整及程序37491

2、系統設計要求l 智能小車以控制芯片STC89C51為核心，以L298N為驅動模塊，編寫PWM程序使得智能小車完成直線行駛，轉彎。1.1智能小車底盤選擇l l 1.1智能小車電機選擇智能小車套件中的動力驅動部分一般都用電機作為動力，目前常見的智能小車使用的電機是普通電機，帶減速的電機，步進電機。平常我們接觸的也以直流電的居多。電機，是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。俗稱“馬達”。l 普通直流電機普通直流電機是我們平時見得最多的電機，電動玩具，刮胡刀等里面都有。一般只有兩個引腳，用電池的正負極接上兩個引腳就會轉起來，這種

3、電機有轉速過快，扭力過小的特點，一般不直接用在智能小車上，在用得配置減速器才行。l 帶減速的電機帶減速的電機就是普通電機加上了減速箱，這樣便降低了轉速，增加了扭力，使得普通電機有的更廣泛的使用空間。帶減速的電機由于降低了轉速，增加了扭力，被大多數智能小車套件中列為智能小車動力標配，這種電機的控制一般都用H橋方案，用L298芯片組成的電路進行控制，能實現PWM的調速，控制上采用單片機進行PWM調速控制，PWM控制可以方便的控制小車整體速度。l 步進電機步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負

4、載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機一般用在控制精準的智能小車或機器人士，相對成本高，一些簡單的智能小車上運用較少。1.3 智能小車電源選擇 可充電電池是智能小車的能源供給，常見用于智能小車的電池類型及特點如下表： 可充電電池按化學組成分類，有鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰離子、鋰聚合物等不同類型，其主要指標為電壓、容量等。然而在選擇可充電電池時，除考慮

5、電壓和容量，還應根據應用著重考慮電池的放電能力。電池放電能力習慣上以C為單位進行評價，C即電池容量。如一個標稱容量為2000mAh,放電能力為10C，其最大放電電流可達到10*2000mA=20A。智能車競速的特點要求充電電池要有大容量、高放電能力的特點。1.4 智能小車單片機選擇 STC單片機 （ STC公司的單片機主要是基于8051內核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，速度快812倍，帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強。PIC單片機（）它是MICROCHIP公司的產品，其突出的特點是體積小、功耗低、精簡指令集、抗干擾性好、可靠性高、有較強

6、的模擬接口、代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。ATMEL單片機（）ATMEL一共有三個系列的單片機AT89 AT90 AT91. AT89是以51內核為標準的單片機。它是改進型的51單片機。比如說標準的8051單片機沒有20PIN封裝的芯片。但是AT89C2051 AT89C4051都是20PIN封裝的單片機。它主要是把原51單片機的P0口和P2口省略了，然后再改進了一些功能。可以認為它們是精簡型51單片機，比較適合初學者學習。AT89有許多型號。比如AT89C51 AT89S51 AT89C52 AT89S52 AT89S8252(后面幾款其實是8052單片機，但

7、是和AT89的指令系統兼容的，只是增加了一些功能而已，也可以認為是51系列的單片機)。對于AT89系列單片機都是FLASH型單片機，燒錄次數至少在1000次以上（數據手冊提供，實際估計要在4000以上了）只要芯片上帶有“S”字樣的單片機都可以支持ISP（在線燒錄）。AT89系列單片機主要對應的是AVR單片機（這是ATMEL的最主要的單片機了)。AVR分成三擋。ATTINY系列，AT89系列，AT90系列，ATMEGA系列。分別對應AVR中的低檔，中檔和高檔單片機。現在有的AT90系列單片機已經轉型給了ATTINY系列和ATMEGA系列了。所以得AVR單片機都支持ISP。而且AVR單片機是一款R

8、ISC(精簡指令)型單片機。51單片機是CISC（集中指令）型單片機。AVR單片機的功能遠遠強于51.AT90系列單片機主要對應的是高端的32位ARM單片機。一般采用ARM7內核，ARM是現在嵌入式系統32位里主流單片機。PHILIPS單片機PHILIPS公司的單片機是基于80C51內核的單片機，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振蕩器等功能，這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。TI公司（）德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機TMS370系列單片機是8位CMOS單片機，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復雜的實時控制場合；M

9、SP430系列單片機是一種超低能耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機，特別適合于要求功耗低的場合。1.5智能小車電動機驅動選擇電機屬于大功率器件，而單片機的I/O口所提供的電流有限，怎樣驅動電機？智能小車在行進的過程中要實現轉向。如何實現？如何控制小車的行進速度？上面三個問題是電機控制中必須要考慮的問題，可以通過硬件的方法實現，也可以通過軟件的方法實現，當然也可以采取硬軟結合的方法解決。目前比較通用的方法是，設計H橋電路和利用單片機產生PWM波信號。1） H橋電路2） 驅動芯片選擇依據（L298N,BST7970，MC33886）市面上的專用驅動芯片很多，選擇的依據是： 驅動效率，驅動電路最

10、好不消耗或少消耗能量 驅動電流，電機的電流可以達到4-5A，而L298N最大承受的電流不能超過2A 芯片的價格3） L298N ST公司生產的一種高電壓，大電流的電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V，輸出電流大，瞬間峰值可達3A，持續工作電流為2A；額定功率為25W。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電機和步進電機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個控制端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，講變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺量相步進電機和四相步進電機，

11、也可以兩臺直流電機。模塊名稱雙H橋電機驅動模塊工作形式H橋驅動（雙路）主控芯片L298N包裝形式9個盒裝出貨邏輯電壓5V驅動電壓5V-35V邏輯電流0mA-36mA驅動電流2A(MAX單橋)存儲溫度-20到+135最大功率25W重量30g外圍尺寸43*43*27mm產品特點： 本模塊使用ST公司的L298N作為主驅動芯片，具有驅動能力強，發熱量低，抗干擾能力強的特點。本模塊可以使用內置的78M05通過驅動電源部分去電工作，但是為了避免文雅芯片損壞，當使用大于12V驅動電壓的時候，請使用外置的5V邏輯供電。 本模塊使用大容量濾波電容，續流保護二極管，可以提高可靠性。本模塊集成了一個內置的5V供電

12、。當你的驅動電壓為7V-35V的時候，可以使用能板載的5V邏輯供電，當使用板載5V供電之后，借口中的+5V供電不要輸入電壓，但是可以引出5V電壓供外部使用。當ENA使能IN1 IN2控制OUT1 OUT2當ENB使能IN3 IN4 控制OUT3 OUT4由于本模塊是2路的H橋驅動，所以可以同時驅動兩個電機，接法如圖所示使能ENA ENB 之后可以分別從IN1 IN2 輸入 PWM信號驅動電機1的轉速和方向可以分為從IN3 IN4 輸入PWM 信號驅動電機2的轉速和方向信號如圖所示4) BTS7960 BTS7960 是半橋驅動芯片，就是說需要2個芯片來驅動一個電機，電流最高43A，其內阻很小。

13、5） MC33886 MC33886是全橋的電機驅動芯片，電流最高5A，發熱量較大。1.6 智能小車傳感器選擇1> 紅外傳感器： 該傳感器的檢測距離230cm，檢測角度35°。探測距離可以通過電位器調節，具有干擾小，便于裝配，使用方便等特點，可以管廣泛應用于機器人避障，避障小車及黑白線循跡等眾多場合。2> 超聲波傳感器： 超聲波測距離傳感器，采用超聲波回波測距原理，運用精確的時差測量技術，檢測傳感器與目標物之間的距離。超聲波測距離傳感器，具有測量準確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本等優點。3> 加速度傳感器： 加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速度傳感器可

14、以檢測上下左右的傾角的變化，再通過其他的設備來實現物體的前后左右的方向的控制。4> 碰撞開關： 5> 霍爾傳感器： 霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。 6> 視覺傳感器： 視覺傳感器是整個機器視覺系統信息的直接來源，主要有一個或者兩個圖形傳感器組成，有時候還要配以關投射器及其他輔助設備。視覺傳感器的組要功能是獲取足夠的機器視覺系統要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器，線陣和面陣CCD攝像機或者TV攝像機，也可以是最新出現的數字攝

15、像機等。1.7 考核內容（一）1.LED燈2. 智能小車硬件電路設計2.1 智能小車結構框架圖2.2 STC89C52控制模塊STC89C51RC/RD+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統的8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇。其特點如下：l 增強型8051單片機，6 時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統8051.1 l 工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V2.0V（3V 單片機）l 工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051 的080MHz，實際工作

16、頻率可達48MHzl 用戶應用程序空間為8K字節l 片上集成512 字節RAMl 通用I/O 口（32 個），復位后為：P0/P1/P2/P3 是準雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。l ISP（在系統可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數秒即可完成一片l 具有EEPROM 功能l 共3 個16 位定時器/計數器。即定時器T0、T1、T2l 外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發電路，Power Down 模式可 由外部

17、中斷低電平觸發中斷方式喚醒l 通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現多個UARTl 工作溫度范圍：-40+85（工業級）/075（商業級）l PDIP封裝下表是STC89C51RC/RD+系列單片機選型一覽表：下圖是STC8051的內部結構圖：下圖是STC89系列單片機命名規則：2.3 智能小車驅動模塊2.3.1 L298N介紹L298是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片的主要特點是:工作電壓高，最高工作電壓可達46V;輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續工作電流為2A；內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器、線圈等感性

18、負載；采用標準TTL邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。2.3.2 L298N引腳封裝L298N引腳：L298N引腳功能表：2.3.3 L298N內部結構2.3.4 L298N電路連接3. 系統軟件設計3.1 驅動及程序下載方法1） 連接方法2） 驅動安裝3） 程序編寫安裝軟件如下，一個keil安裝程序，一個注冊機。4） 程序下載雙擊sti-isp程序下載軟件文件夾STC_ISP_V4793.2考核內容（二）按照3.1的實驗步驟，編寫程序，控制LED

19、燈按一定規律亮，并將程序下載到板子上，顯示結果（每名同學都做）。LED燈閃爍規律：l LED燈從左向右依次單個亮（跑馬燈）l LED燈從右向左依次單個亮l 8個LED燈同時亮同時滅l LED燈從左向右亮（水滴燈）l LED燈從右向左亮l LED燈從兩邊向中間亮（水滴）l LED燈從中間向兩邊亮3.3智能小車方向調整及程序#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit IN1 = P00; sbit IN2 = P01; sbit IN3 = P02; sbit IN4 = P0

20、3; sbit ENA = P05; sbit ENB = P06; uint MA=0,MB=0; uint SpeedA=100;uint SpeedB=100; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=125;y>0;y-); void main(void) delay(1000) ; delay(1000) ; IN1=1; IN2=0; IN3=1; IN4=0; TH0 = 0x3C; TL0 = 0xB0; TH1 = 0x3C; TL1 = 0xB0; TMOD = 0x11; TR0 = 1; TR1

21、= 1; ET0 = 1; ET1 = 1; EA = 1; while(1) void time0_int() interrupt 1 using 1 TR0=0; TH0=0x3C; TL0=0xB0; MA+; if(MA< SpeedA) ENA = 1; else ENA = 0; if(MA =200) MA = 0; TR0 = 1; void time1_int() interrupt 3 using 1 TR1=0; TH1=0x3C; TL1=0xB0; MB=MB + 1; if(MB < SpeedB) ENB=1; else ENB = 0; if(MB

22、=200) MB = 0; TR1 = 1; #include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char zkb1;unsigned char zkb2;unsigned char t=0;sbit LSEN=P10; /傳感器sbit MSEN=P11;sbit RSEN=P12;sbit IN1=P00;/L1R1 L2R2sbit IN2=P01;sbit IN3=P02;sbit IN4=P03;sbit ENA=P05;sbit ENB=P06;void init()/ 初始化定時器，