PAGE摘要當電源關閉時，無線充電器可以執行無線充電和自動啟動功能，然后移動直到電源耗盡，在平坦，穩定的道路上行駛以及在穩定的斜坡上行駛。系統圖由基于硬件電路的電子模塊組成，并以程序控制為輔。它分為兩個主要模塊。電源電路和運動控制電路。電源電路通過繼電器及無線充電模塊的發射極線圈模塊和STC89C52微控制器的計時器充電模塊。紅外傳感器檢測車輛的跟蹤功能。車輛運動控制電路包括無線充電模塊和自動啟動線圈模塊，電容器充電模塊，DC電壓調節模塊和改進的四輪驅動車等模塊。關鍵詞：單片機；無線充電；紅外循跡；DC-DC穩壓模塊。AbstractWirelesschargingcarcanbeimplementedwithintheprescribedperiodoftimesincethelaunchofwirelesschargingandpowerfunction,andthenmakethecarrununtilthebatterytobestableclimbingtherampcircuitsystembythehardwarecircuitisgivenpriorityto,thesoftwarecontrolofelectronicmodulesmainlydividedintotwomodules:powersupplycircuitandcontrolcircuitpowersupplysidecircuitincludingwirelesschargingcarmovementmoduleofthetransmittercoilmoduleandSTC89C52single-chipmicrocomputerbytimingthechargingmodule,relaythroughinfraredsensors,realizethecartracingfunction,thecontrolcircuitincludingwirelesschargingcarmovementmoduleofthereceivermoduleSelf-designedself-startmodulecapacitorchargingmoduledc-dcregulatormoduleandmodifiedfour-wheeldrivemodule。Keywords：Singlechipmicrocomputer;Wirelesscharging;Infraredtracking;Faradcapacitance;DC-DCregulatormodule.目錄摘要 Abstract I第1章緒論 41.1課題背景 41.2研究課題的目的及意義 41.3課題研究內容及技術指標 4第2章方案設計和論證 62.1系統方案論證 62.1.1單片機的選擇 62.1.2單片機型號對比與選擇 62.1.3尋跡功能的選擇與比較 62.1.4無線充電傳輸的選擇和比較 62.1.5主控系統選擇和比較 72.1.6電源的選擇和比較 72.2系統方案確定及系統框圖 8本章小結 8第3章單元電路設計 103.1單片機最小系統的設計 103.1.1單片機復位電路設計 103.1.2單片機時鐘電路的設計 103.2斷電自啟電路的設計 113.3驅動電路的設計 113.4無線充電模塊的設計 123.5紅外尋跡模塊的設計 13本章小結 14第4章軟件程序設計 15主程序流程圖 15本章小結 16第5章整機電路工作原理及調試 175.1系統分析 175.2無線充電實驗試驗結果 175.3斷電自啟實驗試驗結果 175.4上坡及循跡實驗試驗結果 175.5系統整體運行實驗結果 17本章小結 18結論 19致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。附錄1譯文 錯誤!未定義書簽。附錄2英文參考資料 錯誤!未定義書簽。附錄3整機電路圖 錯誤!未定義書簽。附錄4程序代碼 錯誤!未定義書簽。附錄5原件清單 錯誤!未定義書簽。附錄6實物圖 錯誤!未定義書簽。第1章緒論1.1課題背景信息傳播開辟了人類交流的新紀元。由于所有基于電源的無線技術，電能的無線傳輸開啟了人類能源的新紀元，并創造了許多僅在科學小說中出現的新事物和新應用。這對公眾意味著它的影響力是非凡的。無線電傳輸與設備的充電接口無關。因此，當無線電力技術被廣泛使用時，電子產品不僅沒有插頭和電纜，而且電力和充電更加方便。另外，已經開發了不同的品牌，并且消除了接口和充電器的不兼容。結果，用戶不再需要將電池供電的電子設備連接到交流電源插座，并且經常出差的人只攜帶一個薄的電源墊，而不是電袋。這樣可以同時解決電源和充電器之間的任何不兼容問題。1.2研究課題的目的及意義無線充電技術的發展將為人們的智能生活帶來極大的便利，減少對電源線的依賴，這對于改善用戶體驗和節省資源具有重要意義。隨著人們生活水平的提高和個人智能終端設備的飛速發展，無線充電技術必將在未來的各種場合中發揮重要作用，無論是在家里還是在公共場所，并有助于改善人們的生活體驗。未來，無線充電技術將在智能家居可穿戴設備，電動汽車和智能城市相關服務的普及和工業化中發揮關鍵作用。無線充電技術正朝著更遠，更高效，更便捷的方向發展。隨著技術的不斷優化，無線充電必將在智能可穿戴設備，智能家居，電動汽車和其他領域發揮巨大作用。首先是隨著現代技術的發展和人們生活習慣的改變，智能穿戴市場。智能可穿戴產品不斷涌現，伴隨著人們對智能產品電池壽命的擔憂。無線充電無疑將改善這些產品的用戶體驗，從而使用戶可以真正自由地使用這些產品。同時，近年來智能家居行業也迅速崛起。隨著物聯網的發展，智能家居已成為現實。智能家居還將像互聯網一樣以無線方式發展，無線充電是智能家居的必要技術之一。智能家居和無線充電這兩個領域的完美融合必將促進進步并改變人們的生活。無線充電技術對于電動汽車市場也很重要。隨著人們對環境保護的日益關注，未來電動汽車的普及是汽車工業發展的必然趨勢。由于加油的特殊性，傳統汽車必須通過管道加油。而且由于電動汽車為汽車提供電力，因此“無線加油”成為可能。使用無線充電技術可以更輕松地為汽車充電。一些研究人員設計了一種將充電線圈直接鋪設在道路施工中的方案。將來，您將不再需要擔心路上是否需要加油。另外，無線充電技術在醫療設備市場中具有很高的應用價值。在醫療設備上使用無線充電技術可使急救設備保持在適當的狀態，從而提高急救設備在惡劣環境中的安全性，并為緊急癥、重癥和重癥患者及緊急傷亡人員提供幫助和有力的保護。1.3課題研究內容及技術指標因單片機普遍地具有智能處理的功能，能滿足人們基礎的設計需求。故而本次的設計以單片機芯片為核心，結合了理論指導和實驗驗證兩方面的優點。首先是各個電路模塊和所需的元器件的選擇，同時也需對電路模塊的元器件的電阻值，電容量進行大致范圍的估算。進行了初步的范圍的篩選后再進行進一步的精確的選擇，最后確定使用。接著對各個單元電路進行調整組合，使之形成完整的電路模式，且在計算機上進行調試和仿真。無線充電模塊進行節能高效的充電，由紅外傳感器，通過單片機處理，采集路面信息，使小車達到循跡目的。本次設計的多功能視力保護器主要能實現以下幾種功能：1.具有無線充電功能，發射器采用具有恒流恒壓模式自動切換的直流穩壓電源供電，供電電壓為5V，供電電流不大于1A。2.當小車結束充電后，小車自啟，行駛距離5-20米之間，上坡角度20-40°之間。3.當小車檢測到黑線時，小車沿黑線行駛。第2章方案設計和論證2.1系統方案論證本設計從總體上將由單片機控制模塊、電源模塊、無線充電模塊、DC-DC穩壓模塊、紅外傳尋跡模塊等部分組成。在本設計中，選用STC89C52單片機為主要控制，實現循跡功能，器繼電器進行斷電自啟。2.1.1單片機的選擇微控制器的存儲器具有哈佛結構。另外，固定常數存儲在單片機程序存儲器中。固定常數通常是常數程序或表格數據。芯片上的8KBFlash地址范圍為0000H至1FFFH。擴展程序存儲器的最大范圍為64KB，相應的地址范圍為0000H至FFFF。程序存儲器可分為兩部分：外部程序存儲器和內部程序存儲器。訪問芯片外部的程序存儲器或芯片上的程序存儲器確定EA的高低電平。當EA為低電平時，則處理器會在芯片上接收0000H指令。當EA為高電平時，僅外部程序存儲器可用，而不是外部程序存儲器。2.1.2單片機型號對比與選擇1.STC89C52增加了基于AT89C51的AD數模轉換，具有更高的集成度；AT89C51是老式的255位微控制器2.STC89C52可以在線編程，即具有ISP功能；而AT89C51必須由程序員操作編譯器編程。3.STC89C52具有6T模式，速度更快；AT89C51是12T模式，速度較慢。4.STC89C52集成512或1280字節的RAM，而AT89C51不集成。5.STC89C52具有三個16位定時器；AT89C51只有兩個（AT89C52是三個）基于以上優點，選擇了STC89C52單片機。2.1.3尋跡功能的選擇與比較解決方案1：使用紅外傳感器查找軌跡。根據反射光的強度，可以判斷到障礙物的距離，從而實現跟蹤。它使用激光向障礙物發射脈沖，遇到障礙物會散射大量光。接收到一部分光后，通過單片機算法對其進行處理以進行跟蹤。解決方案2：使用攝像機的特征查找軌跡。攝像機檢測路況，并將其發送到微控制器進行處理。檢測精度高，成本巨大，使用相對困難。綜合電路圖和優點，選擇使用紅外傳感器進行跟蹤。2.1.4無線充電傳輸的選擇和比較選擇一：電磁感應傳輸功率為幾瓦，傳輸距離為幾毫米至幾厘米，充電效率為80％。適用于短距離充電，轉換效率高；但是需要特定的放置位置才能進行精確充電，并且金屬感應接觸會產生熱量。選擇二：磁共振傳輸功率KW，傳輸距離幾厘米至幾米，適合于遠距離大功率充電，轉換效率適中；選擇三：無線電波傳輸功率大于100mW，傳輸距離大于10m，可遠程低功率充電，隨時隨地自動充電；有限的轉換效率低，充電時間長，發射功率小；選擇四：電場耦合發射功率1-10W，傳輸距離幾毫米至幾厘米，適合遠距離短距離充電，轉換效率高，同一發射電路可在任何電壓工作范圍內使用而無需更換任何設備極為方便，電路極其簡單，具有高精度和良好的穩定性，特別適用于無線感應智能充電。綜合考慮，選擇方案四2.1.5主控系統選擇和比較方案1：使用PLC作為主控制系統。盡管性能穩定但價格昂貴，但我們不采用此解決方案，而是提出第二種方案。方案2：將單片機用作整個系統的核心，并付諸實踐以達到給定的性能指標。全面分析我們系統的關鍵是車輛的自動控制。在這一階段，單片機具有簡單，實用和快速控制的優點。因此，單片機可以充分利用豐富的資源，相對強大的控制功能，位尋址功能和低成本。因此，此解決方案是理想的解決方案。鑒于復雜的多二進制軟件控制系統的設計能力，需要能夠處理多個二進制值的標準微控制器，而不是簡化I/O的小型微控制器。端口和程序存儲器。根據這些分析，我選擇了STC89C52微控制器作為該設計的主控制器。52系列微控制器具有強大的位處理指令。輸入/輸出端口可以按位尋址。綽綽有余。在研究了傳感器和兩個電動機等因素之后，我們選擇了單片機，并充分利用了STC89C52單片機的資源。2.1.6電源的選擇和比較法拉電容器主要用于提供峰值功率的電源和設備。法拉電容器用作備用電源，可提供能量，安全性和可靠性，較長的使用壽命以及廣泛的應用范圍。法拉電容器的儲能原理與普通電池不同。法拉電容器采取物理儲能的形式，但是普通電池確實使用化學儲能。這是法拉電容器與普通電池之間的最大區別。此外，法拉電容器和電池的能量存儲的關鍵因素也不同。與電池相比，法拉電容器具有許多特性：法拉電容器具有超低串聯等效電阻。法拉電容器的功率密度比普通鋰電池大得多。法拉電容器的功率是鋰離子電池功率的數十倍以上。放電并充電。法拉電容器使用壽命長，比鋰電池更長。法拉電容器可以用大電流充電，充電速度快，時間短，需要簡單的充電電路，沒有記憶效應。法拉電容器免維護，可以密封。法拉第電容器的溫度要求比電池低，并且即使在零下四十度也可以正常使用。考慮到地理位置和實際演示，選擇了一個法拉電容器作為電源。2.2系統方案確定及系統框圖本設計的硬件設計系統是以STC89C52單片機為核心，采用無線充電模塊進行節能高效的充電，由紅外傳感器，通過單片機處理，采集路面信息，使小車達到循跡目的。設計基本框圖如圖2-1所示：單單片機最小系統紅外傳感器無線充電模塊驅動電路電機圖2-1無線充電小車設計基本框圖智能汽車硬件系統是在實現智能汽車的自動跟蹤功能，它由車身模塊，無線充電及法拉電容模塊，單片機控制模塊，發動機驅動控制模塊，發動機模塊和循跡模塊組成。它使用紅外跟蹤模塊來檢測車輛跟蹤，并使用STC89C52RC微控制器作為控制芯片，根據接收到的跟蹤信息發出控制命令。L298N運動控制模塊用于控制車輛以實現跟蹤系統的整體設計。進入“反向模式”和“反向制動模式”本章小結本章主要介紹這次畢業設計的方案選擇，針對單片機型號、尋跡模塊的尋跡方式、無線充電模塊傳輸的選擇以及主控電路的選擇，最終確定以單片機為核心的控制器，并對所選方案設計及原進行選擇和分析。第3章單元電路設計3.1單片機最小系統的設計3.1.1單片機復位電路設計復位的主要功能是將特殊功能寄存器的數據刷新為默認數據。在微控制器操作期間，由于干擾和其他外部原因，寄存器中的數據可能會混亂。需要重置才能重新啟動程序。現在，已經集成了許多微控制器。不需要將諸如上電復位電路之類的微控制器連接到外部上電復位電路。如果它是沒有內部上電復位電路的普通微控制器，則沒有上電復位電路，微控制器的復位電路將無法正常工作。一般而言，最常用的是開機和重置。所謂的上電復位是指微控制器上電的瞬間。由于電路各部分的電壓建立不正常，微控制器將無法正常運行，因此應為微控制器上電。復位通常，微型計算機電路需要5V5％電源，即4.75至5.25V如圖3-1圖3-1復位電路電路圖3.1.2單片機時鐘電路的設計時鐘電路是為微控制器提供拍子的振蕩器，微控制器可以在該拍子的控制下執行各種操作。因此，如果沒有時鐘電路，微控制器將無法工作。時鐘電路本身不控制任何事情，但是您可以通過程序讓微控制器根據時鐘執行相應的工作。微控制器芯片具有高增益反相放大器。反相放大器的輸入為XTAL1，輸出為XTAL2。由放大器和同步電路組成的發生器電路形成單芯片同步模式。根據各種硬件電路，微控制器的時鐘連接模式可以分為內部時鐘模式和外部時鐘模式。晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2觸點發送到內部同步電路。內部同步電路將振蕩信號分為兩部分，以生成微控制器使用的兩相同步信號P1和P2。時鐘周期稱為S狀態時間，是振蕩周期的兩倍。信號P1在每個狀態的后一半有效，而信號P2在每個狀態的后一半有效。CPU使用兩相時鐘P1和P2作為基本速度來協調微控制器的有效運行。如圖3-2所示圖3-2時鐘電路電路圖3.2斷電自啟電路的設計繼電器是電子控制單元。有控制系統（也稱為輸入電路）和控制系統（也稱為輸出電路）。常用于自動控制回路。它實際上是一個使用小電流驅動大電流的“斷路器”。因此，它充當電路中的自動調整，保護和電路保護。繼電器線圈在電路中用一個長方形符號表示。繼電器通常具有感應（輸入）機制，可以反映某些輸入。有一個執行器（輸出部分），可以執行控制電路的開/關命令。在繼電器的輸入和輸出之間，還有一個中間機構，用于連接和分離輸入變量，處理和輸出功能以及控制。3.3驅動電路的設計使用直流電動機驅動器，驅動板可以驅動2個直流電動機。電平高時，使能端子ENA和ENB有效。如果通過PWM設置直流電動機速度，則必須設置IN1和IN2以確定電動機的旋轉方向，并將PWM脈沖輸出到電源端子以調節速度。請注意，當使能信號為0時，電動機處于自由停止狀態。當使能信號為1且IN1和IN2為00或11時，電動機處于制動狀態并阻止電動機轉動。如圖3-3所示圖3-3電機驅動電路圖3.4無線充電模塊的設計無線充電主要使用電磁感應原理。能量傳遞通過線圈發生，以便進行能量傳遞。當系統運行時，輸入端將交流電轉換為全整流整流器或直接為系統提供24V直流電。電源控制模塊的直流電源輸出通過石英逆變器轉換為高頻交流電源，并提供給初級繞組。能量通過兩個電感器傳輸，次級線圈的電流輸出通過轉換電路轉換為DC，從而為法拉電容器充電。其中，XKT-412是由Score半導體有限公司開發的最新的高頻大功率集成電路，具有小尺寸和強大的輸出功率，是通過無線充電和電源開發的。特征。主要適用于移動電子產品，例如：手機，游戲機，魚缸，MP3，MP4，成人產品，數碼相機，電動剃須刀，學習機，醫療，水下用品等產品；接觸充電電源可以使產品完全密封，防水防塵；延長產品壽命并使其更方便使用。發射模塊尺寸：長17mm，高12mm，高4mm發射和接收線圈尺寸：外徑40mm厚度1.8mm可以在更高的頻率范圍內工作，可以大大減小發射線圈的尺寸和尺寸，從而提高發射功率并降低其成本小電感需求還可以直接用于將PCB用作啟動產品，以簡化生產應用。該芯片采用具有電壓適應技術的最先進的芯片設計。無需更換設備即可在任何工作電壓范圍內使用同一變送器電路。該電路非常實用，電路非常簡單，具有很高的精度和出色的穩定性能。特別適用于無線智能感應充電。電源管理系統更加可靠。XKT-412負責向系統無線傳輸功率。它使用電磁能量轉換原理，并與接收器一起實時執行能量轉換和電路監視。智能控制各種電池的快速充電。使用多個外部組件，可以創建可靠的無線充電器和無線電源。連接方式：引腳1連接到電源的負極。引腳2連接到電源的正極。引腳3和4連接到變送器的外部線圈。傳輸模塊工作電壓：5V?12V。變送器模塊的工作電流：根據接收的負載電流自動增加或減少。接收模塊的輸出電流：5V/500mA，發送/接收距離：1?20mm。在低電流操作中，可以分別通過增加接收器線圈中的匝數來增加傳輸距離。發射端與接收端如圖3-4，圖3-5所示圖3-4無線充電模塊發射端圖3-5無線充電模塊接收端3.5紅外尋跡模塊的設計RPR-220——集成反射式光電探測器。發射器是GaAs紅外LED，接收器是非常敏感的硅平面光電晶體管。如圖3-6所示，它主要用于游戲機，復印機和辦公設備。特點：1、是提高靈敏度的塑料鏡片。2、內置可見光濾鏡，以減少暗光的影響。3、結構緊湊。在DIP4外殼中可用。發送器和接收器有兩個輸出觸點，長觸點為正，短觸點為負。參數限制：紅外發光二極管的輸入參數：1、最大直流電流：50mA。2、最大反向電壓：5V。圖3-6紅外尋跡模塊電路圖本章小結本章主要是分析時鐘電路、復位電路、斷電自啟、驅動電路、無線充電模塊及尋跡模塊等各個模塊的組成以及其所使用的器件的參數以及電路的實現方法。第4章軟件程序設計主程序流程圖智能車硬件系統旨在實現智能汽車的自動跟蹤功能，包括殼體模塊，無線充電及法拉電容模塊，單片機控制模塊，小車控制模塊。電驅動模塊，雙電機模塊和傳感器模塊。Keil5軟件用于C51開發管理軟件，用于對高級語言進行編程。它使用紅外跟蹤模塊檢測車輛路徑，并使用STC89C52RC微控制器作為控制芯片，根據接收到的通道信息發出控制命令。L298N運動控制模塊旨在控制車輛以實現跟蹤系統的整體配置。使用后轉向模式和后制動模式。實驗結果表明，智能手推車硬件系統具有合理的模塊選擇，高效且可執行的管理軟件，以及出色的整體卡車性能。自動跟蹤功能已成功實現，并使用了“倒車模式”和“倒車制動模式”。出色的轉向和制動效果。主程序流程圖如圖4-1所示。開始開始初始化測試數據處理小車循跡結束紅外檢測NNYY圖4-1主程序流程圖當單片機通電后，尋跡模塊通過反射面——被檢測對象，將反射光反射到接收光敏管，以AT89C52單片機為控制核心，對采集到的信號予以分析判斷，并產生PWM波，控制小車左右輪速度使小車及時轉向，從而使小車沿著黑色軌跡自動行駛實現小車自動尋跡的目的。若未檢測到檢測對象，為懸空狀態，小車停止，以免墜毀；調用小車停止stop（）；當檢測到直線時，調用前進函數run（）；當左邊檢測到黑線，調用小車左轉函數lefturn（）；當右邊檢測到黑線，調用小車右轉函數righturn（）；，使小車達到尋跡的目的。本章小結本章主要介紹了智能車軟件的設計思想，分析了不同模塊之間的作用，雖然是不同的模塊但是這些模塊卻互相關聯，環環相扣。直流電機的好壞直接影響速度控制的效果，速度又影響著轉向，速度控制不好就不能轉好向，檢測對象的清晰程度決定智能車能不能正確轉向。這些環節看似無關但其實它們緊密相連，任何一個環節出現問題都會影響到其他環節的作用。它們之間的協調工作，通過程序可以看出各個模塊實現功能的機理以及實現功能的邏輯。第5章整機電路工作原理及調試5.1系統分析此設計是在Keil環境中開發的。設計的主要任務是如何安裝和學習使用該軟件。在對Keil進行簡單的學習和理解之后，便編譯Keil，然后使用Jlink將其內容刻錄到開發板上以實現真實的對象與程序的連接。在編程之前進行必要的設置。步驟1：將微控制器設置為STC89C52RC；步驟2：打開編譯后的程序文件，該文件后綴為.hex。步驟3：選擇相應的COM端口；步驟4：點擊Download（下載）。打開開發板上的開關。5.2無線充電實驗試驗結果無線充電測試要求將無線充電模塊的發射器和接收器用于短距離無線充電，而無需使用數據電纜。無線充電有兩種方法：第一種方法：無線充電可以使用學生的電源，直接將電源電壓調整為5V，0.5A，使用硬件設備連接到無線充電模塊的發射端，并與接收端保持一定距離無線充電。第二種方法：使用充電器將發送端連接到家庭電源。發送端可以將家庭電源電壓降低到5V。放置后，會從接收端產生一定距離以進行無線充電。5.3斷電自啟實驗試驗結果通過無線充電模塊充電后，只要在線圈上施加一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，這將產生電磁效應，電樞將克服復位彈簧在彈簧下的拉力。電磁力的力。到鐵芯，從而驅動電樞的動觸頭和靜觸頭（常開觸頭）。當線圈沒有電源供電時，磁吸引力消失，電樞在彈簧力的作用下返回其原始位置，因此可動觸點吸引了原始的靜態觸點（通常是觸點關閉）。這吸引并開始達到接通和斷開電路的目的。為簡單起見，在繼電器和電源之間連接了一個按鍵開關。當開關關閉時，本機將自動打開。當開關閉合時，按它可以開始跟蹤，爬升和其他功能。5.4上坡及循跡實驗試驗結果關閉電源后，如果無線充電發射器和接收器連接良好，則法拉電容器具有足夠的功率，并且可以實現小于20°的角度的爬升功能。調節靈敏度，向上或向下調節靈敏度，并調節傳感器與地面之間的距離，使傳感器更靠近地面，當檢測到一條直線時，調用前進功能，通過驅動模塊驅動電機，汽車向前行駛；當向左行駛時當檢測到黑線時，電動機由驅動模塊驅動，汽車向左轉；當右側檢測到黑線時，電機由驅動模塊驅動，轎廂向右轉；懸掛時，汽車靜止不動。5.5系統整體運行實驗結果本設計是基于無線充電模塊對小車進行無線充電以及光電傳感器的簡易自動尋跡小車系統。系統整體運行實驗結果，系統整體運行，無線充電成功且發光二極管發光，當無線充電后，小車成功斷電自啟，當按下按鍵后，小車斷電后靜止不動，按下按鍵時，使用光電傳感器檢測到的車輛將激活車輛以檢測道路上的黑色車道，將道路檢測信號返回到單片機，并使用單片機AT89C52作為控制核心。一個信號，用于控制汽車左右輪的速度并產生PWM波。當車經過一段時間后，它將自動沿著黑條移動，以達到自動跟隨黑線的目的。本章小結本章驗證了尋跡模塊rp