自动入库小车设计方案.doc

自动入库小车设计方案
学生姓名： 洪涛
学 号： 16061913
专 业： 电气类
班 级： 16060419
2017年06月07日
一、功能描述
一个小型车库，车库中心地面上有一个铁片。小车的出发区与车库间的地面上有黑色的边界线组成的过道,中心有黑色引导线.小车能够正确按黑色引导线间的过道行驶到车库，停止于铁片处并可以自动返回（期间会有灯光提示，并且小车可以远程遥控启动）。
二、设计方案
1。总体方案
为使小车运行更加灵活可靠，采用后轮用两个直流电机分别驱动,前轮采用万向轮的驱动方式，采用L298双通道直流电机驱动芯片作为主控电路，将红外传感器采集的信号,经单片机处理后 ,控制驱动电机的PWM的占空比和方向，从而实现了一系列功能。另外可以使用自制的霍尔金属传感器,以减轻整车的重量，增加小车的灵活性。
采用ATM89S52单片机作为整机的控制单元；启车采用红外线遥控控制；寻迹采用反射式红外对管；铁片检测采用霍尔元件制作的金属传感器；将以上信号送入单片机进行处理，调制出PWM脉冲和电平对直流电机进行驱动.
此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，并且可扩展性好，基本原理如图1所示。

89S52
红外遥控脉冲
接收脉冲
寻迹信号
铁片检测
灯光提示
电机驱动
电源
停车信号

图1 简易自动小车基本原理框图
2.硬件模块电路设计
1）启动部分
遥控器原理:利用发射芯片产生一个32位数据，经高频载波通过红外线发射LED发射出去。接收部分由一个红外线接收模块接收数据,经电容滤掉高频载波后，送单片机，与单片机中预存的数据进行比较，如相同则启动主程序运行。
运行原理如图2、3所示。
单片机
38KHZ载波信号
AND门
信号
放大
红外线
发射
二极管
发射红外线信号

图2 红外线发射器工作方块图
红外线
接收模块
单片机
控制
红外线信号
接收
图3 红外线接收工作流程图
前进代码：
void run_init（）
｛
IN1=1；
IN2=0;
IN3=1;
IN4=0；
｝
2)寻迹传感部分
利用光的反射原理：光线照在黑色物体上，由于黑色对光的吸收,反射回去的量比较少.这样就可以判断黑带轨道的走向，并且进行相应的转向和前进。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，利用红外发射二极管对黑线边界进行检测，再用LM324对检测信号进行比较，取反后输送至单片机进行处理。
电路原理如图4所示
图4 寻迹原理图
转向代码：
void zhuanx（uchar zx)
｛
switch （zx) ｛
case 1： l=4；
r=0; //高速左转
break;
case 2: r=4;
l=0; //高速右转
break；
case 3： l=2；
r=0； //低速左转
break；
case 4： r=2;
l=0； //低速右转
break；
case 5： l=r=2; //低速前进
break;
case 6： l=r=0; //高速前进
break；
case 7： l=r=4； //刹车
break；
}
}
判断黑带及随后的运动的代码
void panduan（)
｛
if((S0==0）&＆（S1==0)&＆（S2==1）＆＆(S3==0）＆＆(S4==0)）
｛
zhuanx(6）；
｝ //1号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if((S0==0)＆&(S1==1）＆＆（S2==0）&＆(S3==0）&&(S4==0））
｛
zhuanx(3）;
｝ //0号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（(S0==1)&＆（S1==0)&&（S2==0）&&（S3==0）&＆(S4==0))
{
zhuanx(1）;
}//3号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（（S0==0）&＆(S1==0)＆&(S2==0)&&（S3==1）＆＆（S4==0)）
｛
zhuanx(4)；
} //4号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if(（S0==0)＆&(S1==0)＆＆（S2==0）＆&(S3==0)&＆(S4==1)）
｛
zhuanx（2)；
｝ //1，2号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if((S0==0）&＆（S1==1）＆&(S2==1）＆＆(S3==0)＆&（S4==0））
{
zhuanx（3)；
｝ //0，1号传感器检测到信号,其余没有检测到信号
if(（S0==1）&＆(S1==1）&＆(S2==0)＆＆(S3==0)&&（S4==0)）
｛
zhuanx（1）；
} //2,3号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（（S0==0）&&（S1==0)＆&(S2==1）&＆(S3==1）＆＆（S4==0)）
｛
zhuanx（4);
｝ //3,4号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（（S0==0)＆&（S1==0)&&(S2==0）＆＆（S3==1）＆＆(S4==1）)
｛
zhuanx(2）；
｝ //0，1，2号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（（S0==1)＆&（S1==1)&&（S2==1）&＆（S3==0）&＆（S4==0))
{
zhuanx(1);
｝ //2，3,4号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（（S0==0)＆＆（S1==0）＆&(S2==1）&＆（S3==1）＆&（S4==1）)
｛
zhuanx（2）；
} //1，2，3号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if（(S0==0)&＆(S1==1）&&（S2==1）＆＆(S3==1）&＆（S4==0）)
｛
zhuanx(6）;
｝ //0,4号传感器检测到信号，其余没有检测到信号
if((S0==1)＆＆（S4==1)）
｛
lukou++；
if(lukou==1)
｛
TR1=1;
｝
if(lukou==2）
｛
TR0=0；
zhuanx(7）;//刹车
｝
if(lukou==3)
lukou=0;
｝
}
3）铁片检测部分
根据霍尔元件检测金属的原理，可以制作一种简易可靠的金属检测传感器对车库内的铁片进行检测，并以此作为停车的信号。
金属传感器的结构原理如图5所示。
图5 金属传感器结构原理图       
4）单片机控制部分
可采用一般的单片机系统控制电路，主要由：电源电路、晶振电路、复位电路，及外部中断输入电路组成。电路结构简单,性能稳定,是单片机系统控制普遍采用的硬件电路。
#include<c8051f020.h〉
＃define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define SYSCLK 22118400
sbit IN1=P3^0；
sbit IN2=P3^1;
sbit IN3=P3^2;
sbit IN4=P3^3;
sbit S0=P2^0；
sbit S1=P2^1;
sbit S2=P2^2；
sbit S3=P2^3；
sbit S4=P2^4;
uchar code table［］=｛0xff,0xd0，0xb0,0x80，0x00｝； //PWM输出控制数组
uchar code
table1[］={0xc0，0xf9，0xa4,0xb0,0x99，0x92,0x82,0xf8,0x80，0x90}； //数码管输出数组
uchar i,r,l,temp,lukou=1,num；
void SYSCLK_init() //时钟初始化
｛
int i；
OSCXCN=0x67；
for（i=0；i〈256;i++);
while（！(OSCXCN＆0x80）） ;
OSCICN=0x88；
}
void IO_init（） //IO口初始化
{
XBR0=0x50; //交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2
XBR1=0x00；
XBR2=0x40;
P0MDOUT=0xff;
P3MDOUT=0xff;
}
void timer_init（)
{
CKCON=0x78； //时钟控制寄存器
TMOD=0x11; //计数器定时器方式寄存器
TH0=（65536-18432)/256； //tf0/tf1中断请求标志位 可用于关中断
TL0=（65536—18432）％256；
EA=1；
ET0=1；
ET1=1；
｝
void PCA_int_init(） //PCA0初始化
｛
IE=0x85；
IP=0x00;
EIP1=0x08；
EIE1=0x08;
PCA0MD=0x09；
PCA0CPM0=0x42；
PCA0CPM1=0x42；
PCA0CPH0=table[4]；
PCA0CPH1=table［4]；
CR=0;
IT0=1；
IT1=1;
}
void delay(uint z)
｛
uint x,y;
for(y=z;y〉0；y-—)
for(x=0;x<220;x++);
｝
void zhuanx(uchar zx）
void panduan(）
void display（）
{
uchar qian,bai,shi，ge;
qian=temp/1000;
bai=temp％1000/100;
shi=temp%1000%100/10；
ge=temp％10；
P4=0x7f;
P7=table1［ge］;
delay（2)；
P4=0xbf;
P7=table1［shi］；
delay(2)；
P4=0xdf；
P7=table1［bai］；
delay（2)；
P4=0xef;
P7=table1［qian］;
delay(2）;
}
void run_init(）
void main（）
{
WDTCN=0xde; //关闭看门狗
WDTCN=0xad;
SYSCLK_init();
IO_init(）；
PCA_int_init(）;
run_init（）；
timer_init(）；
CR=1；
while(1)
｛
panduan（）；
display()；
}
｝
void PCA_ISR （void） interrupt 9 //PCA中断服务程序
{
CF=0; // PCA0CPL0=0x00;
PCA0CPH0=table［r］; // PCA0CPL1=0x00；
PCA0CPH1=table［l]；
CCF0=1;
CCF1=1;
｝
void timer0() interrupt 1 //定时器0中断
｛ uchar tt；
TH0=(65536-18432)/256;
TL0=（65536-18432)%256;
tt++;
if（tt==115)
｛
temp++;
tt=0；
｝
｝
void timer1(） interrupt 3 //定时器1中断
｛
TH1=(65536—18432）/256;
TL1=(65536-18432）%256；
TR0=1;
｝
5)电机驱动部分
L298双通道直流电机驱动芯片是性能优秀的小型直流电机驱动芯片之一.它可以被用来驱动两个直流电机或双极性步进电机.在6~46V的电压下，可以提供2A的额定电流，并且具有过热自动关断和电流反馈检测功能，安全可靠。利用单片机调整出PWM脉冲和高低电平对直流电机进行驱动和控制。
8）电源部分
为防止系统运行时电机对单片机执行程序产生干扰，采用8。4伏和12.6伏锂电池组分别对单片机控制部分和电机驱动部分进行独立供电。12。6伏锂电池组直接驱动电机，经7805稳压后给L298芯片供电,8.4伏锂电池组经7805稳压后给单片机和其他传感器和芯片供电.。
3。系统程序设计
中断

进入寻迹子程序

左黑带（N）

右黑线（N）
左拐标志

右拐标志

返回

  图 6 寻迹子程序流程图
  三、性能总结
通过循迹完成入库是小车的主要完成功能，采用前万向轮，后双电机驱动的自制小车，用红外进行循迹,通过单片机的控制，从而完成入库。同时增加遥控发车以及自动返航功能，以实现远程操控。
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