工业自动小车位置检测及控制
摘要
本设计小车能在规定的跑道上按规定的动作自动往返行驶，车子从起跑线出发后到达终点线停车10s,然后返回到起点停止。在限速区行驶时间能够达到大于8s，终点县停车与最后停车时车子中心点与黑线的误差很小。车子能够自动记录时间及里程并在车上显示。车子的自动控制系统部分以AT89C52为核心，对各个硬件模块进行控制。通过对光敏二极管和发光二极管组成的跑道标志的脉冲检测电路对小车位置进行定位，从而控制智能小车在相应的黑线标志处自动选择适合的速度档进行变速。通过引进改进的脉宽调速系统可以完成对小车的往返行驶的控制。而且可以通过控制小车车轮的反转进行减速的控制方法实现小车的快速准确制动。通过霍尔速度集成传感器对小车车轮的转数脉冲计数从而能够使小车精确的测量行驶距离，并配合LED动态显示技术显示小车所行驶的里程数。通过软件计时并配合显示器显示行驶时间。本次设计采用一键开关的方法，既方便又实用。软件部分采用主程序总领，子程序分部完成各个单元模块任务的程序设计思想。每个独立的任务都由相应的子程序独立完成，整体结构清晰明了。尤其是延时子程序采用调用显示子程序的独特方法，以改善LED现实的效果，设计新颖独特。最后，由于本设计采用了模块化设计方法，这就方便了它以后得升级和扩展的功能。
关键词：自动控制系统 光电检测传感器 霍尔速度集成传感器
动态显示 模块化显示
Automatic control system of electronic mini-car
Abstract
This mini-car can run on the designed route all by itself ,when car reach the destination stopping 10s at there ,then go back and stop at the beginning line . the mini-car also can display time journey . base on the
micro-controller AT89C52.the mini-car can race intellectually. The system adopts photo electronic sensors to detecting the black line and control the direction then adds or reduces the speed of mini-car by PWM at once. By introducing the HALL speed sensor, the car can measure the distance accurately while running at different speed. To the display distance and time, it adopts a 8-bit LED. The car has only one key to start it, which make it feel more useful. The design of software adopts modularized designing method, and has a special characteristic, the display course constitute delay course, which strengthens display effect. Because this design applied modularized designing method, it has upgrade and extensible capability.
Keywords: Automatic control system , Photo electronic sensor ,
HALL speed sensor , 8-bit LED ,
Modularized designing method
目录
第一章 选题背景……………………………………………………………………… 5
第二章 方案论证……………………………………………………………………… 7
2.1测线方案比较……………………………………………………………………… 7
2.2测速方案比较……………………………………………………………………… 7
2.3数据存储方案比较………………………………………………………………… 7
2.4驱动方案比较……………………………………………………………………… 8
2.5刹车方案比较……………………………………………………………………… 8
2.6单片机选用比较…………………………………………………………………… 9
2.7显示方案比较……………………………………………………………………… 9
第三章 硬件设计……………………………………………………………………… 11
3.1总体设计 ……………………………………………………………………… 11
3.2调速设计 ……………………………………………………………………… 12
3.3测速设计 ……………………………………………………………………… 23
3.4测线设计 ……………………………………………………………………… 25
3.5显示设计 ……………………………………………………………………… 26
3.6键盘 ……………………………………………………………………… 27
3.7电源设计 ……………………………………………………………………… 27
第四章 软件设计 ……………………………………………………………………… 28
4.1内存分配 ……………………………………………………………………… 28
4.2初始化程序设计…………………………………………………………………… 28
4.3主程序设计 ……………………………………………………………………… 28
4.4延时子程序设计…………………………………………………………………… 28
4.5慢车，停车程序设计……………………………………………………………… 29
4.6里程计数程序设计………………………………………………………………… 29
4.7计时子程序设计…………………………………………………………………… 30
4.8动态显示程序设计………………………………………………………………… 31
第五章 结果分析 ……………………………………………………………………… 32
第六章 总结 ……………………………………………………………………… 34
主要参考文献 ……………………………………………………………………… 35
附录 ……………………………………………………………………… 37
A.程序清单 ……………………………………………………………………… 37
B.设计中使用器件列表………………………………………………………………… 48
C.硬件小图 ……………………………………………………………………… 49
微处理器
1.1 前言
微处理器是一个电子电路，其功能相当于计算机的中央处理单元，提供计算的控制。微处理器也用于电子系统，例如计算机的打印机，汽车和喷气飞机等，微处理器是一类超大规模集成电路。集成电路是复杂的电子电路，它由印制在单个，细小和平整的半导体材料上的极其微小的元件组成。现代微处理器合并了多达1千万个晶体管，另外还有像电阻，二极管，电容和导线等其他元件，通通装进大约邮票大小的一块面积里。
一个微处理器由几个不同的部分组成，算术逻辑单元实现数字计算和逻辑推理判断；寄存器是存储器暂时信息的特殊记忆区，就像便携本的功能一样；控制单元解释程序；总线承载出入芯片和计算机的数据信息；内存支持片上计算。
更复杂的微处理器往往包含其他部件，例如特殊存储区，也叫高速缓存存储器，也可以加速微处理器对外部数据存储设备访问。新式微处理器是以64比特的总线宽度工作的，这就是说，可同时传输64位数据，它是一个二进制数，即用1和0表示的信息单位元。
计算机的晶振提供协调微处理器所有活动的时钟信号。最先进的微处理器的时钟频率是300MHz，允许在每秒钟可以执行10亿个计算机指令。
1.2 计算机存储器
由于微处理器本身不能提供大量的存储空间去存储程序指令和数据，像字处理程序中的文本，就需要晶体管与微处理器结合当作存储元件使用。单独的存储集成电路称为随机访问存储器，它包括大量的晶体管，与微处理器结合在一起提供需要的存储空间。随机访问存储器分为：静态RAM在有电时可以保存信息，由于其操作速度快，通常被当作高速缓存存储器使用。另一类存储器是动态RAM比静态的速度慢，必须用电定期刷新，否则保持的信息将丢失。动态RAM比静态RAM有更高的效率，在大多数计算机中，动态RAM作为主要的存储单元。
1.3 微控制器
微控制器不是完整的计算机。它没有大容量的存储器，也没有能力键盘，游戏杆和鼠标等输入设备以及显示器和打印器和打印机等输出设备进行通信。微控制器是一个不同类型的集成电路，它是一个完整的片上计算机面包喊了具有特殊功能的基本微处理器的所有功能部件。视频游戏，录象机，汽车和其他机器都使用了微控制器。
1.4 半导体
所有的集成电路都是由半导体制造的，半导体的导电性能介于导体和非导体或绝缘体之间。硅是最通用的半导体材料。因为半导体的导电性能可以随着施加电压的改变而改变。由半导体制成的集体观可以像微开关那样动作，在仅仅几纳秒的时间内可以切断和连接电流。晶体管的这种能力可以使计算机一秒钟执行上百万条单指令，也可以很快完成复杂的任务。
大多数半导体器件的基本组成有二极管，N型和P型的连接或合并。“N”型和“P”型指的是经过掺杂的半导体材料，控制加入非常少量的硼或磷这样的杂质。这些半导体材料的连接处，而且仅发生在P区电压比N区高的情况下。这种情况下施加给二极管的电压叫正向偏置。施加相反的电压叫反向偏置，二极管没有电流通过。一个集成电路包含有几百万个PN结，而且每一个结服务与特定的目的。P区和N区的恰当布局和偏置要求电流有正确的路径，确保整个芯片正确地工作。
