基于單片機(jī)的電動模型汽車自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中的C題，要求設(shè)計(jì)一個以單片機(jī)為核心器件實(shí)現(xiàn)對行駛中的電動模型汽車自動控制系統(tǒng)，控制過程是利用反射式光電檢測器采集數(shù)據(jù)，通過軟件完成對電動模型汽車在不同路段的行駛速度實(shí)時控制，用數(shù)碼管對指定行程和所用的時間進(jìn)行顯示，同時利用紅外數(shù)傳方式將在限速區(qū)、終點(diǎn)區(qū)和返回到起點(diǎn)區(qū)后的時間和距離數(shù)據(jù)向手持顯示裝置單向傳送。系統(tǒng)將鍵盤設(shè)在小汽車中對其速度的控制調(diào)整更加方便、更加精確。

方案論證

根據(jù)題目的基本要求，設(shè)計(jì)任務(wù)主要是完成電動小汽車在規(guī)定行駛路線中的速度控制，根據(jù)不同的行駛路段采用變速行進(jìn)，對行程中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示。為了使汽車與固定點(diǎn)保持聯(lián)絡(luò)，本系統(tǒng)加裝了紅外數(shù)碼傳感器裝置，以實(shí)現(xiàn)對汽車的行駛過程定位。下面對系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行論證。

1．?dāng)?shù)據(jù)采集方案的選擇數(shù)據(jù)采集一般可采用以下幾種方案：(1)使用發(fā)光二極管和光敏三極管組合；(2)使用紅外發(fā)光二極管和接收管組合；(3)利用激光。

通過對比，在本設(shè)計(jì)中由于是近距離探測，我們采用方案二來完成數(shù)據(jù)的采集。由于紅外光的波長比可見光長，因此受可見光的影響較小。同時紅外系統(tǒng)還具有尺寸小、重量輕、能有效防止可見光波的干擾、對輔助裝置要求最少、對人眼無傷害等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然紅外光也有一定的缺點(diǎn)，如在潮濕的大氣、霧和云中傳播時會衰減，所以只適合于室內(nèi)通信。我們選用的反射式光電檢測器具有體積小、靈敏度高、線性好等特點(diǎn)，外圍電路及電路設(shè)計(jì)簡單、安裝方便、電源要求不高、性能穩(wěn)定可靠，用它作為近距離傳感器是較理想的選擇。

2．顯示裝置的選擇車載顯示我們采用了數(shù)碼管，對時間和路程通過按鍵選擇顯示內(nèi)容。

3．通信方式的選擇可用無線電或紅外光方式，無線電方式通信距離較遠(yuǎn)，但電路較復(fù)雜；而紅外光方式適合于近距離通信，電路較簡單。目前只考慮單向傳輸，所以我們選擇了紅外光作為載波來傳送信息。

4．電源供電及車載重量的選擇考慮電動車馬力和車載重量及摩擦阻力等問題，電路器件應(yīng)從功耗小、體積小和重量輕三方面進(jìn)行選擇，所以電源采用6節(jié)5號電池組成9伏直流電源。

系統(tǒng)框圖及工作原理

上圖給出系統(tǒng)組成框圖，數(shù)據(jù)采集通過光電傳感器完成對不同標(biāo)志的檢測，并以電信號脈沖的形式送人單片機(jī)的INTO和Tl口。單片機(jī)對送來的信號進(jìn)行分析、運(yùn)算、處理，從Pl.1口輸出信號控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使電動車的行駛速度得以調(diào)整；電動車返回起點(diǎn)后，立即從單片機(jī)的串行通信口輸出數(shù)據(jù)顯示已行駛的距離和所用時間。另外，單片機(jī)從Pl.7口輸出數(shù)據(jù)通過紅外方式在指定位置向手持接收系統(tǒng)發(fā)送，手持接收系統(tǒng)也是由一單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣我們可以隨時知道電動車運(yùn)行的時間和位置情況。鍵盤是便于在調(diào)試時參數(shù)的設(shè)置，使小車的速度和位置更精確。