1、 1 简易智能电动车 设计报告 目录 一、 方案比较、选择与论证 -页码 1 二、 系统总体方案设计 -页码 2 1、 系统总体结构设计及说明 -页码 2 2、 系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图 -页码 3 3、 系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图 -页码 8 4、 软硬件分别调试、联合调试 -页码 11 三、 测试仪器与测试试验方法 -页码 12 开发、实验及测试仪器 -页码 12 四、 测试数据及测试结果分析计算 -页码 13 五、 特色与创新点讨论、设计总结 -页码 13 六、 附录（操作说明、元器件清单、 程序清单、参考文献等） -页码 14 2 摘 要 本系统按
2、要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达 B 点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并同时发出声光指示信息，实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达 B 点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达 C 点，能够检测 C 点下正方形薄铁片，并在 C 点处停车5 秒 ，停车期间发出断续的声光信息。之后继续行驶，在光源的引导下，利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库。最后，电动车完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间小于 90秒。 并附加其他功能 。 另外系统中传感器电路额外加入了单片机便于 89C51 单片机在之后的运行中检测四周电
3、路，减小 89C51 负担。 软件方面：因为，会，利用传感器在检测到某物体时输出信号发生特定变化这种规律，让单片机只对此类信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度。 一、 方案比较、选择与论证 根据题目要求，有两种 解决方案。 1、精确定时法 3 这种方案主导思想是在对电动车直线、转弯行驶速度以及行程的准确把握基础上利用单片机定时来使电动车顺利通过直道区、弯到区、障碍区并且最终到达车库。 缺点 ：供电电压不稳定，易导致小车车速不稳定，则距离不好控制；另外路线固定不变，不能应对意外事件，而且想要准确跑完全程对于电动车的起始位置、直线行进参数、转弯半径进行精密测量和计算，智
4、能化差。 2、传感器引导法 这种方法核心是单片机通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作，智能化大大增强， 可以用下图形象的表示出来： 我们 把任务分为了直道 +弯道区、障碍区和停车区，划分依据是：三个部分所用到的感应器不同，实现方法也存在差别。 直道 +弯道区主要用黑白检测光电传感器和金属探测接近开关。 4 障碍区则是用到了超声波传感器。（带显示） 停车区考虑车库放置了光源，因此选择了光电传感器引导小车进入车库。 比起前一种方案来说，这种方案应用面更广，也更接近实用化，智能化。重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作，从而大大提高了运行过程中的实时性，准确性、使得电动
5、车能够轻松的完成整个过程。 综上所述，本系统设计选用方案 2。 二、 系统总体方案设计 1、 系统总体结构设计及说明 单片机金 属 探 测 传 感 器 信 号 调 理超 生 波 传 感 器 信 号 调 理光 电 传 感 器 信 号 调 理声 、 光 报 警 电 路显 示 电 路电 机 控 制 电 路图一 系统总体结构框图 该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。 5 单片机检测出来感应器输出信号从而输出控制信号，控制电机工作，在直道区，考虑引导线是黑颜色，不宜反光，决定利用这一特性选用反射式光电传感器，当其输出信号照射到
6、黑色引导线上是输出一个非常微弱的低电平。这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿 着直道区和弯道区的引导线行进。 当地下有金属时，金属探测器发出一个高电平，用单片机进行检测。 沿引导线到达 C 点，将从金属探测接近开关发送来的信号作为一个外部终端信号处理，执行停车并发出断续的声光信号，同时进行 5 秒定时计数工作。 在车头安装有超声传感电路对障碍物进行检测。（有效距离 30 厘米） 光电传感器接收部分用于采集光信号，通过比较输出信号向车库行驶。（始终朝在输出信号最强的方向行驶） 以上就是完成这个题目的大体思路和方法。 2、系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图
7、 根据系统要求，硬件电路包括 :电源部分，单片机最小系统、超声波测距电路、金属探测电路、光电传感器、黑白探测传感器、 电机控制电路、显示电路，电动车整体图示如下： 6 （ 1） 电源部分 随着微电子技术的不断进步，系统电源的设计在单片机应用系统设计中显得越来越重要，它对单片机系统是否正常工作起着至关重要的作用。由于电动车本身为六节 1.5V 电池供电 ,根据系统要求，选择 7805 稳压管将直流 9V 电压转成 5V 输出。 7805 直流稳压电路图： L M 7 8 0 5V i V o u tC 1 C 2电动机和金属感器部分用原有的 9V 电压信号，其他电路、传感器都为 5V 电压供电。
8、 （ 2）单片机最小系统 7 利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制。 单片机选用 89C51，其内部有 4K 字节的 Flash Rom，电路设计简单。具体为 89C51 的 18、 19 脚接 6MHz， 40 脚输入信号为 5 伏， 20 脚接地， EA 脚接高电平。 （ 3）金属探测电路 由电路图可以得出，当有金属被其探测到时，输出端输出一个高电平，即发生一个正向跳变，将这个正向跳变信号用单片机检测出来，借此控制电动机产生相应的动作。 以下时金属接近开关外驱动电路： 8 （ 4） 显示电路 在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。静态显示 占用 单片机 资源 小。可以提供单独锁存的 I/O 接口电路很多，这里 我们组选择最常用的 的串并转换电路 74LS164。 利用 单片机串行 发送接收端口 ，外接 4 片 74LS164 作为 4 位 LED 显示器的静态显示接口，把 89C51 的 RXD 作为数据输出线， TXD 作为移位时钟脉冲。 74LS164 为 TTL 单向 8 位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。 9 10 系统总图： 3、 系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图 根据方案设定的三个部分 重点解决问题，可以将单片机大量工作集中在信号检测和精确定时计数上。
