20xx年车辆会车自动控制系统的设计(d题)(编辑修改稿)

20xx年车辆会车自动控制系统的设计(d题)(编辑修改稿)内容摘要：

录 ..................................................................................................................... 9 附录 一 系统原理图 ............................................................................................................................9 附录二 光电传感器电路图 ............................................................................................................ 10 附件三 无线模块降压电路图 ........................................................................................................ 10 附录四 整流升压模块原理图 .........................................................................................................11 车辆会车自动控制系统的设计 1 一、 系统方案 论证 系统方案 车辆会车自动控制系统以 STC12C5A60S2 单片机为核心控制器 ，通过光电对管采集信息并传送给 STC12C5A60S2 单片机 ，单片机 利用 PID 算法对信息进行处理，输出 4 路 PWM 波通过 MOS 管 H 桥 电机驱动 控制 4 个电机，实现电动小车的智能行驶。 单片机通过 光电对管 、光电开关采集信息， 无线模块用来双机交流， 利用 PID算法处理数据，驱动电机转动，带动小车智能行驶，小车的行驶又不断更新采集到的信息到单片机上，从而实现小车会车自动控制。 智能小车控制如图 1。 S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 27 . 2 V 电 池 L M 2 5 9 6 降 压 模 块4 路 P W M 直 流 电 机M O S 管 H 桥 电 机 驱 动智 能 电 动 小 车L M 2 5 7 7 升 压 模 块T C R 5 0 0 0 光 电 对 管图 1 . 智 能 电 动 小 车 控 制 简 图无 线 模 块A M S 1 1 1 7 降 压 模 块光 电 开 关L M 2 5 7 7 升 压 模 块 PID 算法 PID 控制 是比例、积分、微分三者的控制有机结合。 利用 PID 算法来 控制电机转速。 PID 控制具有以下优点： (1)PID 算法蕴含了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果； (2)PID 算法在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参 数的变化对控制效果的影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性； (3)PID 算法简单明了，便于用单片机实现。 车辆会车自动控制系统的设计 2 二、 测试与控制方案分析与器件选择 主控芯片的选择 方案一：采用现在比较通用的 51 系列单片机。 此系列单片机是 8 位机，处理速度较慢， I/O 资源较少，程序存储空间小， 没有控制 PWM 的寄存器，对电机控制不方便。 而且其最小系统的外围电路都要自己设计和制作，使用起来不方便。 方案 二 ： STC 的一些芯片完全兼容 MCS51，新增两级中断优先级，多一个外中断，内置 EEPROM， 512B 内存等。 速度快 8~12 倍 , 2 路 PWM,抗干扰强。 具有与8051 兼容的高速 CIP51 内核，与 MCS51 指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件；内置 FLASH 程序存储器、内部 RAM。 片上 I/O 口资源丰富，拓展功能齐全。 结合题目的 要求， STC 单片机的特点与实际的竞赛需求，本系统选用 方案二STC 单片机作为主控 芯片，实现整个系统的调节控制。 电源的比较与选择 方案一： 使用干电池。 干电池价格便宜，随处可买来使用，使用过程轻松无需护理。 但是，因其内阻相对较大，所以放电电压特性较软，也导致其输出电流能力不及蓄电池。 方案二：使用蓄电池。 蓄电池一次性投资大，但多次使用可以彰显其经济性，供电时内阻小，电流电压特性硬。 比较以上两种方案，方案二更好，使用 蓄电池电压更加稳定，有利于智能小车的行驶。 电机 驱动模块的选择 方案一 ：采用 L298 电机驱动模块。 L298 内部就是 8 个功率管加驱动电路，使用起来电路简单。 L298 内置两个 H 桥，每个 H 桥提供 1A 的额定工作电流和最大3A 的峰值电流。 方案 二 ： 采用 三极管 H 桥驱动。 采用三极管 NPN8050 和 PNP8550 组成的 H 桥电车辆会车自动控制系统的设计 3 路作为驱动器驱动直流电机。 方案 三 ： 采用 MOS 管 H 桥驱动。 采用 MOS 管 LM3205 和 LM4905 组成的 H 桥电路作为驱动器驱动直流电机。 MOS 管是压控元件，具有输 入阻抗大，所以对电压源的负载轻。 开关速度快、无二次击穿现象等特点，满足高速开关动作需求。 比较以上 三 种方案， 方案 一的不足之处在于 L298 电机驱动模块的驱动马达较小 ，单端驱动方式性能比较差。 方案二晶体管本身有导通电阻，在通过。