基于单片机控制的智能电动小车设计z.pdf

【基于单片机控制的智能电动小车设计】 本文详细阐述了一种基于单片机的智能电动小车设计，该小车能够自主行驶在跷跷板上，寻找平衡点并保持平衡状态。系统的核心控制器是STC89C51单片机，它通过接收来自角度传感器SCA60C和反射式光电传感器E18-D10N K的数据，实现对小车行为的精确控制。 1. **系统构成** - **单片机**：STC89C51是整个系统的控制中心，负责处理所有输入信号和执行控制算法。 - **L298N驱动器**：用于驱动直流电机，实现小车的前进、后退、左转和右转。 - **角度传感器SCA60C**：检测跷跷板的角度变化，输出与角度成正比的电压信号，通过ADC0832转换为数字信号供单片机处理。 - **光电传感器E18-D10N K**：检测黑线，确保小车在行驶过程中保持直线运动，不偏离跷跷板。 2. **测量与控制方法** - **倾角检测**：角度传感器SCA60C输出的电压与角度成正弦关系，通过计算可得出角度值。 - **时间测量**：单片机内部的定时器功能，基于12 MHz晶振，实现1 s精度的计时。 - **控制算法**：采用增量式PI算法，实时计算控制增量并叠加到上一次的控制量上，调整电机以寻找平衡点。比例项系数cp和积分项系数c1通过实验调整，以减小电压偏差。 3. **理论计算与平衡要求** - 平衡条件：跷跷板两端垂直距离不超过40 mm，小车需在此范围内保持平衡5 s以上。 - PI算法参数：通过实验确定cp=1/2，c1=1/8，以确保电压波动在±0.01 V以内。 4. **系统优势** - 实时性：系统能分阶段实时显示小车行驶的时间，增强系统反馈的直观性。 - 自主性：小车能够自动寻迹，减速下坡并在指定位置停车，实现智能化控制。 通过这个设计，我们可以看到单片机在智能小车控制领域的广泛应用，以及传感器和控制算法在实现精确自主导航中的关键作用。这种技术可以扩展到更复杂的机器人系统和自动化设备中，为未来智能交通、自动化物流等领域的发展提供了基础。