毕业教学环节成果
（2012 届）
题 目 智能小车速度测量控制系统设计 学 院 信息工程学院 专 业 电气自动化技术 班级 学号 姓名 指导教师
2012 年 5 月 17 日
目录
摘要............................................................................................................................................1 英文摘要....................................................................................................................................1 引言............................................................................................................................................2 1 方案设计与论证..................................................................................................................3
智能小车速度测量控制系统设计
信息工程学院电气自动化专业
摘要: 智能小车以 STC12C5410AD 单片机为控制核心，L298 芯片作为双电机驱动模块， 由单片机输出 PWM 控制电机转速，通过光电编码器检测脉冲并将信号送入单片机来测 量电机的转速与距离，通过 1602 液晶来显示小车的速度。本文介绍了该小车的的主控、 电机驱动、电源、显示模块等硬件模块和小车的运动控制速度测量与显示的软件设计。 关键词：STC12C5410AD 1602LCD PWM 光电编码器
1
Hale Waihona Puke 引言 近年来，随着我国经济建设的高速发展，机动车辆拥有量也在急剧增长，交通事
故也日益增多，车辆超速成为了越来越严重的问题。而我国生产的汽车、摩托车电机 转速测量系统大多使用动圈式模拟测速。这种测量系统存在精度差、过载能力弱等缺 点。
本系统是以 STC12C5410AD 单片机为控制核心，通过 L298 芯片控制电机转速，用 光电编码器来检测脉冲再将信号送入单片机来测量电机的转速并使用 1602 液晶来显 示小车的速度。
方案一： 选用一片 CPLD（如 EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功 能。CPLD 具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用 VHDL 语言 进行编写开发。但 CPLD 在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD 的处理速度非 常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在 这一点上，MCU 就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必 要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。 方案二： 采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能 指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的运动控制，而在这一点上，单片 机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发 挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此， 这种方案是一种较为理想的方案。 针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量 的标准单片机，在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用 STC12C5410AD 单片机，充分利用单片机的资源。 1.2 电机驱动模块 方案一： 采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整， 此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性 不高。 方案二： 采用由集成了双极性管组成的 H 桥电路芯片 L298N。用单片机控制晶体管使之工
Intelligent Vehicle Speed Measurement Control System Design
Abstract: Car STC12C5410AD single chip microcomputer intelligent to as control core, L298 chip as double motor driver module, output by single-chip microcomputer control PWM motor speed, through the photoelectric encoder and will signal detection pulse to single chip microcomputer to measure motor speed and distance, through 1602 LCD to display the speed of the car. This paper introduces the main control of the car, motor drive, power supply, display module and other hardware module and a car movement control speed measurement and display software design. Keywords: STC12C5410AD 1602LCD PWM Photoelectric encoder
-2-
1 方案设计与论证 根据要求，确定如下方案：整个小车系统主要由三轮结构小车、供电电源电路、
测速电路、电机驱动电路以及显示电路组成。这种方案能实现对电动车的运动状态进 行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。 1.1 主控系统
根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了 以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：
1.1 主控系统..................................................................................................................3 1.2 电机驱动模块..........................................................................................................3 1.3 测速模块..................................................................................................................4 1.4 显示模块..................................................................................................................4 2 系统的硬件电路..................................................................................................................4 2.1 总体设计..................................................................................................................4 2.2 单片机控制系统设计..............................................................................................5 2.3 电机驱动电路设计..................................................................................................6 2.4 LCD 显示电路设计...................................................................................................7 2.5 键盘电路设计..........................................................................................................8 2.6 测速电路设计..........................................................................................................8 2.7 电源电路设计..........................................................................................................8 3 系统软件设计......................................................................................................................9 3.1 测速程序................................................................................................................10 3.2 显示程序................................................................................................................10 4 调试....................................................................................................................................12 结论与谢辞..............................................................................................................................13 参考文献..................................................................................................................................14 附件 1．程序清单...................................................................................................................15 附件 2．整体原理图...............................................................................................................23