基于单片机的矿用电机车弯道自动减速装置的设计(附keil程序)
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基于单片机的矿用电机车弯道自动减速装置的设计(附keil程序)(论文8000字,keil程序)
摘 要
本次设计是针对矿用电机车弯道自动减速装置的设计, 整个系统包括单片机，超声波测距模块，电机调速模块，报警电路等等，其可以实现矿用电机车在过弯道时与墙壁的距离，通过距离来自动调节车速，以保证安全行驶。在过在本次系统设计中，硬件上采用Altium Designer进行原理图的绘制，根据查询的资料文献建议，整个原理图分模块，分层次的进行绘制，简单的采用直接连线的方式进行连接，对于线路复杂的则采用网络标号的形式进行电气连接。在软件上则整个系统基于KEIL平台进行软件程序的开发，使用C语言进行编程，通过C语言对各个模块进行反复调试，直到最终达到目标。
关键词：单片机，矿用电机车，自动减速装置
1系统方案
在本次设计中，其系统整个框图如下图3.1所示，其主要的核心控制模块由电源供电模块，晶振电路，驱动电路模块，霍尔传感器，按键模块，复位电路，LCD液晶显示,直流电机,超声波测距等组成。主要工作是利用单片机来按键的指令，根据相应的指令然后输出相应的控制信号给驱动电路，既而控制直流电机的旋转，接着通过霍尔传感器检测当前的转速是否达到设定值，然后控制电机转动都指定速度为止，同时其还可以通过超声波进行测距功能，如果距离小于设定值就会进行报警，并通过LCD液晶进行相关信息的显示。
2.2 主控制器方案设计
方案一：采用可编程逻辑器件FPGA或者CPLD作为本次课题的主控制器，对于可编程逻辑器件，其运算速度快，最大的特点就是其特有的并行运算能力，相较于其他MCU等微控制器，其综合运行速度远远高于其他非可编程逻辑器件，其被广泛应用于航天，通信等对速度要求高的场合。在软件编程方面，其编程语言主要是VHDL和VHERILOG两种，相较于C语言来说，其编程难度会更大一点，尤其在涉及到浮点运算，乘法除法运算时其操作难度尤为明显。由于其本质上是纯硬件的特性，因此对于底层位的操作需要较高的知识储备和了解，同时其特有的并行运算方式，注定了其高性能高功耗的特性。在芯片使用上，其通常需要+3.3V电源给其IO管脚，+1.8V电源和1V电源给其内核供电，因此在电源的供电上相较于MCU的单一供电要求也较为复杂，对纹波的要求，电源芯片的要求也更高。这也就要求需要更好的电路的设计能力，但鉴于其快速的运算能力，因此被广泛应用于各种高速场合。
方案二：选择经典的8位 STC89系列单片机，其是宏晶公司生产的我国自主研发的高性能51系列单片机，采用了MCS-51的指令集，内部集成了FLASH，ROM等存储器，用户可以在软件编程时将数据直接存储到单片机的内部FLASH中以保证数据掉电不丢失。其开发平台支持KEIL,IAR等多种平台，开发语言则为C语言，开发过程难度较低，上手速度较快，主要有3个定时器和2个中断，支持ISP下载，串口下载等多种方式。同时不同的厂家还对其进行了加密的处理，以保证数据的安全性。通常外部采用12M晶振，由于其自带12分频功能，因此其最快速度为1微秒执行一条指令，完全可以满足大部分低速产品的使用需求。同时由于其成本低，稳定性好的特点，被大量应用于小家电，玩具等场合，带来了具体的经济效益。
方案三：选择STM32F103，它是ST公司的32位MCU控制器，其内部为32位宽的总线，数据处理能力强，最高时钟可以达到72M赫兹，其内核采用了主流的ARM系列。ST公司为其配套开发了STM32CUBEMX工具，通过该工具，用户可以自主的对相关定时器，中断，ADC等外设进行图形化的配置，节约用户大量的时间，其特有的HAL库函数极大的简化了整个开发流程，目前已经逐渐替代了过去的固件库。其自带的ADC模数转换功能，USART串口通信功能等等都使得用户不需要在去进行另外的电路设计，加快了开发速度。在汽车，机器人等多种场合，STM32系列芯片被广泛应用，可靠性强，性能稳定。
通过对上述三种主控制方案的分析，考虑到本次设计的实际情况，在此选择方案二来作为本次课题的主控制器。
目录
第一章绪论 3
第二章系统设计 4
2.1系统方案 4
2.2 主控制器方案设计 4
第三章硬件电路设计 6
3.1 主控制器电路设计 6
3.2显示模块电路设计 7
3.3霍尔测速电路设计 7
3.4电机驱动电路设计 9
3.5 按键电路 9
3.6超声波模块 10
3.7 报警电路 12
第四章软件设计 13
4.1 KEIL UVISION介绍 13
4.2 LCD显示程序 14
4.3 按键程序 15
第五章系统调试 16
5.1 硬件检测 16
5.2软件调试 16
总结 19
参考文献 20
致谢 21