基于Atmega16的红外遥控车系统设计

论文摘要

此次设计的主要内容：首先简单描述了遥控车系统各个组成部分原理及整体构架,根据整体功能和各部分所要完成的任务,对遥控车的各个组成部件进行选型和设计。重点阐述遥控车系统的通信方式、测速原理、PWM驱动方式及中断等几个部分。设计红外遥控车系统所作的主要工作：（1）对红外信号发射的编码原理以及红外信号接收的解码原理分别进行阐述。明确了信号发射设备所使用的编码方式；信号解码设备通过终端系统对所接收的红外信号进行测试,确定红外信号所包含的数据内容,根据这些数据来设定小车的运行状态。（2）对调速原理进行了简要的阐述。在实际的硬件设计上,首先完成测速装与单片机的接口电路。对小车的齿轮构造进行一定的测量,为后面的确定实际转速的工作做好铺垫。（3）遥控车系统能否准确的完成所要求的任务在于是否能有稳定调速系统,本次设计采用直流电机的PWM方式调速。首先根据直流电机给定数据计算出频域内数学模型,通过数字PID控制器根据测速系统所获得的实际速度值与所设定值进行比较得出偏差后进行校正。最后通过Matlab对调速系统的PID的参数进行仿真调试,进而获得最合适参数。（4）通过Atmegal6手册对本次设计所使用的端口寄存器的功能进行了解,重点要明确PWM信号产生及外部中断相关寄存器设置。（5）从软件的平台上来说：对于输入程序,需要Java 6的安装环境；对于Atmel单片机来说,WinAVR是一套可执行的,开放源软件开发工具。它允许在Window环境下运行AVR-GCC （C语言编程器）和其它的开放源工具。遥控车的控制技术是当今世界科技发展中多种学科交叉技术。它集中了自动控制领域中的通讯技术、自动控制原理、以及单片机与接口技术等多种学科的最新研究成果,是当代新型技术发展的新平台。其应用和研究的领域已经不局限于军事,许多成型的技术已经在民用生产中得到广泛应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 遥控车驱动部分
• 1.3.1 驱动方式的选择
• 1.3.2 各种类型电机的比较
• 1.3.3 直流电机调速技术发展现状简介
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 系统总体设计及各部分组成原理
• 2.1 遥控车驱动部分
• 2.1.1 红外信号调制原理
• 2.1.2 红外信号的接收与解码
• 2.2 直流电机原理简介
• 2.3 测速系统原理简介
• 2.3.1 小车齿轮结构
• 2.3.2 光编码器测速原理
• 2.3.3 光编码器测转向原理
• 2.4 调速系统简介
• 2.4.1 PWM调速原理
• 2.4.2 Atmega16调制PWM信号
• 2.5 AVR工作原理简介
• 2.6 系统结构总体设计
• 第三章 系统硬件部分选型及设计
• 3.1 红外信号发射及接收部分的选型及设计
• 3.1.1 红外信号发射装置的选型
• 3.1.2 红外信号接收装置选型及硬件设计
• 3.2 测速部分的硬件设计
• 3.3 电机驱动芯片的选型及驱动方式设计
• 3.4 中央处理芯片及接口电路
• 3.4.1 Atmega16硬件资源分配
• 3.4.2 端口电路设计
• 第四章 系统软件环境及算法设计
• 4.1 AVR编程环境简介
• 4.1.1 AVR几种常用编程环境简介
• 4.1.2 WinAVR环境下生成.hex文件
• 4.1.3 AVR-Libc与器件相关的I/O定义
• 4.2 红外接收部分算法设计
• 4.3 Atmega的快速PWM信号调制
• 4.4 直流电动机是数学模型
• 4.4.1 电压与转速间的传递函数
• 4.4.2 直流电动机调速
• 4.5 P ID控制算法
• 4.5.1 模拟PID
• 4.5.2 位置式数字PID
• 4.5.3 增量式数字PID
• 4.5.4 增量式PID调整占空比
• 第五章 调试及算法仿真
• 5.1 直流电机参数的估算及实际模型
• 5.2 仿真建模
• 5.2.1 Matlab/Simulink简介
• 5.2.2 数字PID控制器仿真
• 5.3 路径测试
• 结论
• 第六章 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录