【Proteus51单片机仿真】基于51单片机的汽车电动助力转向系统(包括代码讲解视频电流传感器、车速传感器、扭矩传感器、LCD12864显示模块)

石板小湫2024-09-22 7:09

目录

一、主要功能

二、硬件资源

三、程序编程

四、实现现象

一、主要功能

基于51单片机，三个电阻传感器链接ADC0832数模转换器分别代表扭矩、车速、电流。

如果扭矩不变，车速变小，L298N驱动电机速度加快，PWM调速

如果车速不变，扭矩越大，L298N驱动电机速度加快，PWM调速

如果扭矩方向发生变化，则电机方向发生改变

如果扭矩小于1N或车速大于90，电机不转

如果电流超过程序设置好的额定值，电机不转蜂鸣器报警

同时，扭矩，车速和电流通过LCD12864显示屏实时显示

仿真图：

编辑

二、硬件资源

基于KEIL5编写C++代码，PROTEUS8.15进行仿真，全部资源在页尾，提供安装包。

本系统由51单片机、电流传感器、车速传感器、扭矩传感器、报警系统、L298N驱动电机模块、按键模块、LCD12864显示模块组成。

51单片机是一种非常常用的单片机系列，其主要硬件组成如下：

  1. 中央处理器（CPU）：51单片机的CPU采用哈佛架构，包括一个8位的ALU（算术逻辑单元）、8位的寄存器、PC（程序计数器）以及其他控制逻辑。它能够执行单片机上的指令和进行算术和逻辑运算。

  2. 存储器：51单片机通常包含两种主要的存储器，即ROM（只读存储器）和RAM（随机访问存储器）。ROM用于存储程序代码和常量数据，它是只读的，不可修改。RAM用于存储临时数据和变量。

  3. 输入输出（I/O）口：51单片机通常包含多个I/O口，用于与外部设备进行数据的输入和输出。每个I/O口都可以配置为输入或输出模式，并且可以通过读写寄存器来控制和访问。

  4. 定时器和计数器：51单片机通常包含多个定时器和计数器，用于生成精准的时间延迟和定期中断。这些定时器和计数器可以用于测量时间、计数脉冲和生成脉冲。

  5. 中断系统：51单片机通常支持中断功能，用于响应外部事件或特定条件的发生。当中断事件发生时，CPU将会中断当前的执行，转而执行相应的中断服务程序。中断能够提高系统的响应速度和效率。

  6. 时钟：51单片机通常需要外部时钟源来提供基本的时钟信号，以驱动CPU执行指令。时钟信号的频率决定了单片机的工作速度和性能。

以上是51单片机的主要硬件组成，通过这些组件的协作，单片机能够完成各种任务，包括控制和处理数据、驱动外部设备、读写存储器等。

三、程序编程

cpp 复制代码 
/*全部代码看页尾*/
#include <REGX52.H>
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>
#include < character.h >
#include < lcd.h >
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned  int
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int  u16;
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint16;
typedef unsigned long uint32;
sbit CS  = P1^0;        //扭矩
sbit CLK = P1^1;
sbit DIO = P1^2;
sbit CS1  = P3^5;        //电流
sbit CLK1 = P3^6;
sbit DIO1 = P3^7;
sbit CS2  = P1^3;        //车速
sbit CLK2 = P1^4;
sbit DIO2 = P1^5;
sbit Motor1_EN  = P0^3;
sbit Motor1_IN1 = P0^0;
sbit Motor1_IN2 = P0^1;
sbit BEEP = P0^3;
sbit key = P1^6;

/*变量定义*/
static int number= 0 ,fz=0,flag=0,flag1=0;				
static 	char dl,cs;
static signed int nj;
uchar count,a=0,b,c;

/*函数定义*/
void dlpd();
void cspd();
void njpd();
void ajpd();
/*
扭矩：
车速
电流
*/


void jiemian1(void)			  
{				   
  Lcd\_Character\_16X16( 1, 0, 0 , function_logo\[0\]);  // 扭
	Lcd\_Character\_16X16( 1, 0, 16 ,function_logo\[1\]);  // 矩
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 0,32,letter_logo\[nj/100\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 0,40,letter_logo\[(nj/10)%10\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 0,48,letter_logo\[nj%10\]);
	Lcd\_Character\_16X16( 1, 2, 0 , function_logo\[2\]);  // 车
	Lcd\_Character\_16X16( 1, 2, 16, function_logo\[3\]);  //速
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 2,32,letter_logo\[cs/100\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 2,40,letter_logo\[(cs/10)%10\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 2,48,letter_logo\[cs%10\]);
	
	Lcd\_Character\_16X16( 1, 4, 0 , function_logo\[4\]);  // 电
	Lcd\_Character\_16X16( 1, 4, 16, function_logo\[5\]); // 流
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 4,32,letter_logo\[dl/100\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 4,40,letter_logo\[(dl/10)%10\]);
	Lcd\_Character\_16X8 ( 1, 4,48,letter_logo\[dl%10\]);
}

void Timer0_Init(void)		//200微秒@11.0592MHz
{
	//AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x48;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	ET0 = 1;
}

void Car_Move(uchar speed)	 //电机转动
{
	uchar Car_Speed = speed;
	count++;	
	if(count <= Car_Speed)
	{
		Motor1_IN1 = 1;
	}
	else
	{
	 	Motor1_IN1 = 0;
	}
	if(count >= 100)
	{
	 	count = 0;
	}	
}

void Car_Move1(uchar speed)	 //电机转动
{
	uchar Car_Speed = speed;
	count++;	
	if(count <= Car_Speed)
	{
		Motor1_IN2 = 1;
	}
	else
	{
	 	Motor1_IN2 = 0;
	}
	if(count >= 100)
	{
	 	count = 0;
	}	
}

void Timer0_isr(void) interrupt 1
{
  TL0 = 0x48;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	if(flag1 == 0)
	{
	switch(a)
	{
		case 0:Motor1_IN1 = 0;break;
		case 1:Car_Move(30);break;	 	 //电机低速前进
		case 2:Car_Move(60);break;	 	 //电机高速前进
		case 3:Car_Move(90);break;	 	 //电机高速前进
		case 4:Car_Move(120);break;	 	 //电机高速前进
		case 5:Car_Move(150);break;	 	 //电机高速前进
		case 6:Car_Move(180);break;	 	 //电机高速前进
		default:break;
	}
 } 
	else if(flag1 == 1)
	{
		switch(a)
	{
		case 0:Motor1_IN2 = 0;break;
		case 1:Car_Move1(30);break;	 	 //电机低速前进
		case 2:Car_Move1(60);break;	 	 //电机高速前进
		case 3:Car_Move1(90);break;	 	 //电机高速前进
		case 4:Car_Move1(120);break;	 	 //电机高速前进
		case 5:Car_Move1(150);break;	 	 //电机高速前进
		case 6:Car_Move1(180);break;	 	 //电机高速前进
		default:break;
	}
	}
}

uchar get\_AD\_Res()          //ADC0832启动读取扭矩的值
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS=0;
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_();
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_(); 
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=0;\_nop\_();
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK=1;\_nop\_();
		CLK=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO<<i;
		CLK=1;\_nop\_();
		CLK=0;\_nop\_();
	}
	CS=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

uchar get\_AD\_Res1()          //ADC0832启动读取电流值
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS1=0;
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_();
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_(); 
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=0;\_nop\_();
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK1=1;\_nop\_();
		CLK1=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO1; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO1<<i;
		CLK1=1;\_nop\_();
		CLK1=0;\_nop\_();
	}
	CS1=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

uchar get\_AD\_Res2()          //ADC0832启动读取车速值
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS2=0;
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_();
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_(); 
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=0;\_nop\_();
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK2=1;\_nop\_();
		CLK2=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO2; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO2<<i;
		CLK2=1;\_nop\_();
		CLK2=0;\_nop\_();
	}
	CS2=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

void Time1Init()
{
	TMOD |= 0x10;
	TH1   = (65536-57567)/256;
	TL1   = (65536-57567)%256;
	EA    = 1;
	ET1   = 1;
	TR1   = 1;
}

void Time1Start() interrupt 3
{
    static	u16 count1 = 0;      //定义计数变量
	TH1   = (65536-57567)/256;
	TL1   = (65536-57567)%256;
	count1++;
	if(count1 == 1)//达到1s
	{
		count1 = 0; 
		ajpd();
	}
}
        
void main()					  //主函数
{	
	Timer0_Init();
	Time1Init();        //定时器1初始化
	Lcd_Initial();     //LCD初始化
	Lcd\_Display\_On();	//启动屏幕
	jiemian1();
	Motor1_IN1=0;
	Motor1_IN2=0;
	while(1)
	{
	  nj=get\_AD\_Res();	
		dl=get\_AD\_Res1();	
		cs=get\_AD\_Res2();	
		nj-=26;
		nj=nj/4;
		if( nj<1)
		{
			nj=0;
		}
		dlpd(); //电流判断
		cspd();//车速判断
		njpd(); //扭矩判断
		jiemian1();	
	
		if(flag == 0)
		{
		a=b*c;
		}

	}
	
}

void dlpd()
{
	if(dl>100)
	{
		BEEP = 1;
		a= 0;
		flag = 1;
	}
	else 
	{
		BEEP = 0;
		flag = 0;
	}
}

void cspd()
{
	if(cs>90)
	{
		b=0;
	}
	else if(cs>0 && cs <30)
	{
		b=3;
	}
	else if(cs>30 && cs <60)
	{
		b=2;
	}
	else if(cs>60 && cs <90)
	{
		b=1;
	}
	
	
}

void njpd()
{

  if(nj==0)
	{
		c=0;
	
			
	}
	else if(nj>=1 && nj <15)
	{
		c=1;
			
	}
	else if(nj>15 && nj <25)
	{
		c=2;
	
	}
}

void ajpd()
{
	if(key==0)
	{
		Delay(50);
		if(key == 0)
		{
			flag1++;
			if(flag1>1)
			{
				flag1 = 0;
			}
		}
	}
}

四、实现现象

具体动态效果看B站演示视频：

基于51单片机的汽车电动助力转向系统_哔哩哔哩_bilibili

全部资料（源程序、仿真文件、安装包、演示视频、流程图、代码讲解）：

链接：https://pan.baidu.com/s/1AFNrIABmiHdw1RSl5rGisg

提取码：ms6z
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