畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的小車自動(dòng)尋跡的設(shè)計(jì)

1、摘要本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用at89s52單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。關(guān) 鍵 詞：at89s52單片機(jī)、光電檢測(cè)器、pwm調(diào)速、電動(dòng)小車iabstractat89s52 is a 8 bit single chip computer. its easily using and multi-function suffer large users. thi

2、s system regards the request of the topic, adopting at89s52 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. it can run in a high and a low speed or stop automatically. it also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit con

3、struction of whole system is simple, the function is dependable. experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.key words: at89s52 single chip computer, light electricity detector, pwm speed adjusting, electricity motive

4、 small ca目錄目 錄1 緒論12 總體設(shè)計(jì)方案選擇32.1 直流調(diào)速系統(tǒng)32.2 檢測(cè)系統(tǒng)42.2.1 行車起始、終點(diǎn)及光線檢測(cè)42.2.2 行車距離檢測(cè)72.3 顯示電路82.4 系統(tǒng)原理83 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 at89s52單片機(jī)基本系統(tǒng)93.1.1 at89s52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)93.1.2 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.2 前向通道設(shè)計(jì)123.2.1 前向通道的含義123.2.2 前向通道的設(shè)計(jì)123.3 后向通道設(shè)計(jì)133.4 顯示電路設(shè)計(jì)153.5 “看門狗”電路174 軟件設(shè)計(jì)194.1 設(shè)計(jì)思想194.2 主程序設(shè)計(jì)194.3 顯示子程序設(shè)計(jì)205 測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果分析2

5、35.1 測(cè)試方法與儀器235.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析236 總結(jié)與體會(huì)25致 謝27參考文獻(xiàn)29附 錄1 程序清單31附 錄2 硬件原理圖39iii緒論1 緒論隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線及超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行

6、狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用mcs-51系列中的at89s52單片機(jī)。以89s52為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。89s52是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。它是第三代單片機(jī)的代表。第三代單片機(jī)包括了intel公司發(fā)展mcs-51系列的新一代產(chǎn)品，如8c15280c51f

7、a/fb80c51ga/gb8c4518c452,還包括了philipssiemensadmfujutsuokiharria-metraatmel等公司以at89s52為核心推出的大量各具特色與at89s52兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如a/dpwmpca(可編程計(jì)數(shù)器陣列)wdt(監(jiān)視定時(shí)器)高速i/o口計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。philips公司還為這一代單片機(jī)8

8、9s52系列8c592單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線-can(controller area network bus)1。新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的at89s52為控制核心，at89s52采用choms工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。5總結(jié)與體會(huì)2 總體設(shè)計(jì)方案選擇根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢

9、測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。2.1 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：靜止可控整流器。簡(jiǎn)稱v-m系統(tǒng)。v-m系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。v-m系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的

10、諧波電流危害附近的用電設(shè)備2。方案二：脈寬調(diào)速系統(tǒng)3。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（pulse width modulation），簡(jiǎn)稱pwm。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過改變脈沖寬度來進(jìn)行直流調(diào)速。與v-m系統(tǒng)相比，pwm調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）由于pwm調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較

11、寬，可達(dá)1：10000左右。由于電流波形比v-m系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計(jì)中受控電機(jī)的容量和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)采用了h型單極型可逆pwm變換器進(jìn)行調(diào)速。脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱pwm變換器。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動(dòng)能力有限。為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的前行與倒車，本設(shè)計(jì)采用了可逆pwm變換器?？赡鎝w

12、m變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有h型、t型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式h型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。2.2 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)，即利用各種傳感器對(duì)電動(dòng)車的避障、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。2.2.1 行車起始、終點(diǎn)及光線檢測(cè)本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測(cè)路面的起始、終點(diǎn)（2cm寬的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應(yīng)起始的記數(shù)開始和終點(diǎn)的停車的需要。利用超聲波傳感器檢測(cè)障礙。光線跟蹤，采用光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當(dāng)感受到光線照射時(shí)，其c-e間的阻值下降，檢測(cè)電路輸出高電平，經(jīng)lm393電壓比較器和74ls14施密特觸發(fā)器整

13、形后送單片機(jī)控制。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩個(gè)光電三極管，分別放置在電動(dòng)車車頭的左、右兩個(gè)方向，用來控制電動(dòng)車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時(shí)，單片機(jī)控制直行。見圖2-1 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(a)。行車方向檢測(cè)電路（見圖2-2 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(b)）采用反射接收原理配置了一對(duì)紅外線發(fā)射、接收傳感器。該電路包括一個(gè)紅外發(fā)光二極管、一個(gè)紅外光敏三極管及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個(gè)電平跳變信號(hào)。此套紅外光電傳感器固

14、定在底盤前沿，貼近地面。正常行駛時(shí)，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號(hào)；電動(dòng)車經(jīng)過黑線時(shí)，發(fā)射端發(fā)射的光線被黑線吸收，接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號(hào)后送at89s52單片機(jī)處理，判斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制的程序來控制玩具車的行駛狀態(tài)。前進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)正轉(zhuǎn),進(jìn)入減速區(qū)時(shí),由單片機(jī)控制進(jìn)行pwm變頻調(diào)速,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比,實(shí)現(xiàn)調(diào)速。最后經(jīng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。前行與倒車控制電路的核心是橋式電路和繼電器。電橋上設(shè)置有兩組開關(guān)，一組常閉，另一組常開。圖2-1電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(a)圖2-2 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(b)電橋一端接電源，另一

15、端接了一個(gè)三極管。三極管導(dǎo)通時(shí)，電橋通過三極管接地，電機(jī)電樞中有電流通過；三極管截止時(shí)，電橋浮空，電機(jī)電樞中沒有電流通過。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機(jī)供電。通過對(duì)繼電器開閉的控制即可控制電機(jī)的開斷和轉(zhuǎn)速方向進(jìn)而達(dá)到控制玩具車前行與倒車的目的，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)控制系統(tǒng)的糾偏功能。如圖2-3 前行與倒車控制電路所示。圖2-3前行與倒車控制電路檢測(cè)放大器方案：方案一：使用普通單級(jí)比例放大電路。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、價(jià)格低廉。但是也存在著許多不足。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。方案二：電壓比較器方案。電壓比較器的功能是比較兩個(gè)電壓的大小，例如將一個(gè)信號(hào)電壓ui和一個(gè)參考電壓ur進(jìn)行比較，在ui>

16、;ur和ui<ur兩種不同情況下，電壓比較器輸出兩個(gè)不同的電平，即高電平和低電平。而ui變化經(jīng)過ur時(shí)，比較器的輸出將從一個(gè)電壓跳變到另一個(gè)電平。為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避免集成運(yùn)放內(nèi)部的管子進(jìn)入深飽和區(qū)。具體措施多為在集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端并聯(lián)二極管。如圖2-4 電壓比較器電路所示：圖2-4 電壓比較器電路方案三：施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的變形，它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，觸發(fā)方式為電平觸發(fā)，只要外加觸發(fā)信號(hào)的幅值增加到足夠大，它就從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。施密特觸發(fā)器具有與滯回比較器相類似的滯回特性，但施密特觸發(fā)器的抗干擾能力比滯回比較器更強(qiáng)4。在本設(shè)計(jì)中，光

17、電傳感器只輸出一種高低電平信號(hào)且伴有外界雜波干擾，所以我們嘗試采用了一種滯回比較器。簡(jiǎn)單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且靈敏度高，但它的抗干擾能力差，也就是說如果輸入信號(hào)因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會(huì)反復(fù)的從一個(gè)電平跳到另一個(gè)電平。如果用這樣的輸出電壓控制電機(jī)或繼電器，將出現(xiàn)頻繁動(dòng)作或起停現(xiàn)象。這種情況，通常是不允許的。而滯回比較器則解決了這個(gè)問題。滯回比較器有兩個(gè)數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號(hào)因受干擾或其他原因發(fā)生變化時(shí)，只要變化量不超過兩個(gè)閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會(huì)來回變化。所以抗干擾能力強(qiáng)。但是，滯回比較器畢竟是模擬器件，溫度的漂移是它無法消除的。綜合考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，最后我們

18、決定采用數(shù)字器件施密特觸發(fā)器。2.2.2 行車距離檢測(cè)由于紅外檢測(cè)具有反應(yīng)速度快、定位精度高，可靠性強(qiáng)以及可見光傳感器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，故采用紅外光電碼盤測(cè)速方案。具體電路如圖2-5 行車距離檢測(cè)電路所示：圖2.5 行車距離檢測(cè)電路紅外測(cè)距儀由測(cè)距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。測(cè)長(zhǎng)輪的周長(zhǎng)為記數(shù)的單位，最好取有效值為單一的數(shù)值（如本設(shè)計(jì)中采用0.1米），精度根據(jù)電動(dòng)車控制的需要確定。測(cè)距輪安裝在車輪上，這樣能使記數(shù)值準(zhǔn)確一些。遮光盤有一缺口，盤下方的凹形物為槽型光電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過，

19、缺口離開凹槽紅外線被阻擋。由此可見，測(cè)距輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到一個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)過整形器后送入計(jì)數(shù)器或直接送入單片機(jī)中。為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我們?cè)跍y(cè)距儀中并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合器，遮光盤先后通過凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。根據(jù)兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生的先后順序與兩個(gè)光電耦合器的位置關(guān)系，即可計(jì)算出玩具車的行駛方向（前進(jìn)或后退）。遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干擾，使電路不能正常工作。測(cè)距原理：將光柵安裝在電機(jī)軸上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光柵也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)安裝在光柵一側(cè)的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，在光柵的另一側(cè)設(shè)有紅外三極管，用于接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線信號(hào)。由于光柵隨

20、電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，則紅外線三極管接收到的就是一系列脈沖信號(hào)。將該信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，根據(jù)預(yù)先實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)換算關(guān)系即可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)車的行車距離5。2.3 顯示電路本設(shè)計(jì)中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器,并具有雙重功能,在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年月,另一片顯示時(shí)分； 當(dāng)小車行駛時(shí),分別顯示時(shí)間和行駛距離。2.4 系統(tǒng)原理簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車采用at89s52單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開始由手動(dòng)啟動(dòng)小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的起始黑線，由超聲波傳感器和紅外光電傳感器檢測(cè)，通過單片機(jī)控制小車開始記數(shù)顯示并避障、調(diào)速；系統(tǒng)的自動(dòng)避障功能通過超聲波傳感器正前方檢測(cè)和紅外光電傳感器左右側(cè)檢測(cè)，由

21、單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動(dòng)車進(jìn)駛過程中，采用雙極式h型pwm脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能；采用動(dòng)態(tài)共陰顯示行駛時(shí)間和里程。系統(tǒng)原理圖如圖2-6所示。 檢測(cè)模塊 時(shí)鐘、復(fù)位模塊 調(diào)速模塊at89s52 顯示模塊 看門狗電路圖2-6 系統(tǒng)原理圖313 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如romrami/o口定時(shí)/記數(shù)器中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器打印機(jī)a/dd/a轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路6。3.1 at

22、89s52單片機(jī)基本系統(tǒng)3.1.1 at89s52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)at89s52單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上7。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行i/o口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。1 微處理器該單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行

23、位變量的處理。2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。3 程序存儲(chǔ)器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。4 中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。6 串行口1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行i/o口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。7 p1口

24、、p2口、p3口、p4口為4個(gè)并行8位i/o口。8 特殊功能寄存器共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的ram區(qū)。由上可見，at89s52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)cpu中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有自己的cpu、位寄存器、i/o口和指令集。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。mcs-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，

25、這也是mcs-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。3.1.2 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)at89s52是片內(nèi)有rom/eprom的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用at89s52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3-1 at89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：有可供用戶使用的大量i/o口線。內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3-1 at89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)1、時(shí)鐘電路at89s52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。at89s52單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方

26、式和外部時(shí)鐘方式8。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的外部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2mhz到12mhz之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，cx1、cx2可在20pf到100pf之間取值，但在60pf到70pf時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6mhz,電容選擇65pf。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工

27、作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用npo電容。2、復(fù)位電路at89s52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳rst通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式9。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6mhz時(shí)c取22uf,r取1k。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)

28、位是通過rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖3-2。時(shí)鐘頻率選用6mhz時(shí)，c取22uf, r取1k圖3-2 at89s52復(fù)位電路3.2 前向通道設(shè)計(jì)單片機(jī)用與測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有與被測(cè)對(duì)象相聯(lián)系的前向通道。因此，前向通道設(shè)計(jì)與被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關(guān)。在前向通道設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到傳感器或敏感元件選擇、通道結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、電源配置、抗干擾設(shè)計(jì)等。在通道電路設(shè)計(jì)中還涉及到模擬電路諸多問題。3.2.1 前向通道的含義當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，有計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。作為測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)對(duì)象拾取必要的原始參量信號(hào)是系統(tǒng)的核心任務(wù)，對(duì)

29、控制系統(tǒng)來說，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試以及對(duì)控制條件的監(jiān)測(cè)也是不可缺少的環(huán)節(jié)10。對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試一般都離不開傳感器或敏感元件，這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)常常是一些非電物理量，如溫度、壓力、載荷、位移等，而計(jì)算機(jī)是一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)。因此，在前向通道中，傳感器、敏感元件及其相關(guān)電路占有重要地位。對(duì)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)的拾取其主要任務(wù)就是最忠實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)，它包括實(shí)時(shí)性與測(cè)量精度。同時(shí)使這些測(cè)量信號(hào)能滿足計(jì)算機(jī)輸入接口的電平要求。因此，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道體現(xiàn)了被測(cè)對(duì)象與系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號(hào)輸入通道，原始參數(shù)輸入通道。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關(guān)的信號(hào)調(diào)節(jié)、變換電路,故也可稱為

30、傳感器接口通道。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)輸入、傳感、變換應(yīng)作廣義理解，例如開關(guān)量的檢測(cè)及信號(hào)輸入，在單片機(jī)的各種應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。最簡(jiǎn)單的開關(guān)量輸入通道就是一個(gè)具有ttl電平的狀態(tài)開關(guān)，如水銀溫度觸點(diǎn)、溫度晶閘管、時(shí)間繼電器、限位開關(guān)等。故只要反映外界狀態(tài)的信號(hào)輸入通道都可稱為前向通道。并不是所有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都有前向通道，例如時(shí)序控制系統(tǒng)，只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)間序列來控制外部的運(yùn)行狀態(tài)；分布式測(cè)控系統(tǒng)中的智能控制總站完成上級(jí)主計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)、控子站計(jì)算機(jī)之間的指令、數(shù)據(jù)傳送。這些應(yīng)用系統(tǒng)沒有被測(cè)對(duì)象，故不需要前向通道。3.2.2 前向通道的設(shè)計(jì)（1）傳感器的比較11識(shí)別障礙的首要問題

31、是傳感器的選擇。探測(cè)障礙的最簡(jiǎn)單的方法是使用超聲波傳感器，它是利用向目標(biāo)發(fā)射超聲波脈沖，計(jì)算其往返時(shí)間來判定距離的。該方法被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的研究上。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于使用，且在10m以內(nèi)能給出精確的測(cè)量。不過在its系統(tǒng)中除了上文提出的場(chǎng)景限制外，還有以下問題。首先因其只能在10m以內(nèi)有效使用，所以并不適合its系統(tǒng)。另外超聲波傳感器的工作原理基于聲，即使可以使之測(cè)達(dá)100m遠(yuǎn)，但其更新頻率為2hz，而且還有可能在傳輸中受到它信號(hào)的干擾，所以在cw/icc系統(tǒng)中使用是不實(shí)際的。視覺傳感器在cw系統(tǒng)中使用得非常廣泛。其優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，價(jià)格合理，在一定的寬度和視覺域內(nèi)可以測(cè)量定多個(gè)目標(biāo)，并

32、且可以利用測(cè)量的圖像根據(jù)外形和大小對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。雷達(dá)傳感器在軍事和航空領(lǐng)域已經(jīng)使用了幾十年。主要優(yōu)點(diǎn)是可以魯棒地探測(cè)到障礙而不受天氣或燈光條件限制。近十年來隨著尺寸及價(jià)格的降低，在汽車行業(yè)開始被使用，但是仍存在性價(jià)比的問題。（2）超聲波障礙檢測(cè)12超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過20khz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應(yīng)用。作為超聲波傳感器的材料，主要

33、為壓電晶體。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測(cè)距及材料探傷、測(cè)厚等。本設(shè)計(jì)采用t/r-40-12小型超聲波傳感器作為探測(cè)前方障礙物體的檢測(cè)元件，其中心頻率為40hz，由at89s52發(fā)出的40khz脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出40khz的脈沖超聲波，如電動(dòng)車前方遇到有障礙物時(shí)，此超聲波信號(hào)被障礙物反射回來，由接收器接收，經(jīng)lm318兩級(jí)放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片lm567解碼，當(dāng)lm567的輸入信號(hào)大于

34、25mv時(shí)，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，送at89s52單片機(jī)處理。超聲波檢測(cè)如圖3-3超聲波檢測(cè)電路所示。圖 3-3 超聲波檢測(cè)電路3.3 后向通道設(shè)計(jì) 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)總要對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)操作，因此，在這樣的系統(tǒng)中，總要有后向通道。后向通道是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)算處理后，對(duì)控制對(duì)象的輸出通道接口13。根據(jù)單片機(jī)的輸出和控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的要求，后向通道具有以下特點(diǎn)：（1） 小信號(hào)輸出、大功率控制。根據(jù)目前單片機(jī)輸出功率的限制，不能輸出控制對(duì)象所要求的功率信號(hào)。（2） 是一個(gè)輸出通道。輸出伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制信號(hào)，而伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋信號(hào)通常是作為檢測(cè)信號(hào)輸入前向通道。（3） 接近控制對(duì)

35、象，環(huán)境惡劣?？刂茖?duì)象多為大功率伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電磁、機(jī)械干擾較為嚴(yán)重。但后向通道是一個(gè)輸出通道，而且輸出電平較高，不易受到直接損害。但這些干擾易從系統(tǒng)的前向通道竄入。單片機(jī)在完成控制處理后，總是以數(shù)字信號(hào)通過i/o口或數(shù)據(jù)總線送給控制對(duì)象。這些數(shù)字信號(hào)形態(tài)主要有開關(guān)量、二進(jìn)制數(shù)字量和頻率量，可直接用于開關(guān)量、數(shù)字量系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)，但對(duì)于一些模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)。 根據(jù)單片機(jī)輸出信號(hào)形態(tài)及控制對(duì)象要求，后向通道應(yīng)解決：功率驅(qū)動(dòng)。將單片機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動(dòng)的功率要求。干擾防治。主要防治伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過信號(hào)通道電源以及空間電磁場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾。通

36、常采用信號(hào)隔離電源隔離和對(duì)功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零切換等方法進(jìn)行干擾防治。數(shù)/模轉(zhuǎn)換。對(duì)于二進(jìn)制輸出的數(shù)字量采用d/a變換器；對(duì)于頻率量輸出則可以采用本設(shè)計(jì)調(diào)速采用pwm調(diào)速14：為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了可逆pwm變換器?？赡鎝wm變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有h型、t型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式h型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖3-4為雙極式h型可逆pwm變換器的電路原理圖。圖3-4 雙極式h型可逆pwm變換器電路原理圖4個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組。vt1和vt4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中ub1=ub4；vt2和vt3同時(shí)動(dòng)作，

37、其驅(qū)動(dòng)電壓ub2=ub3= -ub1。雙極式pwm變換器的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。1、脈寬調(diào)制原理15：脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)輸入信號(hào)是

38、鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性，也就改變了pwm變換器輸出平均電壓的極性,因而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向.改變控制電壓的大小，則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。只要鋸齒波的線性度足夠好，輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。2、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)：在可逆pwm變換器中,跨接在電源兩端的上下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作。由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲(chǔ)時(shí)間和電流下降時(shí)間,總稱關(guān)斷時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷16。如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上下

39、兩管之通，從而使電源正負(fù)極短路。為避免發(fā)生這種情況,設(shè)置了由rc電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié)。3、電源的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的電源為車載電源。為保證電源工作可靠，單片機(jī)系統(tǒng)與動(dòng)力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。3.4 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器，并具有雙重功能，在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年月，另一片顯示時(shí)、分.。當(dāng)小車行駛時(shí)，分別顯示時(shí)間和行駛距離。 本設(shè)計(jì)中采用新型芯片em78p458作為顯示驅(qū)動(dòng)器，它的管腳如圖3.5 em78p458管腳介紹所示，用單片機(jī)的并行口控制，一個(gè)數(shù)碼顯示電路用4個(gè)口線，用專用驅(qū)動(dòng)芯片控

40、制可以減少對(duì)cpu的利用時(shí)間，單片機(jī)將有更多的時(shí)間去完成其他功能17。圖3-5 em78p45管腳圖該芯片共有20個(gè)管腳，管腳 led1led2led3led4分別接10k電阻和三極管后與4位八段數(shù)碼管5461中的a1a2a3a4四個(gè)數(shù)位選擇端相連，這四個(gè)數(shù)位選擇端用來產(chǎn)生led選通信號(hào)。管腳abcdefgdp分別接680歐電阻后與四位八段數(shù)碼管5461中的abcdefgdp相連，分別控制各段碼和小數(shù)點(diǎn)。管腳d0d1d2d3接單片機(jī)并行口，通過對(duì)單片機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行控制。管腳vss串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。該芯片所驅(qū)動(dòng)的顯示電路如圖3.6 em78p458集

41、成顯示電路所示圖3-6 em78p458集成顯示電路3.5 “看門狗”電路由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，故不影響程序執(zhí)行效率，在當(dāng)前eprom容量不成問題的條件下，還是多多益善。 pc受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)” 18。指令技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，這時(shí)系統(tǒng)完全癱瘓。如果操作者在場(chǎng)，就可以按下人工復(fù)位安鈕，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。為使程序脫離“死循環(huán)”，通常采用“看門狗技術(shù)”?！翱撮T狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)

42、陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到0000h入口，在0000h處安排一段出錯(cuò)處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正規(guī)19。“看門狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，可由軟件實(shí)現(xiàn)，也可由兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用硬件“看門狗”電路。實(shí)現(xiàn)硬件“看門狗”電路方案較多，目前采用較多的方案有以下幾種：1、 采用微處理器監(jiān)控器；2、 采用單穩(wěn)態(tài)電路來實(shí)現(xiàn)“看門狗”，單穩(wěn)定電路可采用74ls123;3、 采用內(nèi)帶震蕩器的記數(shù)芯片。本設(shè)計(jì)采用第三種方案實(shí)現(xiàn)“看門狗”電路，下面就對(duì)該方案作以介紹。(1)基本原理 cd4060 是帶震蕩器的14位計(jì)數(shù)器，由該芯片構(gòu)成的看門狗電路如圖3-7看門狗電路圖所示。圖3-7看門狗電路圖4060記數(shù)頻

43、率由rt和ct決定。設(shè)實(shí)際的程序所需工作周期為t，分頻器記滿時(shí)間為t,當(dāng)t>t 且系統(tǒng)正常工作時(shí)，程序每隔t對(duì)4060進(jìn)行掃描一次，分頻且永無記滿輸出信號(hào)。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序?qū)?060發(fā)不出掃描信號(hào)，分頻器記滿輸出一脈沖號(hào)使cpu復(fù)位。(2)參數(shù)選擇4060的振蕩頻率f由 rt 、ct決定。rs用于改善振蕩器的穩(wěn)定性，rs 要大于rt。一般取rs=10rt，且rt>1k,ct100pf。如果rs=450，rt=45，ct=1uf,則f=10hz。4060的振蕩頻率和qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情況確定。(3)幾個(gè)原則看門

44、狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計(jì)數(shù)器充當(dāng)，因?yàn)閏pu失控后，可能會(huì)修改可編程器件參數(shù)，使看門狗失效。4060的rst線上阻容組成的微分電路很重要，因?yàn)閽呙栎斎胄盘?hào)是cpu產(chǎn)生的正脈沖，若此信號(hào)變“1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上跳沿通過，不會(huì)封死4060，看門狗仍能計(jì)數(shù)起作用。若沒有微分電路，掃描輸入信號(hào)上的“1”狀態(tài)封死4060，使之不能記數(shù)，看門狗不起作用。cpu必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號(hào)，且程序中發(fā)掃描信號(hào)的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號(hào)，不能重新啟動(dòng)cpu。4060的記滿輸出信號(hào)不但要接到mcs-51的rst腳，而

45、且還應(yīng)接到其它芯片的rst腳，因?yàn)槌绦騺y飛后，其它具有rst腳的芯片也混亂了，必須全部復(fù)位20。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思想在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序定時(shí)子程序、避障子程序中斷子程序、顯示子程序調(diào)速子程序算法子程序構(gòu)成。由于本設(shè)計(jì)是偏重于硬件的設(shè)計(jì)，下面只說明主程序和顯示程序。4.2 主程序設(shè)計(jì)主程序主程序流程圖如下：yy初始化開關(guān)是否按下低速行駛是否遇到黑線計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí)里程開始nnnnnnyyyy高速行駛是否有

46、障礙是否檢測(cè)到黑線是否有光源駛向光源避障子程序是否偏離轉(zhuǎn)向子程序停車4.3 顯示子程序設(shè)計(jì)程序清單如下：mov p1,#0aah mov p1,#0cch mov a,limiw swap a add a,miao mov p1,a nop nop mov p1,#0ddh mov a,fenmi swap a add a,fmiao mov p1,a nop nop mov p1,#0eeh mov a,#0b0h add a,point mov p1,a nop nop mov p1,#0eeh mov a,meter swap a add a,fenzh mov p1,a nop nop

47、 mov p1,#0ffh mov a,shimi swap a add a,shifn mov p1,a ret5 測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果分析5.1 測(cè)試方法與儀器1、 測(cè)試儀器 測(cè)試儀器包括秒表、數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、直流穩(wěn)壓電源等。2、測(cè)試方法 數(shù)字萬(wàn)用表主要用來測(cè)試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)；信號(hào)發(fā)生器與示波器用于測(cè)試各光電傳感器信號(hào)的接收與傳輸；mcs51仿真機(jī)用于測(cè)試軟件；直流穩(wěn)壓電源在測(cè)試期間為各待測(cè)系統(tǒng)供電；秒表用于產(chǎn)品測(cè)試，按照任務(wù)書的基本要求對(duì)制成的電動(dòng)車進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。5.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析 計(jì)時(shí)精度分析 計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理

48、論上的誤差不到1秒/年。 測(cè)距精度分析 測(cè)速系統(tǒng)采用了電機(jī)軸光電碼盤檢測(cè)技術(shù)。電機(jī)軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級(jí)減速，變比1/16。車輪周長(zhǎng)135mm,光電碼盤與電機(jī)軸安裝在一起，電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生2個(gè)脈沖，車輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生32個(gè)脈沖，理論測(cè)量精度可達(dá)135mm/32=4.22mm<4.5mm 定位精度分析 本設(shè)計(jì)采用實(shí)際測(cè)量與軟件補(bǔ)償技術(shù)，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm6 總結(jié)與體會(huì)設(shè)計(jì)過程中，我首先邊查資料，邊在實(shí)驗(yàn)室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時(shí)是“虛焊”的原因，有時(shí)可能是阻值選錯(cuò)。這使我深深感受到理

49、論與實(shí)際間的差距。通過這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。每天在實(shí)驗(yàn)室除了焊接線路板，還可以上機(jī)編程，使我軟件調(diào)試知識(shí)也提高了?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，我感慨頗多。從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多的東西，同時(shí)不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到的知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，遇到過各種各樣的問題。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自

50、己的不足之處：對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然還不夠深入，但是是對(duì)我這四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)是否踏實(shí)的檢驗(yàn)，讓我對(duì)這四年中所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了綜合，學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)，也讓我溫習(xí)了一些已經(jīng)快要淡忘的專業(yè)知識(shí)，并且培養(yǎng)出了通過查閱資料來解決問題的能力。與此同時(shí)，我也充分認(rèn)識(shí)到自身的許多不足：基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)得不夠扎實(shí)，缺乏綜合運(yùn)用及理論聯(lián)系實(shí)際的能力等。相信我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的所獲對(duì)我以后的工作和生活將會(huì)有很重要的意義。參考文獻(xiàn)致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及李老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助

51、，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。本系實(shí)驗(yàn)室的開放也為我的設(shè)計(jì)提供了場(chǎng)地。在此對(duì)李東京老師表示深深的感謝。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這段時(shí)間的設(shè)計(jì)是對(duì)過去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)1 何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),北京：航天航空大學(xué)

52、出版社,25,46502 李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ),北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001,56643 何希才,新型實(shí)用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2000年,60654 趙負(fù)圖,傳感器集成電路手冊(cè),第一版,化學(xué)工業(yè)出版社,2004,5905915 陳伯時(shí),電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng),第二版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000年6月,1271306 邵貝貝.單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā)方法m.北京:清華大學(xué)出版社,2005.40-42. 7 卓晴,黃開勝,邵貝貝.m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.140-141. 8 高吉祥.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程m.電子工業(yè)出版社,2007.6.1.9 王志良.競(jìng)賽機(jī)器人制作技術(shù)m.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.6.15.10 程鵬.自動(dòng)控制原理m.高等教育出版社.2004.6. 11 許大中.電機(jī)控制m.浙江大學(xué)出版社,200212 李華.mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995.13 張義和.陳敵北.例說8051m.人民郵電出版社,2006.1.1.14 羅志增.機(jī)器人感覺與多信息融合m.機(jī)械工業(yè)出版社,2002.15 周堅(jiān).單片