基于AT89C52單片機(jī)自動(dòng)往返小汽車(chē)設(shè)計(jì)論文

1、. . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目自動(dòng)往返小汽車(chē)英文題目 Automatic round-trip car摘要本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)；顯示系統(tǒng)采用3個(gè)LED數(shù)碼管顯示里程數(shù)，4個(gè)LED數(shù)碼管顯示一次往返的時(shí)間；電機(jī)正反轉(zhuǎn)采用橋式驅(qū)動(dòng)控制，2檔電壓調(diào)速；里程記錄采用霍爾傳感器；跑道標(biāo)志線(xiàn)采用光敏管檢測(cè)并使用軟件整形消抖措施；單片機(jī)、電機(jī)采用獨(dú)立穩(wěn)壓電源供電。關(guān)鍵詞自動(dòng)往返小汽車(chē)；AT89C52; 傳感器AbstractThe control system ofwith this design adopts embedded microcontroller unit such

2、as AT89C52;Show system to adopt 3 show a mileage for the LED figures tube number, 4 time taken care of to show to go back and forth once for the LED figures; The electrical engineering is positive and negative to turn adoption bridge a type to drive a control, 2 file electric voltages adjust soon; T

3、he adoption n. hall sensor of the mileage record spreads a feeling machine;Runway scribe line adoption light the quick tube examination combine usage software orthopedics to eliminate to tremble measure;The single slice's machine, electrical engineering adoption's independence is steady to p

4、ress power supply power supply.KeywordsAutomatic round-trip car; AT89C52; sensors39 / 42目 錄摘要I關(guān)鍵詞IAbstractIKeywordsI緒論11. 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案介紹21.1 設(shè)計(jì)任務(wù)21.2 可行性方案的介紹31.3 系統(tǒng)方案確定52. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)62.1 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹62.1.1 AT89C52芯片62.1.2 霍耳傳感器（HD3020）92.1.3 施密特觸發(fā)器（4093）102.1.4 LED顯示器122.1.5 MC7805三端穩(wěn)壓器122.1.6 發(fā)光二極管和光敏二極

5、管132.1.7 三極管的開(kāi)關(guān)作用142.2 單元電路的設(shè)計(jì)152.2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路152.2.2 電機(jī)調(diào)速電路162.2.3 傳感脈沖檢測(cè)電路162.2.4 顯示電路183 系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì)193.1 主程序193.2 跑道標(biāo)志處理程序(外中斷0服務(wù)程序)193.3 里程計(jì)數(shù)處理程序（外中斷1服務(wù)程序）203.4 計(jì)時(shí)程序（T1定時(shí)中斷服務(wù)程序）20總結(jié)24致25參考文獻(xiàn)26附錄一：元器件清單27附錄二：程序清單28附錄三：硬件原理圖38緒論當(dāng)今社會(huì)，隨著科技發(fā)展的日新月異，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，同時(shí)計(jì)算機(jī)也越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用到人們的

6、生活、工作領(lǐng)域的各個(gè)方面。單片微型計(jì)算機(jī)以其其體積小、功能強(qiáng)、速度快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制等應(yīng)用中有著無(wú)以倫比的優(yōu)越性，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車(chē)電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端與通訊產(chǎn)品中。隨著微控制技術(shù)（以軟件代硬件的高性能控制技術(shù)）的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)生巨大的變化。單片微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用廣度和深度，已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家科技水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。此論文的題目是自動(dòng)往返小汽車(chē)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線(xiàn)與終點(diǎn)線(xiàn)間的小汽車(chē)。車(chē)輛從起跑線(xiàn)出發(fā)到達(dá)終點(diǎn)線(xiàn)后停留10秒，然后自動(dòng)返回起跑線(xiàn)。在

7、要求的跑道圍完成快行、慢行、停車(chē)等功能。停車(chē)后自動(dòng)顯示一次往返的時(shí)間和路程?；谏鲜鲆髮⒃O(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊：AT89C52、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)調(diào)速、里程檢測(cè)、跑道標(biāo)志檢測(cè)、數(shù)碼顯示模塊?？刂葡到y(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)；顯示系統(tǒng)采用3個(gè)LED數(shù)碼管顯示里程數(shù)，4個(gè)LED數(shù)碼管顯示一次往返的時(shí)間；電機(jī)正反轉(zhuǎn)采用橋式驅(qū)動(dòng)控制，2檔電壓調(diào)速；里程記錄采用霍爾傳感器；跑道標(biāo)志線(xiàn)采用光敏管檢測(cè)并使用軟件整形消抖措施；單片機(jī)、電機(jī)采用獨(dú)立穩(wěn)壓電源供電。本論文將詳細(xì)介紹硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的思路與方法。由于本人在單片機(jī)的設(shè)計(jì)方面還存在一些不足，在論文的寫(xiě)作和論證上尚存在一些不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。1.

8、 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案介紹1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線(xiàn)與終點(diǎn)線(xiàn)間的小汽車(chē)。跑道寬度0.5m，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點(diǎn)處畫(huà)有2cm寬的黑線(xiàn)，各段的長(zhǎng)度如圖1-1所示。車(chē)輛從起跑線(xiàn)出發(fā)到達(dá)終點(diǎn)線(xiàn)后停留10秒，然后自動(dòng)返回起跑線(xiàn)。DE間為限速區(qū)，車(chē)輛往返均要求以低速通過(guò)，通過(guò)時(shí)間不得少于8秒，但不允許在限速區(qū)停車(chē)。圖1-1 跑道頂視圖 (一)基本要求(a)車(chē)輛從起跑線(xiàn)出發(fā)（出發(fā)前，車(chē)體不得超出起跑線(xiàn)），到達(dá)終點(diǎn)線(xiàn)后停留10秒，然后自動(dòng)返回起跑線(xiàn)（允許倒車(chē)返回）。往返一次的時(shí)間應(yīng)力求最短（從合上汽車(chē)電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始計(jì)時(shí)

9、）。(b)到達(dá)終點(diǎn)線(xiàn)和返回起跑線(xiàn)時(shí)，停車(chē)位置離起跑線(xiàn)和終點(diǎn)線(xiàn)偏差應(yīng)最小（以車(chē)輛中心點(diǎn)與終點(diǎn)線(xiàn)或起跑線(xiàn)中心線(xiàn)之間距離作為偏差的測(cè)量值）。 (c)DE間為限速區(qū)，車(chē)輛往返均要求以低速通過(guò)，通過(guò)時(shí)間不得少于8秒， 但不允許在限速區(qū)停車(chē)。(二)發(fā)揮部分(a)自動(dòng)記錄、顯示時(shí)間。 (b)自動(dòng)記錄、顯示行駛距離。 (c)其它特色與創(chuàng)新。1.2 可行性方案的介紹方案一：本設(shè)計(jì)選用兩塊單片機(jī)(89C52 和 89C2051)作為自動(dòng)往返小汽車(chē)的檢測(cè)和控制核心。路面黑線(xiàn)檢測(cè)使用反射式紅外傳感器，車(chē)速和距離檢測(cè)使用斷續(xù)式光電開(kāi)關(guān)，利用PWM技術(shù)動(dòng)態(tài)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?；谶@些完備而可靠的硬件設(shè)計(jì)，使用了一套獨(dú)特的軟

10、件算法，實(shí)現(xiàn)了小車(chē)在限速和壓線(xiàn)過(guò)程中的精確控制。本設(shè)計(jì)的主要特色 : 高效的H型PWM電路，提高電源利用率；  控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離，信號(hào)通過(guò)光電禍合器傳輸； 脈沖調(diào)制路面檢測(cè)，超強(qiáng)糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾；  優(yōu)化的軟件算法，智能化的自動(dòng)控制， 定位精確;后置式紅、綠方向燈行駛狀態(tài)一目了然。方框圖如1-2所示。圖1-2 方案一方框圖方案二：系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為核心器件實(shí)現(xiàn)小車(chē)行駛的自動(dòng)控制?？刂七^(guò)程是利用反射式光電檢測(cè)器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件完成對(duì)小車(chē)在不同路段的行駛速度實(shí)時(shí)控制，用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)指定行程和所用時(shí)間顯示，同時(shí)利用紅外數(shù)據(jù)傳輸方式將在

11、限速區(qū)、終點(diǎn)區(qū)和返回到起點(diǎn)區(qū)后的時(shí)間和距離數(shù)據(jù)向手持顯示裝置單相傳送。鍵盤(pán)設(shè)置在小車(chē)中，對(duì)速度的控制調(diào)整更加方便、精確。方框圖如1-3所示。數(shù)據(jù)采集1線(xiàn)標(biāo)志檢測(cè)數(shù)據(jù)采集2 圈數(shù)檢測(cè) 單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1顯示結(jié)果電動(dòng)機(jī)控制紅外發(fā)射鍵盤(pán)輸入紅外接收單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1 速度、時(shí)間、里程顯示鍵盤(pán)輸入圖1-3 方案二方框圖方案三：采用單片機(jī)AT89C52作為系統(tǒng)的控制中心。電機(jī)電路采用兩對(duì)互補(bǔ)三極管控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng);檢測(cè)電路采用光敏管來(lái)控制小車(chē)的快行,慢行,停止;用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)指定行程和所用時(shí)間的顯示。方框圖如1-4所示。里程檢測(cè)AT89C52數(shù)碼顯示電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速

12、跑道標(biāo)志檢測(cè)圖1-4 方案三方框圖1.3 系統(tǒng)方案確定從上述方案可知：方案一應(yīng)用了兩塊芯片作為控制部分，雖然設(shè)計(jì)目的更加明確，但這樣的選擇對(duì)軟件編程造成了很大困難；而方案二應(yīng)用了一樣的兩塊芯片作為控制部分，應(yīng)用起來(lái)比較煩瑣，也很不經(jīng)濟(jì)；所以從應(yīng)用和實(shí)際生產(chǎn)方面考慮，選用方案三。2. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹 下面介紹AT89C52芯片、霍耳傳感器、施密特觸發(fā)器等元器件.2.1.1 AT89C52芯片特點(diǎn)： 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8K字節(jié)可重擦寫(xiě)FLASH閃存 1000次擦寫(xiě)周期 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 256X8字節(jié)部RAM

13、 32個(gè)可編程I/O口線(xiàn) 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 8個(gè)中斷源 可編程串行UART通道 低功耗空閑和掉電模式功能特性概述：AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)FLASH閃存，256字節(jié)部RAM，32個(gè)I/O口線(xiàn)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片振蕩器與時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口與中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖2-1 AT89C52的芯片管腳圖引腳功能說(shuō)明

14、：VCC電源電壓GND地P0口P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口P1口是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。作輸入口使用時(shí)，

15、因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見(jiàn)表2.2.1。FLASH編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2口P2是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)

16、，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的容。FLASH編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口P3口是一組帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示。表2-1 P1.0和P1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性P1.0T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)

17、/計(jì)數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）表2-2 端口三的功能介紹端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以

18、時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪(fǎng)

19、問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪(fǎng)問(wèn)允許，欲使CPU僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。2.1.2 霍耳傳感器（HD3020）霍耳傳感器是利用半導(dǎo)體的磁電效應(yīng)中的霍耳效應(yīng)，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成霍耳電勢(shì)。(1)、霍耳效應(yīng)：將一載流體置于磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)，若次載流體中的電流方向與磁場(chǎng)方向不一樣時(shí)，

20、則在此載流體中平行于由電流方向和磁場(chǎng)方向所組成的平面上將產(chǎn)生電勢(shì)，此電勢(shì)稱(chēng)為霍耳電勢(shì)，此現(xiàn)象稱(chēng)為霍耳效應(yīng)。霍耳電勢(shì) U=BbI/neb式中：B外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度： I通過(guò)基片的電流； n基片材料中的載流子濃度； e電子電荷量； b基片寬度； d基片厚度。 (2)、 霍耳元件一般采用具有N型的鍺、銻化銦和砷化銦等半導(dǎo)體單晶材料造成。銻化銦元件的輸出較大，但受溫度的影響也較大。鍺元件的輸入雖小，但它的溫度性能和線(xiàn)性度卻比較好。砷化銦元件的輸出信號(hào)沒(méi)有銻化銦元件大，但是受溫度的影響卻比銻化銦要小，而且線(xiàn)性度也較好，因此，采用砷化銦做霍耳元件的材料受到普遍重視。一般地，在高精度測(cè)量中，大多采用鍺和砷化

21、銦元件；作為敏感元件時(shí)，材料采用銻化銦元件。 霍耳元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它由霍耳片、引線(xiàn)和殼體組成。霍耳片是一塊矩形半導(dǎo)體薄片。在長(zhǎng)邊的兩個(gè)端面上焊上兩根控制電流端引線(xiàn)，在元件短邊的中間以點(diǎn)的形式焊上兩根霍耳輸出端引線(xiàn)，在焊接處要求接觸電阻小，而且呈純電阻性質(zhì)。霍耳片一般用非磁性金屬、瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝。2.1.3 施密特觸發(fā)器（4093）(1)、特點(diǎn)：a.施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài) ，其維持和轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。b. 電壓傳輸特性特殊 ，有兩個(gè)不同的閾值電壓（正向閾值電壓 和負(fù)向閾值電壓 ） c.狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過(guò)程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 (2)、電壓傳輸特性 圖2-2 電壓傳

22、輸特性曲線(xiàn)有兩種情況：左圖中輸入與輸出為 反相關(guān)系，右圖中輸入與輸出為 同相關(guān)系(3)、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：a.用于波形變換 三角波、正弦波與其它不規(guī)則信號(hào) 矩形脈沖。圖2-3(a)所示為用施密特觸發(fā)器將正弦波變換成同周期的矩形脈沖。 圖 2-3 波形曲線(xiàn)圖a）b.用于脈沖整形 當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)受到干擾而發(fā)生畸變時(shí)，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號(hào)整形成較好的矩形脈沖，如圖 所示。c.用于脈沖幅度鑒別 如輸入信號(hào)為一組幅度不等的脈沖， 可將輸入幅度大于 的脈沖信號(hào)選出來(lái)， 而幅度小于 的脈沖信號(hào)則去掉了。圖 2-3 波形曲線(xiàn)圖b）2.1.4 LED顯示器 LED顯示器是由發(fā)光二機(jī)管構(gòu)

23、成的最為常用的顯示器，數(shù)字LED顯示器利用7個(gè)發(fā)光二機(jī)管顯示數(shù)字，通常被稱(chēng)為七段LED顯示器或數(shù)碼管，另外數(shù)碼管中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二機(jī)管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。LED顯示器有共陽(yáng)極接法和共陰極接法的。共陽(yáng)極接法的發(fā)光二機(jī)管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)，公共陽(yáng)極接+5V電壓，在陰極輸入低電平，發(fā)光二機(jī)管導(dǎo)通發(fā)光；共陰極接法的發(fā)光二機(jī)管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)，公共陰極接地，在陽(yáng)極兩端輸入高電平時(shí)，發(fā)光二機(jī)管就導(dǎo)通發(fā)光。LED導(dǎo)通電壓為1.5V，工作電流每段約為100MA，直接接+5V電平上會(huì)使數(shù)碼管發(fā)亮導(dǎo)致?lián)p壞，需接一個(gè)100300的限流電阻。LED數(shù)碼管具有：低耗能、低損耗、低壓、

24、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低易于維護(hù)，同時(shí)其精確度比較高，操作簡(jiǎn)單。2.1.5 MC7805三端穩(wěn)壓器該系列穩(wěn)壓器有過(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防止過(guò)載而損壞。三斷固定式穩(wěn)壓器的基本電路如圖2-4所示，只要把正輸入電壓Ui加到MC7805的輸入端，MC7805的公共端接地，其輸出端便能輸出芯片標(biāo)稱(chēng)正電壓U。，在實(shí)際應(yīng)用電路中，芯片輸入端和輸出端與地之間除分別接大電容濾波電容外，通常還需在芯片引出腳根部接小電容到地。C3用于抑制芯片自激震蕩，C4用于壓榨芯片的高頻帶寬，減小高頻噪聲。圖2-4 MC7805三端穩(wěn)壓器電路2.1.6 發(fā)光二極管和光敏二極管1、

25、發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種直接能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體器件。與其它發(fā)光器件相比，具有體積小、功耗低、發(fā)光均勻、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器、音響設(shè)備、計(jì)算機(jī)等作電流指示、音頻指示和信息狀態(tài)顯示等。   a.發(fā)光原理   光二極管的管芯結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。當(dāng)在發(fā)光二極管PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，空間電荷層變窄，載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)，致使P區(qū)的空穴注入N區(qū)，N區(qū)的電子注入P區(qū)。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)會(huì)釋放出能量并以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來(lái)。   b.種類(lèi)和符

26、號(hào)    光二極管的種類(lèi)很多，按發(fā)光材料來(lái)區(qū)分有磷化鎵（GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來(lái)分有發(fā)紅光、黃光、綠光以與眼睛看不見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來(lái)區(qū)別可分為小功率（HG 400系列）、中功率（HG50系列）和大功率（HG52系列）發(fā)光二極管：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。    小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在10 30mA圍。通常正向壓降值在1.5 3V圍。發(fā)光二極管的反向耐壓一般在6V左右。    發(fā)光二極管的

27、伏安特性與整流二極管相似。為了避免由于電源波動(dòng)引起正向電流值超過(guò)最大允許工作電流而導(dǎo)致管子燒壞，通常應(yīng)串聯(lián)一個(gè)限流電阻來(lái)限制流過(guò)二極管的電流。由于發(fā)光二極管最大允許工作電流隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此，發(fā)光二極管不宜在高溫環(huán)境中使用。2、光敏二極管光敏二極管也叫光電二極管。當(dāng)光線(xiàn)照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。光敏二極管是光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件，與光敏電阻相比具有靈敏度高、高頻性能好、可靠性好、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)人射光子在基區(qū)與集點(diǎn)電區(qū)被吸收而產(chǎn)生電子空穴對(duì)時(shí)，變形成光

28、生電壓。由此生成的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到了一個(gè)放大了的信號(hào)電流。 在設(shè)計(jì)中發(fā)光二極管和光敏二極管組成一部分來(lái)完成跑道標(biāo)志檢測(cè)。發(fā)光二極管檢測(cè)到白紙發(fā)光，當(dāng)小車(chē)檢測(cè)到黑線(xiàn)時(shí)，發(fā)光二極管會(huì)熄滅，光源的變化反射到光敏二極管并驅(qū)動(dòng)電路完成一次黑線(xiàn)檢測(cè)，系統(tǒng)中斷一次。52.1.7 三極管的開(kāi)關(guān)作用雙極型三極管由管芯，三個(gè)引出電極和外殼組成。外殼的形狀和所用的材料各由不同。管芯由三層P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起構(gòu)成，由NPN型和PNP型兩種，因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱(chēng)這類(lèi)三極管為雙極型三極管。若以基極b和發(fā)射極e的發(fā)射界作為輸入回路，則可以測(cè)出表示輸入電壓

29、Vbe和輸入電流iB之間的關(guān)系特性曲線(xiàn)，這個(gè)曲線(xiàn)稱(chēng)為輸入特性曲線(xiàn)并近似與指數(shù)曲線(xiàn)。開(kāi)啟電壓Von硅管為0.50.7V，鍺三極管的約為0.20.3V。工作時(shí)分三個(gè)區(qū)域，飽和區(qū)，放大區(qū)和截止區(qū)。放大區(qū)的特點(diǎn)是iC隨著iB成正比地變化，而幾乎不收Vce變化的影響。飽和區(qū)的特點(diǎn)是iC不在隨iB以一定比例增加而趨向飽和。硅三極管開(kāi)始進(jìn)入飽和區(qū)的Vce值約為0.60.7V。在深度飽和狀態(tài)下，集電極和發(fā)射極的飽和壓降Vce在0.3V以下。截止區(qū)的特點(diǎn)iC幾乎等于零。這時(shí)僅有極微小的反向穿透電流過(guò)。輸入特性曲線(xiàn)圖如2-5所示。圖25 輸入特性曲線(xiàn)圖作開(kāi)關(guān)作用時(shí)只工作飽和與截止?fàn)顟B(tài)。飽和時(shí)導(dǎo)通截止時(shí)關(guān)斷。2.2

30、 單元電路的設(shè)計(jì)以下將介紹電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)調(diào)速、傳感脈沖檢測(cè)和顯示電路.2.2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用兩對(duì)互補(bǔ)三極管，利用單片機(jī)16、17腳電位的高低去控制三極管的截止和導(dǎo)通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)小汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能。為了防止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)單片機(jī)的干擾影響，提高單片機(jī)的穩(wěn)定性，本電路在電機(jī)的兩端加了抗干擾電容，其電路圖2-6。圖2-6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2.2.2 電機(jī)調(diào)速電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓由AT89C52單片機(jī)的P1.7和P1.6分別控制。當(dāng)P1.7為0，P1.6為1時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓為+7.5V，小車(chē)進(jìn)入高速行駛狀態(tài)；當(dāng)P1.7為1，P1.6為0時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓為+4.3V，小車(chē)進(jìn)入低速

31、行駛狀態(tài)。當(dāng)P1.0為高電位時(shí)，電機(jī)供電三極管D880截止，關(guān)閉電機(jī)電源實(shí)現(xiàn)停車(chē)功能；當(dāng)P1.0為1時(shí)，D880輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，小車(chē)按單片機(jī)的指令執(zhí)行各種功能。圖2-7 電機(jī)調(diào)速電路2.2.3 傳感脈沖檢測(cè)電路檢測(cè)電路由霍爾元件里程檢測(cè)、跑道標(biāo)志光電管檢測(cè)兩部分組成，如下圖2-8和2-9。用于里程累計(jì)的脈沖信號(hào)由霍爾元件檢測(cè)?；魻栐惭b在后左輪，車(chē)輪每轉(zhuǎn)一周就由其產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，使單片機(jī)外部中斷1產(chǎn)生中斷，從而使里程脈沖數(shù)累計(jì)一次。根據(jù)本小車(chē)輪子的周長(zhǎng)，每轉(zhuǎn)6周為1米，所以每累計(jì)6個(gè)脈沖就是1米。 用于檢測(cè)跑道標(biāo)志的脈沖信號(hào)由光敏二極管、發(fā)光二極管電路組成。當(dāng)小車(chē)在白紙上時(shí)，輸出為高電

32、平；當(dāng)遇到黑線(xiàn)時(shí)，輸出低電平脈沖，作中斷計(jì)數(shù)判斷用。圖2-8 里程檢測(cè)電路圖2-9 跑道標(biāo)志檢測(cè)電路2.2.4 顯示電路采用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)采用7位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。前三位數(shù)碼管顯示的數(shù)值表示里程，顯示的圍為1999米；后四位數(shù)碼管的數(shù)值表示一次往返過(guò)程中所需的總時(shí)間，其中前兩位表示分，后兩位表示秒。往返到起點(diǎn)時(shí)顯示的數(shù)值是一次往返的總時(shí)間。P0口作段碼數(shù)據(jù)輸出，P2口為掃描輸出口。3 系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì) 此部分由我的同組人冉杰完成,在此就不在詳細(xì)介紹,只介紹其主要流程圖。3.1 主程序主要完成初始化工作，設(shè)定小汽車(chē)的初始運(yùn)行狀態(tài)，最后循環(huán)調(diào)用顯示程序， 流程圖如3-1所示

33、。開(kāi)始初始化置快車(chē)狀態(tài)置前進(jìn)狀態(tài)打開(kāi)電機(jī)電源調(diào)用顯示子程序圖3-1 主程序流程圖3.2 跑道標(biāo)志處理程序(外中斷0服務(wù)程序)其任務(wù)是根據(jù)小車(chē)到達(dá)黑線(xiàn)的位置控制小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，其程序流程圖3-2所示。3.3 里程計(jì)數(shù)處理程序（外中斷1服務(wù)程序）里程計(jì)數(shù)器采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為999米。當(dāng)退出時(shí)，將計(jì)數(shù)值移入74H76H顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，見(jiàn)流程圖3-3所示。3.4 計(jì)時(shí)程序（T1定時(shí)中斷服務(wù)程序）見(jiàn)流程圖3-4。中斷0開(kāi)始關(guān) 中 斷停 止慢 車(chē)慢 車(chē)快 車(chē)延時(shí)7ms開(kāi) 中 斷 中斷返回第6條？第3條？第4條？第5條？跑道數(shù)加1Y YYYYNNNN圖3-2 外中斷0程序流程圖開(kāi) 始入 棧圈 加

34、1判斷21H 是否滿(mǎn)10寄存器清0，即20H清0，上位加1，即20H加1 判斷是否滿(mǎn)6圈判斷22H是否滿(mǎn)10判斷24H是否滿(mǎn)10清21H 、22H加1清22H、24H加1清24H將里程數(shù)移入顯示單元（個(gè)位，十位，百位）出 棧結(jié) 束YYNNNY圖3-3 外中斷1程序流程圖入 棧開(kāi) 始給記數(shù)器賦值50MS R4減1給R4重賦初值。調(diào)用加1秒操作子程調(diào)用秒計(jì)時(shí)單元清0子程出 棧調(diào)用分計(jì)時(shí)單元清0子程調(diào)用分加1子程序結(jié) 束判斷R4是否為0判斷是否為60S判斷是否為60分NY小于60大于或等于60小于60大于或等于60圖3-4 T1定時(shí)中斷流程圖 總結(jié)本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52芯片為核心部件，利用光電

35、檢測(cè)、傳感器檢測(cè)技術(shù)并配合軟件實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的黑線(xiàn)檢測(cè)、里程檢測(cè)、時(shí)間顯示等功能，最終使小車(chē)完成設(shè)計(jì)題目要求的各項(xiàng)任務(wù)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，力求硬件線(xiàn)路簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點(diǎn)，來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)還有許多值得改進(jìn)的地方：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)調(diào)速部分可以采用橋式PWM電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)往返行駛的功能。光耦合器也應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，完成了電光電的轉(zhuǎn)換起到輸入、輸出、隔離的作用。由于本設(shè)計(jì)較小，沒(méi)有采用該設(shè)備，但在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中這一步是必不可少的。經(jīng)過(guò)三個(gè)多月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉，我覺(jué)得自己對(duì)單片機(jī)知識(shí)的掌握又進(jìn)了一層。對(duì)單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的研究和軟件編程的興趣增加不少。歸納起來(lái)，主要

36、有以下幾點(diǎn)：1、有兩年多的時(shí)間都是在學(xué)習(xí)單片機(jī)原理知識(shí)，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。平時(shí)但是經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我接觸到了更多平時(shí)沒(méi)有接觸到的儀器設(shè)備、元器件發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)的重要性：知識(shí)掌握得越多，設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好。 2、了解進(jìn)行一項(xiàng)相對(duì)比較大型的科技設(shè)計(jì)所必不可少的幾個(gè)階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)與培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)相結(jié)合、個(gè)人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過(guò)這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉了對(duì)一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。這些在我們?cè)趯?lái)的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會(huì)有很大的幫助。3、畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過(guò)

37、的理論知識(shí)起到了回顧作用，并對(duì)其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。4、畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以與相對(duì)應(yīng)的工程意識(shí)，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)出來(lái)了。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了許多突發(fā)事件和各種困難，設(shè)計(jì)制作曾一度中斷，但通過(guò)仔細(xì)分析和自我狀態(tài)調(diào)整后解決了問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中我們深刻體會(huì)到共同協(xié)作和團(tuán)隊(duì)精神的重要性，提高了自己解決問(wèn)題的能力。致誠(chéng)摯感指導(dǎo)老師肖靜的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨，肖靜老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、追求真理的科研作風(fēng)和嚴(yán)于利己、寬以待人的崇高品質(zhì)對(duì)學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。無(wú)論是課題的總體設(shè)計(jì)，還是程序的設(shè)計(jì)和論文的寫(xiě)作，自始至終都是在肖靜老師全面、細(xì)心的

38、指導(dǎo)下進(jìn)行的。她對(duì)待科研的態(tài)度，在研究方面方法的教導(dǎo)為我們今后的學(xué)習(xí)工作提供了指導(dǎo)思想。本設(shè)計(jì)進(jìn)行期間還得到了道海老師的指導(dǎo)，并提出了寶貴意見(jiàn)，在此對(duì)老師深表感。還要感我的同組同學(xué)冉杰，有了他的幫助，設(shè)計(jì)才能順利完成。同時(shí)感我的母校東華理工學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的教育和關(guān)心在這里我不僅學(xué)習(xí)到了專(zhuān)業(yè)的知識(shí)還學(xué)習(xí)到了認(rèn)真的,孜孜不倦的,不畏困難,努力拼搏的作風(fēng).這使我端正了態(tài)度,明確了方向,樹(shù)立了正確的人生觀(guān)和價(jià)值觀(guān),使我受用終身! 參考文獻(xiàn)1 培仁. MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用. : 清華大學(xué), 1998：15-36 2 洪潤(rùn). 傳感技術(shù)與應(yīng)用. : 清華大學(xué), 2000：111-1353 閻石. 數(shù)

39、字電子技術(shù)基礎(chǔ). : 高等教育, 1997：124-1394 童詩(shī)白,華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). : 高等教育, 2000：163-177 5 常健生. 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù). : 機(jī)械工業(yè), 2004：34-43 73-976 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編. : 航空航天大學(xué), 20017 偉,王力. Protel DXP入門(mén)與提高. : 人民郵電, 20048 宋家友. 集成電子電路設(shè)計(jì)手冊(cè). ：科學(xué)技術(shù)，20029 何希才. 新型電子電路應(yīng)用實(shí)例. ：科學(xué)，200510 Effects of Update Techniques on main MemoryDatabase System Pe

40、rformance11 Client-server Arehitercture for Accessing Multimedia Andgeographic Databases Within Embedded System附錄一：元器件清單AT89C52 一個(gè)霍耳元件（HD3020） 一個(gè)施密特觸發(fā)器）（4093） 一個(gè) 發(fā)光二極管 一個(gè)光敏三極管 一個(gè)LED數(shù)碼管 七個(gè)直流電動(dòng)機(jī) 一個(gè)電阻 十七個(gè)電容 四個(gè)三極管C8550 三個(gè)三極管C9013 七個(gè)三極管D880 一個(gè)穩(wěn)壓管 二個(gè)可變電阻 兩個(gè)9V電池 一個(gè)附錄二：程序清單* * 主程序和中斷程序入口 * *ORG 0000H;程序執(zhí)行起始

41、地址 LJMP START;跳至STARTORG 0003H;外中斷0入口LJMP INTEX0 ;跳至INTEX0中斷服務(wù)程序ORG 000BH;定時(shí)器T0中斷入口 RETI;中斷返回ORG 0013H;外中斷1入口LJMP INTEX1 ;跳至INTEX1中斷服務(wù)程序ORG 001BH;定時(shí)器T1中斷入口LJMP INTT1;跳至INTT1中斷服務(wù)程序ORG 0023H;串口中斷入口RETI;中斷返回ORG 002BH;定時(shí)器T2中斷入口RETI;中斷返回* * 初始化程序 * *CLEARMEMIO: MOV R0, #70H ;清70H-76H顯示單元 MOV R7, #07H ;循環(huán)

42、次數(shù) ML0: MOV R0, #00H ;清0 INC R0 ;下一地址 DJNZ R7, ML0 ;未完再循環(huán) MOV TMOD,#10H ;T1為16位定時(shí)器 MOV R4,#14H ;1秒定時(shí)用（50毫秒20次） MOV TL1,#0B0H ;50毫秒定時(shí)用初值 MOV TH1,#3CH MOV 20H,#00H ;清0操作 MOV 21H,#00H MOV 22H,#00H MOV 23H,#00H MOV24H,#00H CLR 30H ;清停車(chē)標(biāo)志 SETB ET1 ;開(kāi)T1中斷 SETB EX1 ;開(kāi)外中斷1 SETB IT1 ;外中斷1采用邊沿觸發(fā) SETB IT0 ;外中斷

43、0優(yōu)先級(jí)為1（最高） SETB EX0 ;開(kāi)外中斷0 SETB EA ;開(kāi)總中斷允許 SETB TR1 ;開(kāi)啟定時(shí)器T1 RET ;子程序返回* * 主程序 * *START: LCALL CLEARMEMIO ;上電初始化 SETB P1.6 ;選擇7.5V輸出 CLR P1.7 ;選擇7.5V輸出 SETB P3.7 ;前進(jìn)狀態(tài) CLR P3.6 ;前進(jìn)狀態(tài) CLR P1.0 ;電機(jī)供電開(kāi)始MAIN: LCALL DISP ;LED顯示一次 LJMPMAIN ;轉(zhuǎn)MAIN循環(huán) NOP ;PC值出錯(cuò)處理 NOPLJMP START ;重新初始化* *外中斷0服務(wù)程序，用作跑道位置處理 * 23H作跑道計(jì)數(shù)器 *INTEX0: PUSH ACC ;堆棧保護(hù) PUSH PSW CLR EX0 ;關(guān)中斷 LCALL DISP ;LED顯示一次（延時(shí)抗干擾）P3.2,IN0RET ;P3.2為1退出（干擾） INC 23H ;跑道計(jì)數(shù)器加1 MOV A,23H ;數(shù)據(jù)入A CJNE A,#