循跡小車報(bào)告剖析

1、摘 要80C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，我做的是的是如何用80C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)小車智能循跡。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用80C51單片機(jī)為控制核心，利用紅外對管傳感器檢測道路上的黑線，控制電動小汽車的自動循跡，快慢速行駛，以及聲控啟動，并可以自動檢測顏色，識別顏色，顯示顏色的功能。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果滿足要求。 采用的技術(shù)主要有：（1） 通過編程來控制小車的速度；（2） 傳感器的有效應(yīng)用；（3） 新型顯示芯片及模塊的采用.關(guān)鍵詞 80C51單片機(jī)、顏色傳感器、PWM調(diào)速、電動小車、紅外對管、1602顯示、12864顯示屏。 總體原理圖第一章 前 言隨著汽車工

2、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。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。設(shè)計(jì)的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崟r識別顏色、顯示顏色、聲控啟動。具有自動尋跡功能，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)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝紅外線、顏色傳感器，駐極體話筒，實(shí)現(xiàn)對電動車的速度、實(shí)行狀況的實(shí)時測量，并將測量數(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)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行

3、實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用STC12C5A60S2系列中的80C51單片機(jī)。以80C51為控制核心，利用紅外傳感器檢測道路上的軌跡，控制電動小汽車的自動循跡，快慢速行駛。80C51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。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8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,還包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色與80C51兼

4、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)80C51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).本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，

5、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。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。第二章 方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝紅外傳感器，實(shí)現(xiàn)對電動車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時測量，并將測量數(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)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。一 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。方案二：靜止可控整流器。簡稱V-M系

6、統(tǒng)。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動直流電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以G-M系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺勵磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。且技術(shù)落后，因此擱置不用。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?，它不允許電

7、流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。它的另一個缺點(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，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。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，電源電壓加到電動機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機(jī)斷開，電動機(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），簡稱PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時間，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

8、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，簡稱PWM變換器。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)

9、控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。為順利實(shí)現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。二 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)紅外檢測，即利用紅外傳感器對電動車的速度、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測量。1行車起始、終點(diǎn)及光線檢測：本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、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

10、線照射時，其c-e間的阻值下降，檢測電路輸出高電平，經(jīng)LM393電壓比較器和74LS14施密特觸發(fā)器整形后送單片機(jī)控制。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)五個紅外對管，分別放置在電動車車頭的左、中、右三個方向，用來控制電動車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時，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，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)中間紅外對管受到光照時，單片機(jī)控制直行。見圖2.1 電動車的方向檢測電路(a)。行車方向檢測電路（見圖2.2 電動車的方向檢測電路(b)）采用反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。該電路包括一個紅外發(fā)光二極管、一個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

11、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)出一個電平跳變信號。此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。正常行駛時，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；電動車經(jīng)過黑線時，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后送80C51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，驅(qū)動輪直流電機(jī)正轉(zhuǎn),進(jìn)入減速區(qū)時,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

12、開。圖2.1 電動車的方向檢測電路(a)圖2.2 電動車的方向檢測電路(b)電橋一端接電源，另一端接了一個三極管。三極管導(dǎo)通時，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，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)隨動控制系統(tǒng)的糾偏功能。如圖2.3 前行控制電路所示。圖2.3前行控制電路比較器的特點(diǎn)： 工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。放大、運(yùn)算電路為了實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿足一定的精度要求，這些電路中的運(yùn)放均引入了深度負(fù)反饋；而為了提高比較器的反應(yīng)速度和靈敏度，它所采用的運(yùn)放不但

13、沒有引入負(fù)反饋，有時甚至還加正反饋。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同的。 非線性。由于比較器中運(yùn)放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的電位差與開環(huán)電壓放大倍數(shù)的乘積通常超過最大輸出電壓，使其內(nèi)部某些管子進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，因此在絕大多數(shù)情況下輸出與輸入不成線性關(guān)系，即在放大、運(yùn)算等電路中常用的計(jì)算方法對于比較器不再適用。 開關(guān)特性。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當(dāng)與一個受輸入信號控制的開關(guān)，當(dāng)輸入電壓經(jīng)過閾值時開關(guān)動作，使輸出從一個電平跳變到另一個電平。由于比較器的輸入信號是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間

14、的過渡電路。由于比較器的上述特點(diǎn)，在分析時既不能象對待放大電路那樣去計(jì)算放大倍數(shù)，也不能象分析運(yùn)算電路那樣去求解輸出與輸入的函數(shù)關(guān)系，而應(yīng)當(dāng)著重抓住比較器的輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應(yīng)的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關(guān)系。如果在比較器的輸入端加理想階躍信號，那么在理想情況下比較器的輸出也應(yīng)當(dāng)是理想的階躍電壓，而且沒有延遲。但實(shí)際集成運(yùn)放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r間稱為響應(yīng)時間。響應(yīng)時間越短，響應(yīng)速度越快。減小比較器響應(yīng)時間的主要方法有：(1) 盡可能使輸入信號接近理想情況，

15、使它在閾值附近的變化接近理想階躍且幅度足夠大。(2) 選用集成電壓比較器。(3) 如果選用集成運(yùn)放構(gòu)成比較器，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 電壓比較器電路在本設(shè)計(jì)中，紅外傳感器只輸出一種高低電平信號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。簡單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，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因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會反復(fù)的從一個電平跳到另一個電平。如果用這樣的輸出電壓控制電機(jī)或繼電器，將出現(xiàn)頻繁動作或起停現(xiàn)象。這種情

16、況，通常是不允許的。而滯回比較器則解決了這個問題。滯回比較器有兩個數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號因受干擾或其他原因發(fā)生變化時，只要變化量不超過兩個閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會來回變化。所以抗干擾能力強(qiáng)。并將其做成模塊化，方便可靠。三 顯示電路本設(shè)計(jì)中用12864以及液晶1602作顯示器,并具有雙重功能,在小車不行駛時其中一片顯示年月,另一片顯示時分； 當(dāng)小車行駛時,分別顯示時間和漢字。 四 系統(tǒng)原理圖 簡易智能電動車采用80C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開始由聲控啟動小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的起始黑線，由紅外光電傳感器檢測，通過單片機(jī)控制小車開始記數(shù)調(diào)速；系統(tǒng)的自動循跡功能通過紅外光電傳感器左

17、右側(cè)檢測，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動車進(jìn)駛過程中，采用定時器PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動態(tài)性能；采用液晶1602顯示行駛時間和制作者。系統(tǒng)原理圖如圖2.6所示。圖2.6 系統(tǒng)原理 第三章 硬件設(shè)計(jì)一個單片機(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/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，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。一 80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本

18、內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上2。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)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/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)行位變量的處理。2 數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為128個字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來存儲程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的

19、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)存儲器。3 程序存儲器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。4 中斷系統(tǒng)具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。5 定時器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2個16位的定時器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。6 串行口1個全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕磉M(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個單片機(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、P2口、P3口、P4口為4個并行8位I/O口。8 特殊功能寄存器共有21個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進(jìn)行管理、控制

20、、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。由上可見，80C51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)際上是一個完整的1位微計(jì)算機(jī)，這個一位微計(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)上的一個突破，這也是MCS-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)80C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯

21、片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1 80C51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)：(1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2) 內(nèi)部存儲器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)1、時鐘電路80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。80C51單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)

22、生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，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，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)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。2、復(fù)位電路80C51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通過一個斯密特觸發(fā)

23、器用來抑制噪聲，在每個機(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。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(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的上升時間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1K。三 模塊選擇與設(shè)計(jì)單片機(jī)用與測控系統(tǒng)時，總要有與被測對象相聯(lián)系的前向檢測。因此，前向通道設(shè)計(jì)與被測對象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關(guān)。在前向通道設(shè)計(jì)時要考慮到傳感器或敏感元件選擇、通道結(jié)構(gòu)、信號調(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

24、電路諸多問題。1循跡模塊的設(shè)計(jì)（1）傳感器的選擇3循跡的首要問題是傳感器的選擇，下面對傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行說明（見表3.1）。探測障礙的最簡單的方法是使用紅外傳感器，在光譜中波長自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度（-273.15）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。紅外線發(fā)射管在LED封裝行業(yè)中主要有三個常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根據(jù)波長的特性運(yùn)用的產(chǎn)品也有很大的差異，850NM波長的主要用于紅外線監(jiān)控設(shè)備，875NM主要用于醫(yī)療設(shè)備，940NM波段的主要用于紅外線控制設(shè)備。

25、EG：紅外線遙控器、光電開關(guān)、光電計(jì)數(shù)設(shè)備等。（2） 傳感器的工作方式 本車采用5路紅外對管循跡，穩(wěn)定性高，循跡速度較快，實(shí)現(xiàn)較為方便。通過對5路檢測數(shù)據(jù)的對比與分析，計(jì)算出左右車輪的速度，通過不同的情況，得到不同的速度，改變行車方向，從而實(shí)現(xiàn)循跡。2、調(diào)速模塊設(shè)計(jì)為順利實(shí)現(xiàn)電動小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了定時器PWM調(diào)速。定時器PWM調(diào)速較為方便，可行性高。（1）、脈寬調(diào)制原理：這一塊只需一個定時器即可，設(shè)置一個初始值作為供電周期，另外設(shè)計(jì)兩個變量，存儲在一個周期內(nèi)供電時間，相當(dāng)于高電平時間，輸出一系列高低電平，來控制車速。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

26、機(jī)系統(tǒng)與動力伺服系統(tǒng)的電源采用了小巧輕便的干電池（3.7V），使用方便，比較穩(wěn)定。4、 電機(jī)驅(qū)動模塊的設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動采用了現(xiàn)成的L298N，使用方便，穩(wěn)定性較高。（1） 、電路圖（2） 、使用方法5、 聲音啟動模塊的設(shè)計(jì)聲音模塊考慮到采用聲音識別模塊較貴，超出承受范圍，所以采用了較為簡單且便宜的機(jī)型話筒模塊，當(dāng)聲音大到一定程度時，電動機(jī)自動啟動，車輛開始工作。6、 顏色識別模塊的設(shè)計(jì)顏色識別采用的是TCS3200模塊，識別簡單，應(yīng)用型較高，但是使用比較麻煩，要求距離被測物體僅為1厘米，測量比較困難。四 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中用兩片12864以及1602作為顯示器,并具有雙重功能,在小車行駛時其中一

27、片顯示年月和制作者信息,另一片顯示顏色. 第四章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實(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。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫

28、模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：1、 單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；2、 模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；3、 模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序定時子程序、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。一 主程序設(shè)計(jì) 主程序清單如下：軟件流程 如圖4.1流程圖所示：4、 void main()5、 6、 uchar i;7、 Delay5ms();8、 Delay5ms();9、 while(HTOUT=0)10、 11、 pos(1,0);12、 i=0;13、 time1=5

29、0;14、 time2=50;15、 init();16、 dinit();17、 while(dis2i!=0)18、 19、 dat(dis2i);20、 i+;21、 22、 while(1)23、 24、 start();25、 while(1)26、 27、 循跡子函數(shù)28、 29、 流程圖10 / 30文檔可自由編輯二 顯示子程序設(shè)計(jì)程序清單如下：#includereg51.h#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define data P1sbit RS=P35;sbit RW=P

30、36;sbit EN=P34;sbit PCB=P37;uchar code dis2=;void Delay5ms()/11.0592MHzunsigned char i, j;i = 9;j = 244;dowhile (-j); while (-i);void Delay2ms()/11.0592MHzunsigned char i, j;_nop_();i = 4;j = 146;dowhile (-j); while (-i);void Cmd(uchar cm)RS = 0;RW = 0;/EN = 0;P1 = cm;Delay5ms();EN = 1;Delay5ms();EN

31、 = 0;void Dat(uchar dat)RS = 1;RW = 0;/EN = 0;P1 = dat;Delay5ms();EN = 1;Delay5ms();EN = 0;void pos(uchar X,uchar Y)uchar pos;if(X=0)X=0x80;else if(X=1)X=0x90;else if(X=2)X=0x88;else if(X=3)X=0x98;pos=X+Y;Cmd(pos);void init()PCB=1;Cmd(0x30);Delay5ms();Cmd(0x0f);Delay5ms();Cmd(0x01);Delay5ms();void d

32、isp()uchar i;uchar a=0x01;Cmd(0x80);for(i=0;i16;i+)Dat(a);a+;Delay2ms();void main()/uchar i;Delay5ms();Delay5ms();init();/pos(1,0);/i=0;disp();while(1);/*while(dis2i!=0)dat(dis2i);i+;*/三 循跡子程序設(shè)計(jì)程序清單如下：if(HIN1=1)&(HIN2=1)&(HIN3=1)if(HIN4=1)&(HIN5=0)time1=60;time2=0; Go();elsetime1=25;time2=25; Go();e

33、lse if(HIN1=0)&(HIN2=0)&(HIN3=0) if(HIN4=1)&(HIN5=0)time1=70;time2=0; Go();else if(HIN5=1)&(HIN4=0)time1=0;time2=70; Go();else if(HIN5=0)&(HIN4=0)time1=25;time2=25; Go();else time1=25;time2=25; Go();else if(HIN1=0)&(HIN2=1)&(HIN3=0) time1=25;time2=25; Go();else if(HIN1=1)&(HIN2=0)&(HIN3=1) time1=50;

34、time2=0; Go();else if(HIN1=0)&(HIN2=0)&(HIN3=1) /*if(HIN4=0)&(HIN5=1)time1=70;time2=0; Go();else if(HIN4=0)&(HIN5=0)time1=70;time2=0; Go();else if(HIN4=1)&(HIN5=0)time1=70;time2=0; Go();else if(HIN4=1)&(HIN5=1)time1=70;time2=0; Go();*/time1=70;time2=0; Go();else if(HIN1=0)&(HIN2=1)&(HIN3=1) if(HIN4=0)&(HIN5=1) time1=70;time2=0;