基于單片機(jī)的自動往返小車畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計報告(論文)報告(論文)題目:基于單片機(jī)的自動往返小車 作者所在系部： 機(jī)械工程系 作者所在專業(yè)： 汽車檢測與維修 作者所在班級： 09122班 作 者 姓 名 ： 馮玉龍 作 者 學(xué) 號 ： 20093012223 指導(dǎo)教師姓名： 白亞雙 完 成 時 間 ： 2012年6月6日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制摘要本設(shè)計的控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)；顯示系統(tǒng)采用3個LED數(shù)碼管顯示里程數(shù)，4個LED數(shù)碼管顯示一次往返的時間；電機(jī)正反轉(zhuǎn)采用橋式驅(qū)動控制，2檔電壓調(diào)速；里程記錄采用霍爾傳感器；跑道標(biāo)志線采用光敏管檢測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： 自動往

2、返小汽車；AT89C52; 傳感器AbstractThe control system of with this design adopts embedded microcontroller unit such 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 posit

3、ive and negative to turn adoption bridge a type to drive a control, 2 file electric voltages adjust soon; The 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 tremb

4、le measure; The single slices machine, electrical engineering adoptions independence is steady to press power supply power supply.Keywords： Automatic round-trip car; AT89C52; sensors目 錄摘要IAbstractII緒 論1第1章 方案設(shè)計及論證21.1 基本原理21.2 可行性方案的介紹21.3 系統(tǒng)方案確定4第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)52.1 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹52.1.1 AT89C52芯片52.1.2

5、霍耳傳感器（HD3020）82.1.3 施密特觸發(fā)器（4093）82.1.4 LED顯示器102.1.5 MC7805三端穩(wěn)壓器102.1.6 發(fā)光二極管和光敏二極管112.1.7 三極管的開關(guān)作用122.2 單元電路的設(shè)計132.2.1 電機(jī)驅(qū)動電路132.2.2 電機(jī)調(diào)速電路142.2.3 傳感脈沖檢測電路142.2.4 顯示電路16第3章 系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計173.1 主程序173.2 跑道標(biāo)志處理程序(外中斷0服務(wù)程序)173.3 里程計數(shù)處理程序（外中斷1服務(wù)程序）183.4 計時程序（T1定時中斷服務(wù)程序）20總 結(jié)21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄一 程序清單24附錄二：硬件原理圖3

6、3緒 論當(dāng)今社會，隨著科技發(fā)展的日新月異，特別是計算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)帶來了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，同時計算機(jī)也越來越廣泛的被應(yīng)用到人們的生活、工作領(lǐng)域的各個方面。單片微型計算機(jī)以其其體積小、功能強(qiáng)、速度快、價格低等優(yōu)點，在數(shù)據(jù)處理和實時控制等應(yīng)用中有著無以倫比的優(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、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(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。單片微型計算機(jī)的應(yīng)用廣度和深度，已經(jīng)成為一個國家科技水平的一

7、項重要標(biāo)志。此論文的題目是自動往返小汽車?；谠O(shè)計要求將設(shè)計分為以下幾個模塊：AT89C52、電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)調(diào)速、里程檢測、跑道標(biāo)志檢測、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LED數(shù)碼管顯示里程數(shù)，4個LED數(shù)碼管顯示一次往返的時間；電機(jī)正反轉(zhuǎn)采用橋式驅(qū)動控制，2檔電壓調(diào)速；里程記錄采用霍爾傳感器；跑道標(biāo)志線采用光敏管檢測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)計和軟件設(shè)計的思路及方法。由于本人在單片機(jī)的設(shè)計方面還存在一些不足，在論文的寫作和論證上尚存在一些不足之處，敬請各位老師批評指正。 基于單片機(jī)的自動往返小車第1章 方案

8、設(shè)計及論證1.1 基本原理根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動小車的基礎(chǔ)上，加裝傳感器，實現(xiàn)對路面特殊軌跡的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至主控制器進(jìn)行處理，然后由主控制器根據(jù)所檢測的數(shù)據(jù)對電動車進(jìn)行控制，實現(xiàn)按照路徑自動行駛。這種方案如圖1.1能實現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。電動小車控制器傳感器控制信號路面數(shù)據(jù)圖1.1自動往返小車原理圖1.2 可行性方案的介紹方案一：本設(shè)計選用兩塊單片機(jī)(89C52 和 89C2051)作為自動往返小汽車的檢測和控制核心。路面黑線檢測使用反射式紅外傳感器，車速和距離檢測使用斷續(xù)式光電開關(guān)，利用PWM技術(shù)動

9、態(tài)控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。基于這些完備而可靠的硬件設(shè)計，使用了一套獨(dú)特的軟件算法，實現(xiàn)了小車在限速和壓線過程中的精確控制。本設(shè)計的主要特色 :高效的H型PWM電路，提高電源利用率； 控制電路電源和電動機(jī)電源隔離，信號通過光電禍合器傳輸； 脈沖調(diào)制路面檢測，超強(qiáng)糾錯，免受路面雜質(zhì)干擾； 優(yōu)化的軟件算法，智能化的自動控制， 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作為核心器件實現(xiàn)小車行駛的自動控制?？刂七^程是利用反射式光電檢測器采集的數(shù)據(jù)，通過軟件完成對小車在不同路段的行駛速度實時控制，用數(shù)碼管實現(xiàn)對指定行程和所用時間

10、顯示，同時利用紅外數(shù)據(jù)傳輸方式將在限速區(qū)、終點區(qū)和返回到起點區(qū)后的時間和距離數(shù)據(jù)向手持顯示裝置單相傳送。鍵盤設(shè)置在小車中，對速度的控制調(diào)整更加方便、精確。方框圖如1-3所示。數(shù)據(jù)采集1線標(biāo)志檢測數(shù)據(jù)采集2 圈數(shù)檢測 單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1顯示結(jié)果電動機(jī)控制紅外發(fā)射鍵盤輸入紅外接收單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1 速度、時間、里程顯示鍵盤輸入 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)電路采用兩對互補(bǔ)三極管控制電機(jī)的驅(qū)動;檢測電路采用光敏管來控制小車的快行,慢行,停止;用數(shù)碼管實現(xiàn)對指定行程和所用時間的顯示。方框圖如1-4所示。里程檢測A

11、T89C52數(shù)碼顯示電機(jī)驅(qū)動電機(jī)調(diào)速跑道標(biāo)志檢測 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)計目的更加明確，但這樣的選擇對軟件編程造成了很大困難；而方案二應(yīng)用了相同的兩塊芯片作為控制部分，應(yīng)用起來比較煩瑣，也很不經(jīng)濟(jì)；所以從應(yīng)用和實際生產(chǎn)方面考慮，選用方案三。 第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(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. AT89C52芯片特點： 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz 三級加密程序

12、存儲器 256X8字節(jié)內(nèi)部RAM 32個可編程I/O口線 3個16位定時/計數(shù)器 8個中斷源 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)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)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硬件復(fù)位。圖2-1

13、AT89C52的芯片管腳圖 引腳功能說明：VCC電源電壓GND地P0口P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端

14、口拉到高電平，此時可作輸出口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見表。FLASH編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P2口P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部

15、數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。FLASH編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，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的第二功能引腳號功能特性P1.0T2（定時/計數(shù)器2

16、外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(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/計數(shù)器0)P3.5T1(定時/計數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈

17、沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（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，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周

18、期兩次PSEN有效，即輸出兩脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（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)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，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。 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)，將被測物理量轉(zhuǎn)換成霍耳電勢。(1)、霍耳效應(yīng)：將一載流體置于磁場中靜止不動，

19、若次載流體中的電流方向與磁場方向不相同時，則在此載流體中平行于由電流方向和磁場方向所組成的平面上將產(chǎn)生電勢，此電勢稱為霍耳電勢，此現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。霍耳電勢 U=BbI/neb式中：B外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度： I通過基片的電流； 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性度卻比較好。砷化銦元件的輸出信號沒有銻化銦元件大，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。

20、一般地，在高精度測量中，大多采用鍺和砷化銦元件；作為敏感元件時，材料采用銻化銦元件?；舳慕Y(jié)構(gòu)很簡單，它由霍耳片、引線和殼體組成。霍耳片是一塊矩形半導(dǎo)體薄片。在長邊的兩個端面上焊上兩根控制電流端引線，在元件短邊的中間以點的形式焊上兩根霍耳輸出端引線，在焊接處要求接觸電阻小，而且呈純電阻性質(zhì)?；舳话阌梅谴判越饘?、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。 施密特觸發(fā)器（4093）(1)、特點：a.施密特觸發(fā)器有兩個穩(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)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 (2)、電壓

21、傳輸特性 圖2-2 電壓傳輸特性曲線有兩種情況：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、正弦波及其它不規(guī)則信號 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 波形曲線圖a）b.用于脈沖整形 當(dāng)傳輸?shù)男盘柺艿礁蓴_而發(fā)生畸變時，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號整形成較好的矩形脈沖，如圖 所示。c.用于脈沖幅度鑒別 如輸入信號為一組幅度不等的脈沖， 可將輸入幅度大于 的脈沖信號選出來， 而幅度小于 的脈沖信號則去掉了。 圖 2-3 波形曲線圖b） LED顯示器LED顯示器

22、是由發(fā)光二機(jī)管構(gòu)成的最為常用的顯示器，數(shù)字LED顯示器利用7個發(fā)光二機(jī)管顯示數(shù)字，通常被稱為七段LED顯示器或數(shù)碼管，另外數(shù)碼管中還有一個圓點型發(fā)光二機(jī)管，用于顯示小數(shù)點。LED顯示器有共陽極接法和共陰極接法的。共陽極接法的發(fā)光二機(jī)管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時，公共陽極接+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，公共陰極接地，在陽極兩端輸入高電平時，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電平上會使數(shù)碼管發(fā)亮導(dǎo)致?lián)p壞，需接一個100300的限流電阻。LED數(shù)碼管具有：低耗能

23、、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對外界環(huán)境要求低易于維護(hù)，同時其精確度比較高，操作簡單。 MC7805三端穩(wěn)壓器該系列穩(wěn)壓器有過流、過熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防止過載而損壞。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)稱正電壓U。，在實際應(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 發(fā)光二極管和光敏二極管1、發(fā)光

24、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、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器、音響設(shè)備、計算機(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，空間電荷層變窄，載流子擴(kuò)散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，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)合時會釋放出能量并以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來。b.種類和符號光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來區(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（G

25、aAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼睛看不見的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來區(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范圍內(nèi)。通常正向壓降值在1.5 3V范圍內(nèi)。發(fā)光二極管的反向耐壓一般在6V左右。 發(fā)光二極管的伏安特性與整流二極管相似。為了避免由于電源波動引起正向電流值超過最大允許工作電流而導(dǎo)致管子燒壞，通常應(yīng)串聯(lián)一個限流電阻來限制流過二極管的電流。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)

26、境中使用。2、光敏二極管光敏二極管也叫光電二極管。當(dāng)光線照射PN結(jié)時，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，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。當(dāng)人射光子在基區(qū)及集點電區(qū)被吸收而產(chǎn)生電子空穴對時，變形成光生電壓。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放大了的信號電流。在設(shè)計中發(fā)光二極管和光敏二極管組成一部分來完成跑道標(biāo)志檢測。發(fā)光二極管檢測到白紙發(fā)光，當(dāng)小車檢測到黑線時，發(fā)光二極管會熄滅，光源的變化

27、反射到光敏二極管并驅(qū)動電路完成一次黑線檢測，系統(tǒng)中斷一次。 三極管的開關(guān)作用雙極型三極管由管芯，三個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，因為在工作時由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過程，故稱這類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，則可以測出表示輸入電壓Vbe和輸入電流iB之間的關(guān)系特性曲線，這個曲線稱為輸入特性曲線并近似與指數(shù)曲線。開啟電壓Von硅管為0.50.7V，鍺三極管的約為0.20.3V。工作時分三個區(qū)域，飽和區(qū)，放大區(qū)和截止區(qū)。放大區(qū)的特點是iC隨著iB成正比地變化，而幾乎不

28、收Vce變化的影響。飽和區(qū)的特點是iC不在隨iB以一定比例增加而趨向飽和。硅三極管開始進(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iC幾乎等于零。這時僅有極微小的反向穿透電流過。輸入特性曲線圖如2-5所示。圖25 輸入特性曲線圖作開關(guān)作用時只工作飽和及截止?fàn)顟B(tài)。飽和時導(dǎo)通截止時關(guān)斷。2.2 單元電路的設(shè)計以下將介紹電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)調(diào)速、傳感脈沖檢測和顯示電路.2.2.1 電機(jī)驅(qū)動電路本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動電路采用兩對互補(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)，從而實現(xiàn)小汽車驅(qū)動電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能。為了防

29、止電機(jī)轉(zhuǎn)動時對單片機(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)動電路 電機(jī)調(diào)速電路電機(jī)驅(qū)動電壓由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，電機(jī)驅(qū)動電壓為+7.5V，小車進(jìn)入高速行駛狀態(tài)；當(dāng)P1.7為1，P1.6為0時，電機(jī)驅(qū)動電壓為+4.3V，小車進(jìn)入低速行駛狀態(tài)。當(dāng)P1.0為高電位時，電機(jī)供電三極管D880截止，關(guān)閉電機(jī)電源實現(xiàn)停車功能；當(dāng)P1.0為1時，D880輸出電機(jī)驅(qū)動電壓，小車按單片機(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 傳感脈沖檢測電路檢測電路由霍爾元件里程檢測、跑道標(biāo)志

30、光電管檢測兩部分組成，如下圖2-8和2-9。圖2-8 里程檢測電路圖2-9 跑道標(biāo)志檢測電路用于里程累計的脈沖信號由霍爾元件檢測。霍爾元件安裝在后左輪，車輪每轉(zhuǎn)一周就由其產(chǎn)生一個低電平脈沖，使單片機(jī)外部中斷1產(chǎn)生中斷，從而使里程脈沖數(shù)累計一次。根據(jù)本小車輪子的周長，每轉(zhuǎn)6周為1米，所以每累計6個脈沖就是1米。用于檢測跑道標(biāo)志的脈沖信號由光敏二極管、發(fā)光二極管電路組成。當(dāng)小車在白紙上時，輸出為高電平；當(dāng)遇到黑線時，輸出低電平脈沖，作中斷計數(shù)判斷用。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，顯示的范圍為1999米；后四位數(shù)

31、碼管的數(shù)值表示一次往返過程中所需的總時間，其中前兩位表示分，后兩位表示秒。往返到起點時顯示的數(shù)值是一次往返的總時間。P0口作段碼數(shù)據(jù)輸出，P2口為掃描輸出口。 第3章 系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計3.1 主程序主要完成初始化工作，設(shè)定小汽車的初始運(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。開始初始化置快車狀態(tài)置前進(jìn)狀態(tài)打開電機(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)小車到達(dá)黑線的位置控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，其程序流程圖3-2所示。中斷0開始關(guān) 中 斷停 止慢 車慢 車快 車延時7ms開 中 斷 中斷返回第6條？第3條？第4條？第5條？跑道數(shù)

32、加1Y YYYYNNNN圖3-2 外中斷0程序流程圖3.3 里程計數(shù)處理程序（外中斷1服務(wù)程序）里程計數(shù)器采用十進(jìn)制計數(shù)，最大計數(shù)值為999米。當(dāng)退出時，將計數(shù)值移入74H76H顯示數(shù)據(jù)存儲單元，見流程圖3-3所示。開 始入 棧圈 加1判斷21H 是否滿10寄存器清0，即20H清0，上位加1，即20H加1 判斷是否滿6圈判斷22H是否滿10判斷24H是否滿10清21H 、22H加1清22H、24H加1清24H將里程數(shù)移入顯示單元（個位，十位，百位）出 棧結(jié) 束YYNNNY圖3-3 外中斷1程序流程圖3.4 計時程序（T1定時中斷服務(wù)程序）見流程圖3-4。入 棧開 始給記數(shù)器賦值50MS R4減

33、1給R4重賦初值。調(diào)用加1秒操作子程調(diào)用秒計時單元清0子程出 棧調(diào)用分計時單元清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，利用光電檢測、傳感器檢測技術(shù)并配合軟件實現(xiàn)了小車的黑線檢測、里程檢測、時間顯示等功能，最終使小車完成設(shè)計題目要求的各項任務(wù)。在設(shè)計系統(tǒng)中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點，來滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。該系統(tǒng)還有許多值得改進(jìn)的地方：電機(jī)驅(qū)動和電機(jī)調(diào)速部分可以采用橋式PWM電路來實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)小車

34、往返行駛的功能。光耦合器也應(yīng)用到設(shè)計中，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)計較小，沒有采用該設(shè)備，但在實際的工業(yè)生產(chǎn)中這一步是必不可少的。經(jīng)過三個多月時間的畢業(yè)設(shè)計鍛煉，我覺得自己對單片機(jī)知識的掌握又進(jìn)了一層。對單片機(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，主要有以下幾點：1、有兩年多的時間都是在學(xué)習(xí)單片機(jī)原理知識，并未真正地去應(yīng)用和實踐。平時但是經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我接觸到了更多平時沒有接觸到的儀器設(shè)備、元器件發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更順利、更好。2、了解進(jìn)行一項相對比較大型的科技設(shè)計所必不可少的幾

35、個階段。畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(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)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，熟悉了對一項課題進(jìn)行研究、設(shè)計和實驗的過程。這些在我們在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助。3、畢業(yè)設(shè)計對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。4、畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。在本次設(shè)計過程中，遇到了許多突發(fā)事件和各種困難，設(shè)計制作曾一度中斷，但通過仔細(xì)分析和自我狀態(tài)調(diào)整后解決了問題。在這個過

36、程中我們深刻體會到共同協(xié)作和團(tuán)隊精神的重要性，提高了自己解決問題的能力。致 謝誠摯感謝指導(dǎo)老師白老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨，白老師嚴(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)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。無論是課題的總體設(shè)計，還是程序的設(shè)計和論文的寫作，自始至終都是在白老師全面、細(xì)心的指導(dǎo)下進(jìn)行的。他對待科研的態(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。同時感謝我的母校北華航天工業(yè)學(xué)院三年來對我的教育和關(guān)心在這里我不僅學(xué)習(xí)到了專業(yè)的知識還學(xué)習(xí)到了認(rèn)真求實的,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,樹立了正確的人生觀和價值觀,使我受用終身! 參考文

37、獻(xiàn)1 張培仁. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1998：15-36 2 張洪潤. 傳感技術(shù)與應(yīng)用. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2000：111-1353 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社, 1997：124-1394 童詩白,華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社, 2000：163-177 5 常健生. 檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004：34-43 73-976 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 20017 張偉,王力. Protel DXP入門與提高. 北京: 人民郵電出版社,

38、20048 宋家友. 集成電子電路設(shè)計手冊. 福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社，20029 何希才. 新型電子電路應(yīng)用實例. 北京：科學(xué)出版社，200510 Effects of Update Techniques on main Memory Database System Performance11 Client-server Architecture for Accessing Multimedia And geographic Databases Within Embedded System附錄一 程序清單* * 主程序和中斷程序入口 * *ORG 0000H;程序執(zhí)行起始地址 LJMP ST

39、ART;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)次數(shù) ML

40、0: 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位定時器 MOV R4,#14H ;1秒定時用（50毫秒20次） MOV TL1,#0B0H ;50毫秒定時用初值 MOV TH1,#3CH MOV 20H,#00H ;清0操作 MOV 21H,#00H MOV 22H,#00H MOV 23H,#00H MOV24H,#00H CLR 30H ;清停車標(biāo)志 SETB ET1 ;開T1中斷 SETB EX1 ;開外中斷1 SETB IT1 ;外中斷1采用邊沿觸發(fā) SETB IT0 ;外中斷0優(yōu)先級為

41、1（最高） SETB EX0 ;開外中斷0 SETB EA ;開總中斷允許 SETB TR1 ;開啟定時器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)供電開始MAIN: LCALL DISP ;LED顯示一次 LJMPMAIN ;轉(zhuǎn)MAIN循環(huán) NOP ;PC值出錯處理 NOP LJMP START ;重新初始化* *外中斷0服務(wù)程序，用作跑道位置處理 * 23H

42、作跑道計數(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（延時抗干擾） JB P3.2,IN0RET ;P3.2為1退出（干擾） INC 23H ;跑道計數(shù)器加1 MOV A,23H ;數(shù)據(jù)入A CJNE A,#06H,JUDGE1 ;不是第6道轉(zhuǎn)JUDGE1 LCALL STOP ;是第6道，停車 LJMP IN0RET ;轉(zhuǎn)中斷退出JUDGE1: CJNE A,#03H,JUDGE2 ;不是第3道轉(zhuǎn)JUDGE2 LCALL STOPSLOW ;是第3道，變慢車 LJMP IN0RET ;轉(zhuǎn)中斷退出JUDGE2: CJNE A