步進(jìn)電機(jī)智能小車控制系統(tǒng)

EASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY課題:英文題目：畢業(yè)設(shè)計課題:英文題目：步進(jìn)電機(jī)智能小車控制系統(tǒng)T~~controlsystemofintelligentcarbasedonSteppingmotor姓名：學(xué)號：專業(yè)：指導(dǎo)老師：2012年5月20日東華理工大學(xué)機(jī)械工程系本文設(shè)計了智能小車系統(tǒng)，能在蹺蹺板上前進(jìn)后退，能夠自找平衡點(diǎn)并聲光提示。本設(shè)計由電源模塊、單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動電路模塊、聲光提示模塊、光電對管組成的檢測模塊按鍵模塊、平衡檢測模塊等7個模塊組成。選擇步進(jìn)電機(jī)來帶動小車的運(yùn)動，由LM7805輸出+5V電壓的電源，用LM7815輸出+15V的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源，用STK672-040組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動模塊，探測模塊利用一前一后兩個RPR220光電對管元件，用于A、B端檢測并傳出停止信號，利用APR9600芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成聲光提示模塊，平衡檢測模塊利用雙接頭平衡檢測儀，通過檢測擺針的電信號來控制小車的前進(jìn)后退，利用一個平衡檢測模塊來檢測平衡位置，并相應(yīng)的給出紅綠信號。本設(shè)計可使小車在檢測到信號后自行停止，并相應(yīng)發(fā)出聲光提示，且在行駛過程中讓小車能自動找到平衡點(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；小車；控制AbSTRACTThispaperdesignsacontrolofintelligentcarbasedonSteppingmotorsystemthatcanretreatintheseesaw,andself-inflictedtobalanceandlighthint.Thisdesignconsistsofpowersupplymodule,single-chipmicrocomputercontrolmodule,motordrivecircuitmodule,lighthintmodule,photoelectricdetectingmoduleofpipeofkeymodule,balancetestingmodule7modules.Choosestepptingmotortodrivethecar,usingLM7805output+5Vvoltagepower,usingLM7815output+15Vsteppingmotordrivingpower,usingSTK672-040compositionsteppingmotordrivermodule,detectingmoduleusingRPR220twophotoelectricelement,usingitdetectingdetectionterminalofA,Bandoutputstopsignalsspreadtostop.usingAPR9600chipandsignallightemittingdiodecompositionhintsmodule,balancetestingmodulesusingdoublejointbalancetesting,throughtestingthesignalstocontrolneedlesetforwardandbackward,thecarusingAbalancetestingmodulestodetectbalanceposition,andthecorrespondingsignalarered,green.Thisdesigncanmakethecartostop,andaftersignalhint,andAcorrespondingsoundinthecourseofdrivingcarscanbefoundtobalance.Keywords:SCM;Intelligentcar;controlTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"緒論1\o"CurrentDocument"1系統(tǒng)設(shè)計2\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計任務(wù)及要求2任務(wù)2要求2說明2\o"CurrentDocument"1.2總體設(shè)計方案31.2.1設(shè)計思路31.2.2方案論證與比較41.2.3系統(tǒng)組成5\o"CurrentDocument"2單元電路設(shè)計7\o"CurrentDocument"2.1控制部分電路的設(shè)計7STK672-040驅(qū)動組成72.1.2語音錄放芯片12\o"CurrentDocument"2.1.3單片機(jī)控制系統(tǒng)14\o"CurrentDocument"2.2檢測部分電路的設(shè)計182.2.1平衡檢測儀18RPR220型光電對管19\o"CurrentDocument"2.3其余部分模塊的設(shè)計20\o"CurrentDocument"2.3.1啟動、停止部分202.3.2電源模塊202.3.3小車實體元件安裝圖21\o"CurrentDocument"3軟件設(shè)計23\o"CurrentDocument"3.1控制部分的設(shè)計23\o"CurrentDocument"3.2顯示部分的設(shè)計264侖吉論27致謝寸.28\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)29附錄A電路原理圖30附錄B源程序清單30緒論1.1智能小車研究背景智能小車技術(shù)可以應(yīng)用于無人駕駛機(jī)動車，，航空航天等領(lǐng)域。作為20世紀(jì)自動化領(lǐng)域的重大成就，已經(jīng)和人類社會的生產(chǎn)、生活密不可分。因此為了使智能小車工作在最佳狀態(tài),進(jìn)一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。智能小車是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對外界一種邏輯判斷思維的一種智能機(jī)器。其作為現(xiàn)代高科技的集成體，是21世紀(jì)的科技制高點(diǎn)之一。它的發(fā)展，應(yīng)該說是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個綜合性的結(jié)果。同時，它為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一門有著重大影響的科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)后各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，而對他的研究成果又提高了本國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，人們在不斷探討自然、認(rèn)識自然、改造自然過程中，需求一種能夠解放人的自動化裝置。那么這種自動化裝置就是代替人們能夠從事復(fù)雜和繁重的體力勞動，實現(xiàn)人們對不可達(dá)到的世界的認(rèn)識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀智能小車技術(shù)是一個國家高技術(shù)實力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，它涉及到多個學(xué)科，機(jī)械、電工、自動控制、計算機(jī)測量、人工智能、傳感技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技。智能小車是一種高科技的研究項目，各國專家學(xué)者想通過對智能小車的研究來不斷推進(jìn)各種智能車的的研究，以及某些特種機(jī)器人的研究。不斷改進(jìn)智能車的尋址速度和算法研究，試圖讓車更接近智能化，引起了各國的廣泛關(guān)注和極大興趣，從而推動了智能小車研究的熱潮本畢業(yè)設(shè)計取材于電子設(shè)計競賽題目，我們要做的是有關(guān)于小車的自動化的控制，①先將蹺蹺板固定為水平狀態(tài)，電動車從起始端A位置出發(fā)，行駛蹺蹺板的全程）。停止5秒后，電動車再從蹺蹺板的B端倒退回至蹺蹺板的起始端A。②電動車從起始端A出發(fā)，行駛蹺蹺板的全程。停止5秒后，電動車再從蹺蹺板的B端倒退回至蹺蹺板的起始端A。要其擁有檢測到信號時自動停止，能夠自動尋找蹺蹺板的平衡點(diǎn)，并且能夠提供聲光提示。本設(shè)計的難點(diǎn)在于如何使得小車在行進(jìn)中自動尋找平衡點(diǎn)，并聲光提示，以及如何用程序?qū)崿F(xiàn)此功能在整個設(shè)計中，共有二人參加設(shè)計，本人主要負(fù)責(zé)資料的搜索與整理、硬件設(shè)計、電路原理圖的繪制、流程圖的繪制以及報告的撰寫，隊友易利平主要負(fù)責(zé)顯示程序的編寫、步進(jìn)電機(jī)程序編寫，最終在30天的奮斗后完成設(shè)計，并達(dá)到競賽要求。1系統(tǒng)設(shè)計本課題是設(shè)計一個步進(jìn)電機(jī)智能小車控制系統(tǒng)，要使得小車能夠在蹺蹺板上自行運(yùn)動，并能自動檢測其平衡位置，進(jìn)行聲光提示。1.1設(shè)計任務(wù)及要求1.1.1任務(wù)設(shè)計并制作一個電動車蹺蹺板，要求蹺蹺板起始端一側(cè)裝有可移動的配重物體，配重物體位置可調(diào)范圍不小于400mm。電動車從起始端出發(fā)，按要求自動在蹺蹺板上行駛。1.1.2要求（1）基本要求①先將蹺蹺板固定為水平狀態(tài)，電動車從起始端A位置出發(fā)，行駛蹺蹺板的全程（全程的含義：電動車從起始端A出發(fā)至車頭到達(dá)蹺蹺板頂端B位置）。停止5秒后，電動車再從蹺蹺板的B端倒退回至蹺蹺板的起始端A。②電動車從起始端A出發(fā)，行駛蹺蹺板的全程。停止5秒后，電動車再從蹺蹺板的B端倒退回至蹺蹺板的起始端A。（2）發(fā)揮部分在可移動范圍內(nèi)電動車從起始端A出發(fā)，當(dāng)蹺蹺板達(dá)到平衡時，保持時間為5秒，同時發(fā)出聲光提示。1.1.3說明（1）蹺蹺板長1600mm、寬300mm。為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。（2）蹺蹺板中心固定在直徑不大于40mm的圓軸上，圓軸兩端支撐在兩個支架上，與支架圓滑接觸。蹺蹺板在平衡狀態(tài)下，蹺蹺板底距地面或桌面的距離為70mm。（3）電動車（含車體上的其它裝置）的外形尺寸規(guī)定：長W300mm，寬W200mm。測試過程中電動車外形尺寸不允許變動。（4）電動車行駛距離的測量以車尾為基準(zhǔn)。（5）平衡狀態(tài)是：當(dāng)平衡檢測部分輸出為0時可視為蹺蹺板達(dá)到平衡點(diǎn)。1.2總體設(shè)計方案1.2.1設(shè)計思路題目要求設(shè)計一個電動車蹺蹺板，要求在電動車可從起始端出發(fā)按要求自動在蹺蹺板上行駛，設(shè)計分為幾個部分。為了能控制小車的速度，在直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間選擇了后者，通過STK672-040驅(qū)動模塊來控制小車的行駛速度，從而保證小車能進(jìn)行自我微調(diào)；語音報警模塊通過語音錄放芯片APR9600來提示平衡位置的到達(dá)；平衡檢測儀是本設(shè)計的一個特色，采用了一個雙向搖擺接頭檢測模塊，依次得到接近與平衡點(diǎn)的位置，讓小車能自動找到平衡點(diǎn)。1.2.2方案論證與比較（1）單片機(jī)選擇方案一：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。CPLD可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I\O資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，而且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮放棄此方案。方案二：采用凌陽公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高，尤其用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽單片機(jī)應(yīng)用語音處理和辨識時，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽單片機(jī)同時處理其他任務(wù)的速度和能力降低。方案三：采用使用8031單片機(jī)。因為此單片機(jī)端口豐富，支持在線編程，功能強(qiáng)，其容量適中，價格實惠，由于小車設(shè)計對容量的要求不是很大，所以用此單片機(jī)的優(yōu)越性很突出。方案選擇：由于本設(shè)計要求不高，采用一般的8031最小系統(tǒng)即可完成，所以選擇方案三。（2）電機(jī)選擇及驅(qū)動選擇方案一：采用直流電機(jī)作為執(zhí)行元件。直流電機(jī)工作在開環(huán)狀態(tài)時，電路相對簡單，但其定位性能比較差。直流電機(jī)工作在閉環(huán)狀態(tài)時，其定位性能精確，但是相對于開環(huán)狀態(tài)又要增加很多檢測器件，使用的元器件多，電路非常復(fù)雜。方案二：采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：

脈沖信號信號分配功率放大步進(jìn)電機(jī)圖1-1步進(jìn)電機(jī)動作原理在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。脈沖信號信號分配功率放大步進(jìn)電機(jī)1、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：也叫感應(yīng)式、磁滯式或磁阻式步進(jìn)電機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子均由軟磁材料制成，定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊均勻分布小齒和槽，通電后利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為三、四、五、六相；可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出（消耗功率較大，電流最高可達(dá)20A，驅(qū)動電壓較高）;步距角?。ㄗ钚】勺龅搅种欢龋粩嚯姇r無定位轉(zhuǎn)矩；電機(jī)內(nèi)阻尼較小，單步運(yùn)行（指脈沖頻率很低時）震蕩時間較長；啟動和運(yùn)行頻率較高。2、永磁式步進(jìn)電機(jī)：通常電機(jī)轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，軟磁材料制成的定子上有多相勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊沒有小齒和槽，通電后利用永磁體與定子電流磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為兩相或四相；輸出轉(zhuǎn)矩小（消耗功率較小，電流一般小于2A，驅(qū)動電壓12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩；啟動和運(yùn)行頻率較低。3混合式步進(jìn)電機(jī)：也叫永磁反應(yīng)式、永磁感應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。其定子和四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)沒有區(qū)別（但同一相的兩個磁極相對，且兩個磁極上繞組產(chǎn)生的N、S極性必須相同），轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（轉(zhuǎn)子內(nèi)部為圓柱形永磁鐵，兩端外套軟磁材料，周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負(fù)脈沖信號；輸出轉(zhuǎn)矩較永磁式大（消耗功率相對較?。徊骄嘟禽^永磁式?。ㄒ话銥?.8度）；斷電時無定位轉(zhuǎn)矩；啟動和運(yùn)行頻率較高；是目前發(fā)展較快的一種步進(jìn)電機(jī)。兩相四拍步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn):AB-AB-AB-AB,反轉(zhuǎn):ab-aB-AB-AB.方案選擇：通過比較認(rèn)為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換精度高，驅(qū)動電路簡單，非常適合本設(shè)計系統(tǒng)，并采用步距角為1.8。的兩相四拍的混合式步進(jìn)電機(jī)，并使用STK672-040芯片驅(qū)動能較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了方案二。傳感器模塊方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化二變化。當(dāng)光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是，這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。方案二：用RPR220型光電對管。RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接受器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來的時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對管電路簡單，工作性能穩(wěn)定。方案選擇：通過比較，認(rèn)為本設(shè)計相對需要較穩(wěn)定相對電路簡單的傳感器，這樣可以省下一些時間，因此，選擇了方案二。平衡裝置選擇方案一：采用橡膠管中套鋼珠的方法，讓鋼珠在管中隨坡度的增加而來回滾動，從而觸發(fā)信號，讓單片機(jī)控制小車的運(yùn)動，但是經(jīng)過實際檢測，發(fā)現(xiàn)其靈敏度不好，因此放棄此方案。方案二：采用RPR220型光電對管加重錘的方案，RPR220型光電對管的高靈敏度加上重錘的特性，應(yīng)該能很好的得到信號，在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)重錘偏重，本身小車的重量較輕，造成小車傾斜，且重錘在小車上坡和下坡的過程中左右晃動，影響信號的準(zhǔn)確性。方案三：雙搖擺接頭平衡檢測儀，通過平衡檢測儀的搖擺接頭輸出的信號來檢測與判斷小車是否達(dá)到平衡位置，在沒有達(dá)到平衡時，小車能自動尋找平衡位置，直至平衡，該方案準(zhǔn)確性強(qiáng)，靈敏度高，而且材料易的。方案選擇：由于準(zhǔn)確性靈敏度以及價格的優(yōu)勢，選擇第三種方案。1.2.3系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要分為控制和檢測兩大模塊。其中控制部分有STK672-040步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、聲光提示模塊、按鍵處理及單片機(jī)的總控制作用。檢測部分由自制U型管液體平衡檢測儀、RPR220型光電對管組成。綜合前述分析，小車控制系統(tǒng)框圖如圖1-2所示。圖1-2小車控制系統(tǒng)框圖2單元電路設(shè)計以下部分介紹了此系統(tǒng)的各個模塊的電路原理圖及其分析，總共為七個模塊，STK672-040步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、APR9600語音芯片、8031單片機(jī)系統(tǒng)、平衡檢測與顯示部分、終點(diǎn)位置檢測以及電源模塊。2.1控制部分電路的設(shè)計2.1.1STK672-040驅(qū)動組成圖2-1STK672-040驅(qū)動模塊連接圖STK672-040的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示CNBCLKM3ExcitationmodesetRising/falling-edged&actionswitchingvccaM4MSO-?-HETUHHRieFrMeIMo1MO?ENABLEPhaseadvancecounterRising-edgedetectionRCCNBCLKM3ExcitationmodesetRising/falling-edged&actionswitchingvccaM4MSO-?-HETUHHRieFrMeIMo1MO?ENABLEPhaseadvancecounterRising-edgedetectionRCoscillator?!Ref.clockgenerator|―APWMcontrolExcitationmonitor'QSBBX?}年O—jyjyjyjyPQPseudosine-wavegeneratorCurrentdividerswitchingvrafPhaseexcitationsignalgenerator圖2-2芯片內(nèi)部原理電路圖下面介紹其各個引腳的功能：一、輸入引腳功能如下表2-1：引腳功能表引腳號標(biāo)示符功能引腳電路模式14CLK時鐘信號內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入15CWB運(yùn)轉(zhuǎn)控制設(shè)置內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入17RETURN返回上此相序內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入18ENABLE切斷輸出內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入9,10,11M1,M2,M3激勵模式內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入12,13M4,M5矢量位置控制內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入16RESET系統(tǒng)復(fù)位內(nèi)置上拉電阻COMS施密特觸發(fā)器輸入8Verf電流設(shè)定運(yùn)算放大器輸入信號輸入功能和時間設(shè)定CLK（時鐘信號）：輸入信號的界限頻率為50KHZ，最小脈沖寬度為10us。引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。內(nèi)置多級噪音消除電路。功能：1.當(dāng)M3為高電平或斷開時，在每個CLK上升沿的邊緣處激勵此相位。2.當(dāng)M3為低電平時，在CLK信號上升或下降的邊緣處移動此相位，每個周期總共為兩次。CWB（轉(zhuǎn)向方式的控制）：引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)功能：1.當(dāng)CWB為低電平時，步進(jìn)電機(jī)順時鐘轉(zhuǎn)動，即正轉(zhuǎn)。2.當(dāng)CWB為高電平時，步進(jìn)電機(jī)逆時鐘轉(zhuǎn)動，即反轉(zhuǎn)。注意：當(dāng)M3為低電平，CWB的輸入必須在6.25us之內(nèi)不被改變，在一個CLK上升沿或下降沿的邊緣之前或是之后。RETURN（把當(dāng)前相序轉(zhuǎn)回上一相序）：引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，內(nèi)置噪音消除電路。注意：把此輸入由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖骄湍馨旬?dāng)前的驅(qū)動相位強(qiáng)行轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏枷辔弧Ｍǔ?，如果此輸入功能不用的話，其引腳必須被斷開或者連接到VCC2S上。ENABLE（控制A,A,B和萬的開/關(guān)驅(qū)動輸出以及操作選擇，或者此集成電路的內(nèi)部狀態(tài)的持續(xù)）：引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。功能：1.當(dāng)ENABLE為高電平或者斷開時，為正常工作狀態(tài)。2.當(dāng)ENABLE為低電平時，此集成電路將保持原有狀態(tài)，驅(qū)動輸出被強(qiáng)行關(guān)閉。在這種方式下，集成電路的系統(tǒng)時鐘是停止的，除了復(fù)位輸入對集成電路狀態(tài)有點(diǎn)影響外沒有其他輸入了。M1,M2,andM3（驅(qū)動模式和CLK輸入邊緣時間選擇）：引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。功能如下：表2--2：M1,M2,M3功能表M20011勵磁驅(qū)動-M3--M1._0101時鐘邊設(shè)置12勵磁驅(qū)動1-2勵磁驅(qū)動W1-2勵磁驅(qū)動2W1-2勵磁驅(qū)動僅上升沿01-2勵磁驅(qū)動W1-2勵磁驅(qū)動2W-2勵磁驅(qū)動4W1-2勵磁驅(qū)動上升或下降沿有效時間設(shè)定方式：應(yīng)用時，在一個CLK信號的上升或下降沿的邊緣之前或之后的5us時間內(nèi)必須不能改變其方式。RESET（系統(tǒng)所有部分復(fù)位）：引腳電路類型為內(nèi)置上拉電阻（20K）COMS施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。功能：當(dāng)給定RESET低電平信號后電路所有部分都設(shè)定成最初始的狀態(tài)。（注意:此脈沖寬度至少得為10us.）。在這個時候即使是在激勵狀態(tài)下A和萬相也都被設(shè)定為初始狀態(tài)，復(fù)位之后輸出電流變?yōu)橹爸档?1%。Verf（為衡流檢測設(shè)置一個當(dāng)前值作為參考）：引腳電路類型為模擬輸入結(jié)構(gòu)。功能：1.衡流控制可以被應(yīng)用到在馬達(dá)當(dāng)前驅(qū)動100%而當(dāng)前應(yīng)用電壓為一個少于控制系統(tǒng)電源電壓VCC2到2.5V的電壓。2.使用者可以應(yīng)用衡流控制Verf電壓比例，在2.5V上限值的范圍內(nèi)。二、輸出引腳功能如下表2--3:輸出引腳功能引腳號標(biāo)識符功能引腳電路模式19M0I初始驅(qū)動相位監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)CMOS配置20/21M01,M02初始驅(qū)動狀態(tài)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)CMOS配置輸出信號的功能和時間設(shè)定：A,A,B和B（馬達(dá)激勵相位輸出）。功能：在4相和兩相驅(qū)動方式下，要在A和A和B和B之間設(shè)定一個3.75us的時間間隔作為輸出信號的過渡時間。M01,M02和M0I（驅(qū)動相位狀態(tài)監(jiān)控）。引腳電路類型為標(biāo)準(zhǔn)COMS結(jié)構(gòu)。功能：輸出當(dāng)前驅(qū)動相位的輸出狀態(tài)。如下表2--4M01,M02功能表相協(xié)調(diào)A相B相A相B相M011001M020101當(dāng)每一相都為初始狀態(tài)時MOI輸出為0,否則M0I輸出為1

MIRESET頃CLKPhaseABBMOIM02MOEmoiTHYrefAVref」一.1jinnnnjmnjumuuuuuwmmvmwuuiiuwumnn—i-LrLT_LrurLTLJ-LrLrLTi_n_TLJ"u_L_rLj_T_n_r_L_ri_rr-L_rT_j~lj-ltt-■TLj-Lj-Lj-urLrLrLrLrLrL^jLrLrLn_rLn_rLn_rLrLrLrLrLrLn_rLrLrLrLnu圖2-4電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)相序如上圖2-4所示，此驅(qū)動電路M1,M2接地，M3接+5V電源，即為0,0,1。當(dāng)CWB為低電平時電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)相序為（其中圖中AB=A,BB=B）:在1/4—1/2周期內(nèi)A,B為高電平有效，即輸出為AB；在1/2—3/4周期內(nèi)九B為高電平有效，即為如；在3/4—1周期內(nèi)&B為高電平有效，即輸出為云B；在1—5/4周期內(nèi)A,B為高電平有效，即輸出為AB；在5/4—3/2周期內(nèi)又變?yōu)锳,B高電平有效，即輸出為AB，此相序處于循環(huán)中。因為CWB為0時電機(jī)正轉(zhuǎn)，所以步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的時序為AB-AB-AB-AB。當(dāng)M1,M2,M3為0,0,1，CWB為1時電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的相序為：圖中從CWB變?yōu)?后A的第一個上升沿開始計算。在0—1/4周期內(nèi)A，B兩相為高電平，即輸出為AB；在1/4—1/2周期內(nèi)A，B兩相為高電平，即輸出為AB；在1/2—3/4周期內(nèi)A，B兩相為高電平，即輸出為~AB；在3/4—1周期內(nèi)A，B兩相為高電平，即輸出

為IB；在1-5/4周期內(nèi)A,B兩相為高電平，即輸出為AB；此相序循環(huán)。因為當(dāng)CWB為1時電機(jī)轉(zhuǎn)，所以電機(jī)反轉(zhuǎn)的相序為：AB-AB-1B-AB。在次系統(tǒng)中用到的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)如下:表2--5110BYG250B-SAKRMT-0602技術(shù)參數(shù)型號相步距角數(shù)廣.)11PEYG25OB-SMR1H-060220.9/1.8靜心氣相電流(A)型號相步距角數(shù)廣.)11PEYG25OB-SMR1H-060220.9/1.8靜心氣相電流(A)6保相電相電::阻感十矩(nH)I件||恤Io.32.428定位租(N-m)0.6空載啟動重重.頻率(KHz)(Kg)轉(zhuǎn)動慣接外§&(g-.cm2)圖圖1.56.4970(?b2.1.2語音錄放芯片APR9600語音錄放芯片，是繼美國ISD公司以后采用模擬存儲技術(shù)的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語音電路，單片電路可錄放32?60秒，串行控制時可分256段以上，并行控制時最大可分8段。與ISD同類芯片相比它具有：價格便宜，有多種手動控制方式，分段管理方便、多段控制時電路簡單、采樣速度及錄放音時間可調(diào)、每個單鍵均有開始停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn)，同時保留了ISD2500芯片的一些特點(diǎn)，都是DIP28雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。在APR9600芯片的內(nèi)部，錄音時外部音頻信號可以通過話筒輸入和線路輸入方式進(jìn)入，話筒可采用普通的駐極體話筒，在芯片內(nèi)話筒放大器(Pre-Amp)中自帶自動增益調(diào)節(jié)(AGC)，可由外接阻容件設(shè)定響應(yīng)速度和增益范圍。如果信號幅度在100mV左右即可直接進(jìn)入線路輸入端，音頻信號由內(nèi)部濾波器、采樣電路處理后以模擬量方式存入專用快閃存儲器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，斷電等因素不會使存儲的語音丟失。放音時芯片內(nèi)讀邏輯電路從FLASHRAM中取出信號，經(jīng)過一個低通濾波器送到功率放大器中，然后直接推動外部的喇叭放音。廠家要求外接喇叭為16歐姆，實際試驗用8?16歐姆均可，輸出功率約12.2mW(16歐)。采用APR9600語音錄放芯片，價格便宜，有多種手動控制方式，分段管理方便、多段控制時電路簡單、采樣速度及錄放音時間可調(diào)、每個單鍵均有開始停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn)。

圖2-3APR9600語音錄放芯片連接圖如圖2-3中所示，/RE為低電平有效，接到8031單片機(jī)的P3.3引腳。/CE也為低電平有效，接到單片機(jī)P1.7引腳。M1端口亦為低電平有效，/M1通過一個按鍵直接與地連接。當(dāng)處于錄音功能時其三者必須配合使用：在小車不啟動時預(yù)先錄音：按下/RE鍵的同時按下/CE按鈕，此時按下M1時會立即聽到“嘀”一聲BUSY指示燈亮起，此時可以通過話筒將音錄入芯片，當(dāng)錄音滿后會聽到“嘀嘀”兩聲，BUSY指示燈隨即熄滅，此時松開此三個按鈕即停止錄音，每段錄音最長不超過15S，如果未錄音滿時要停止錄音只需要松開M1鍵即可。當(dāng)小車啟動后，在行進(jìn)過程中小車到達(dá)平衡位置后8031通過P3.3將/RE置為1，通過P1.7將/CE置為0，此時語音芯片開始通過SP+,SP-的喇叭播放提前錄制好的音。播

音5S后小車?yán)^續(xù)前進(jìn)，此時8031又開始置/CE為1,/RE不變，播音停止。當(dāng)小車返回時再次到達(dá)平衡位置時進(jìn)行同樣的動作。這樣就實現(xiàn)了APR9600芯片在平衡位置的聲光提示。表2--6為APR9600管腳說明管腳功能管腳功能1、/M1第一段控制或連續(xù)錄放控制（低電平有效）15、SP-外接喇叭負(fù)端2、/M2第二段控制或快進(jìn)選段控制（低電平有效）16、VCCA模擬電路正電源3、/M3第三段控制（低電平有效）17、MICIN話筒輸入端4、/M4第四段控制（低電平有效）18、MICREF話筒輸入基準(zhǔn)端5、/M5第五段控制（低電平有效）19、AGC自動增益控制端6、/M6第六段控制（低電平有效）20、ANA-IN線路輸入端7、OSCR振蕩電阻21、ANA-OUT線路輸出端（話筒放大器輸出端）8、/M7第七段控制及片溢出指示（低電平有效）22、STROBE工作期間閃爍指示燈輸出端（低電平有效）9、/M8第八段控制（低電平有效）及操作模式選項23、CE復(fù)位/停止鍵或啟動/停止鍵（低電平有效）10、/BUSY忙信號輸出（工作時出0，平時為1）24、MSEL1模式設(shè)置端11、BE鍵聲選擇（接1為有鍵聲，0則無）25、MSEL2模式設(shè)置端12、VSSD數(shù)字電路電源地26、EXTCLK外接振蕩頻率端（用內(nèi)部時鐘時接地）13、VSSA模擬電路電源地27、/RE錄放選擇端（0為錄音、1為放首）14、SP+外接喇叭正端28、VCCD數(shù)字電路正電源2.1.3按鍵及單片機(jī)控制系統(tǒng)最小系統(tǒng)圖，如圖2-4所示：圖2-4單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖2-4所示，為一個8031單片機(jī)控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)為8031、74LS373及2716三塊芯片組成。此系統(tǒng)的控制信號為0-40mA，電壓為0-5V。其中8031的P0口最為74LS373的數(shù)據(jù)總線輸入74LS373的D端口，74LS373的Q端口作為地址總線輸出，與2716的A端口——對應(yīng)相連。同時從8031的P0端口輸出的信號做為輸入信號輸入2716的Q端口。在2716中將Vpp與Vcc短接。這樣子構(gòu)成了8031的單片機(jī)最小控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制信號為功能強(qiáng)，端口比較豐富，在小車設(shè)計中不需要擴(kuò)展，自身的容量能夠滿足設(shè)計要求，支持在線編程，實惠易得。下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能。1主電源引腳VCC和VSSVCC——（40腳）接+5V電壓；VSS——（20腳）接地。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10uF的電容，以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROM單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。EA/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。4、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。P1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032,P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。P2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。P3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。表P3各口線的第二功能定義：口線引腳第二功能P3.010RXD勵磁強(qiáng)行復(fù)位P3.111TXD終點(diǎn)位置檢測P3.212INT0終點(diǎn)位置檢測P3.313INT1STK672-040時鐘信號輸入端P3.414T0初始相位監(jiān)控端輸出P3.515T1初始驅(qū)動狀態(tài)監(jiān)控P3.616WR初始驅(qū)動狀態(tài)監(jiān)控）P3.717RDAPR9600語音芯片/RE引腳信號輸出端二、MCS-51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為第一功能使用時的P3口。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入，用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即：地址總線（AB）:地址總線寬為16位，因此，其外部存儲器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。數(shù)據(jù)總線（DB）:數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供?？刂瓶偩€（CB）:由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。芯片種類片內(nèi)存儲器中斷源定時/計數(shù)器串行口電源消耗（mA）制造工藝ROM/EPROMRAM8051（8751，8031）4K12852同、異步方式，8位或10位可程序控制125HMOS8052（8752,8032）8K25663同、異步方式，8位或10位可程序控制100HMOS80C51（87C51，80C31）4K12852同、異步方式，8位或10位可程序控制24CHMOS80C52（87C52，80C32）8K25673同、異步方式，8位或10位可程序控制24CHMOS8044（8744，8344）4K19252S.L.U200HMOSMSC-51單片機(jī)中央處理器中央處理器是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。中央處理器主要由運(yùn)算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號線聯(lián)系起來加以討論，并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時鐘電路）。1、運(yùn)算部件：它包括算術(shù)、邏輯部件ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算部件的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。MCS-51單片機(jī)的ALU功能十分強(qiáng)，它不僅可對8位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作，還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除運(yùn)算的需要，設(shè)置了B寄存器。在執(zhí)行乘法運(yùn)算指令時，用來存放其中一個乘數(shù)和乘積的高8位數(shù)；在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時，B中存入除數(shù)及余數(shù)。MCS-51單片機(jī)的ALU還具有一般微機(jī)ALU，如Z80、MCS-48所不具備的功能，即布爾處理功能。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲器中的位地址空間與CPU中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對位（bit）變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實現(xiàn)位操作時，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（PSW）中的進(jìn)位標(biāo)志Cy作為位操作的“累加器”。運(yùn)算部件中的累加器ACC是一個8位的累加器（ACC也可簡寫為A）。從功能上看，它與一般微機(jī)的累加器相比沒有什么特別之處，但需要說明的是ACC的進(jìn)位標(biāo)志Cy就是布爾處理器進(jìn)行位操作的一個累加器。MCS-51單片機(jī)的程序狀態(tài)PSW，是一個8位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。2、控制部件控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，它包括時鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時序，對指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時控制的微操作，用來控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。其中有一些控制信號線能簡化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE，控制片外程序存儲器運(yùn)行的片內(nèi)外存儲器選擇信號EA，以及片外取指信號PSEN。2.2檢測部分電路的設(shè)計2.2.1雙接頭搖擺平衡檢測儀及指示燈顯示圖2-5平衡檢測儀

圖2-6平衡顯示雙接頭平衡檢測儀是通過擺針在小車行進(jìn)中不同情況下的傾向擺動來檢測電流模擬信號，然后通過一個或門后將信號輸入單片機(jī)。因為單片機(jī)為低電平有效，所以只有當(dāng)擺針擺到位于與矩形框上平面平行時，即指針完全懸空時輸出才為低電平0，其它情況下或門像單片機(jī)輸入的信號都為高電平1。當(dāng)檢測到小車已達(dá)到平衡點(diǎn)的位置時單片機(jī)會控制紅色發(fā)光二極管亮，小車停止5秒，5秒后小車自動啟動繼續(xù)往前走。在沒有達(dá)到平衡時，小車一直亮綠色發(fā)光二極管，并能自動尋找平衡位置，直至平衡，該方案準(zhǔn)確性強(qiáng)，靈敏度高，而且材料易得。2.2.2RPR220型光電對管光電對管RPR220的電路圖，如下圖所示。圖2-7光電對管檢測電路如圖所示，光電對管有發(fā)射我接受兩部分組成，當(dāng)小車未進(jìn)入RPR220中間時光電對管正常工作，接受三極管能收到光電信號，并將信號送給放大器，在通過放大器將模擬信號送給8031控制系統(tǒng)，此時小車?yán)^續(xù)行進(jìn)。當(dāng)小車進(jìn)入對管中間時由于小車擋住了光，所以接受三極管不能正常接受信號，從而放大器向8031控制系統(tǒng)送入個低電平，當(dāng)系統(tǒng)收到0信號后控制小車停止行進(jìn)，停止5S后自動返回，重復(fù)之前動作。2.3其余部分模塊的設(shè)計2.3.1起動、停止部分圖2-8啟動、停止按鍵電路圖如圖2-8所示，為兩個啟動、停止按鍵，此兩按鍵都為低電平有效。當(dāng)按下上面一個按鍵后，P1.0置為0，小車開始行進(jìn)。當(dāng)小車在行進(jìn)中按下與P1.1相連的按鍵小車將停止。2.3.2電源模塊如圖所示電路為輸出電壓+5V、輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。+5V部分由電源變壓器B，橋式整流電路D1?D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(LM7805)極為簡捷方便地搭成的。+15伏部分同樣由電源變壓器B，橋式整流電路D1?D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(LM7815)極為簡捷方便地搭成的.220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1?D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。同樣原理可以將220V交流市電通過同一個電壓器，首先轉(zhuǎn)變?yōu)?4V交流電，然后經(jīng)過整流，濾波，再將此直流電流經(jīng)過LM7815的穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)變成+15V的交流電，以供步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動使用。新圖2-92.3.3小車實體元件安裝圖由于玩具電動車安裝傳感器不方便，且負(fù)載能力差，不易調(diào)速，所以采取l了自制電動車的方案。如圖12所示。電測止塊光檢停模光示塊聲提模衡M測塊平位檢模片幾制統(tǒng)單和控系源塊進(jìn)機(jī)盤入電模步機(jī)動塊驅(qū)模電測止塊光檢停模3.軟件設(shè)計3.1主控制部分的設(shè)計以下部分具體介紹了本設(shè)計中的軟件設(shè)計的思路及設(shè)計點(diǎn)，通過此部分的設(shè)計系統(tǒng)能夠完成設(shè)計要求中的功能及發(fā)揮部分要實現(xiàn)的功能控制部分的程序在基本要求中主要完成的是通過檢測信號使小車能自動在B點(diǎn)停止，并延時5S自動返回至A點(diǎn)，在發(fā)揮部分中，則是完成從A點(diǎn)出發(fā)，直到小車接收到平衡傳感器傳來的信號，停止在平衡位置。如圖3-1所示，程序開始后啟動鍵沒按下的話小車等待，返回上一步，如果按下了啟動鍵下車開始前進(jìn)。平衡檢測儀檢測平衡，當(dāng)檢測到平衡信號后系統(tǒng)調(diào)用子程2,完成子程后繼續(xù)前進(jìn)，并檢測平衡。如果沒有檢測到平衡信號小車?yán)^續(xù)前進(jìn)。如果RPR220光電對管沒有檢測到終點(diǎn)信號小車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)檢測到終點(diǎn)信號后系統(tǒng)調(diào)用子程1。完成子程1后小車沿原路返回，同時檢測平衡，與來時一樣當(dāng)檢測到平衡信號后系統(tǒng)調(diào)用子程2,完成子程后繼續(xù)返回，并檢測平衡。如果沒有檢測到平衡信號小車?yán)^續(xù)返回。同上如果RPR220光電對管沒有檢測到終點(diǎn)信號小車?yán)^續(xù)返回，當(dāng)檢測到終點(diǎn)信號后系統(tǒng)調(diào)用子程1。子程1完成后檢查停止鍵是否按下，如果沒有小車返回，進(jìn)入下一次循環(huán)運(yùn)行中。如果停止按鍵按下立即停止動作，程序結(jié)束。

圖3-1主流程圖如圖3-2所示，子程開始后小車由A點(diǎn)向B點(diǎn)前進(jìn)，當(dāng)B點(diǎn)光電對光檢測到終點(diǎn)信號單片機(jī)系統(tǒng)P1.3引腳跳轉(zhuǎn)為0，小車停車5S，如果沒有小車?yán)^續(xù)前進(jìn)。當(dāng)5S過后小車由A點(diǎn)駛向B點(diǎn)。當(dāng)A點(diǎn)光電信號檢測到終點(diǎn)信號單片機(jī)P1.4引腳跳轉(zhuǎn)為0，此時結(jié)束程序，如果沒有就繼續(xù)返回，直到B點(diǎn)檢測到終點(diǎn)信號。子程序13-2中斷部分子程序子程序13-2中斷部分子程序3-33.2顯示部分的設(shè)計此部分主要是要求實現(xiàn)小車在小車正常行進(jìn)過程中綠色指示燈亮，當(dāng)蹺蹺板平衡后小車停止，此時紅色指示燈亮，與此同時APR9600播放聲音。并持續(xù)5S。5S后小車?yán)^續(xù)向前，指示燈又轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色燈亮。如下圖3-4所示，子程2開始后首先現(xiàn)場保護(hù)，之后單片機(jī)系統(tǒng)P1.2引腳跳轉(zhuǎn)為1，APR9600開始運(yùn)行，進(jìn)行報聲，同時由綠色LED亮跳轉(zhuǎn)為紅色LED亮。5S后結(jié)束程序。如果不到5S子程繼續(xù)運(yùn)行，知道5S滿后結(jié)束子程。子程序23-4本次設(shè)計完成的是一個步進(jìn)電機(jī)智能小車控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)是要求在單片的控制下使得小車能夠在翹翹板上運(yùn)動，終點(diǎn)能檢測終點(diǎn)位置并停止5S返回。發(fā)揮部分還要求小車能夠自動在翹翹板上自動尋找平衡點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到平衡位置后能夠自動停止5S，并通過語音芯片聲光提示。在這個系統(tǒng)設(shè)計中主要采用的是8031的最小單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其難點(diǎn)在于如何通過檢測部分檢測平衡信號，以及如何將此信號轉(zhuǎn)換成信號輸入STK672-040芯片，用此來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的電動車翹翹板設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、集成手冊以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。通過這次設(shè)計我還感受到了科學(xué)的魅力。自動化是高新技術(shù)的典型代表，他是永無止境的，只會隨著人們不斷的開發(fā)與研究而不停的進(jìn)步。對于同一個系統(tǒng)或是機(jī)器會有很多的方法去實現(xiàn)，而對于這個系統(tǒng)中的每個部分也是有很多的供選擇的方案去實現(xiàn)其功能，所以這就需要人們不停的去研究解決，以便找到最好的解決方案。因此，作為一個當(dāng)代的技術(shù)人員必須具備有勇于探索，思考問題，研究問題，從而解決問題的良好品質(zhì)，也只有這樣才會不斷推進(jìn)社會的發(fā)展。本論文是在導(dǎo)師羅先喜老師的悉心指導(dǎo)以及與伙伴的共同合作下完成的.沒有導(dǎo)師的指引，沒有同學(xué)的幫助與關(guān)心，沒有合作伙伴的一起奮斗，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長肯定會大打折扣。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。論文工作的每一步工作都得到了羅老師的無微不至的關(guān)懷，在關(guān)鍵的時候?qū)煘槲抑更c(diǎn)迷津.每一次進(jìn)步也無不是朋友也親人給予我動力。在此，我以這樸素的語言來表達(dá)我對老師、同學(xué)以及朋友衷心的感謝和崇高的敬意。參考文獻(xiàn)【1】丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004【2】曹巖.陳樺.精通Visio2002簡體中文版.西安：西安交通大學(xué)出版社，2003.【3】張偉,王力.ProtelDXP入門與提高.北京：人民郵電出版社,2004【4】何希才.新型電子電路應(yīng)用實例.北京：科學(xué)出版社，2005【5】于海生等.微型計算機(jī)控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1999.3【6】高峰.單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004【7】蘇遠(yuǎn)平，基于TMC428的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計.電腦知識與技術(shù)2009.9【8】牟愛霞.工業(yè)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2005.7【9】劉涇.電氣及自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計寶典.西安電子科技大學(xué)出版社【10】程數(shù)康，劉寶延.步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2007【11】Intel.PeripheralDesignHandbook[M].1981【12】NationalSemiconductor.DataConversion/AcquisitionDataBook[M].1980【13】Vizimuller,P.’RFdesignguide-systems,circuits,andequations5(Artechhouse,Boston:MA,1995【14】R.Dye,"Visualobject-orientatedProgramming”；Dr.DobbsMacintoshJournal,Sept.1s(1991)【15】Yang.Y,Yi.J.Woo,YY.,andKim.B:"Optimum.Designforlinearitya