電磁感應(yīng)智能小車的設(shè)計-自動化控制論文

北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）

緒論隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對生活的要求越來越高，特別是對交通工具的智能方面的要求，除此之外，隨著在企業(yè)中越來越追求工作效率和生產(chǎn)成本，迫切的要求以最低的成本生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品，在這種種的社會的條件下，人們越來越重視機器智能方面的研究，在眾多的研究當(dāng)中，交通工具的智能研究就是其中的一個熱點問題，而智能小車的研究就是一個很好的代表。所謂的智能小車，就是集路面環(huán)境探測、衛(wèi)星導(dǎo)航、自動行駛和有自己的決策能力等功能為一體的小車，它綜合運用了計算機、通信、導(dǎo)航和自動化控制等技術(shù)。正因為智能小車的功能強大和比較實用，同時對智能小車的研究有很大的發(fā)展空間，所以智能小車的研究得到了國內(nèi)外科學(xué)家的重點關(guān)注。智能小車的研究是一個很有意思的科研問題，得到了很多大學(xué)生的關(guān)注，他們在學(xué)校期間學(xué)習(xí)很多與之相關(guān)的知識，同時做很多與之相關(guān)的實驗?，F(xiàn)在國內(nèi)的很多電子設(shè)計大賽都有與智能小車相關(guān)的題目，在大賽中設(shè)計出來的這些小車能實現(xiàn)很多方面的功能，例如避障、循跡等。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了智能小車的左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止等功能，在一個交變磁場為引導(dǎo)信號道路中，根據(jù)電感線圈的路徑識別模塊，單片機得到采集到的信號，通過采集到的信號來改變輸出的PWM波的占空比，從而使兩個直流電機的轉(zhuǎn)速不相同，來控制小車的運行方向。程序采用了C語言進(jìn)行設(shè)計，主程序采用了循環(huán)模式的設(shè)計，子程序則為功能模塊設(shè)計，由主程序進(jìn)行調(diào)用。設(shè)計方案介紹本論文主要對智能小車軟件系統(tǒng)進(jìn)行了研究。整個硬件系統(tǒng)由路徑檢測系統(tǒng)和單片機最小系統(tǒng)組成。論文首先對檢測系統(tǒng)作了詳細(xì)的分析，接著對單片機最小系統(tǒng)的各個組成部分作了詳細(xì)的說明，同時在論文中對所用到的傳感器，電機等闡述了其原理。系統(tǒng)整體設(shè)計基于單片機的控制，由單片機作為主控制器進(jìn)行各部分的協(xié)調(diào)工作，在熟悉硬件的基礎(chǔ)上編程實現(xiàn)軟件功能。本系統(tǒng)先簡單介紹智能小車系統(tǒng)的構(gòu)成與特性，再詳細(xì)講述基于AT89S52單片機的智能小車系統(tǒng)的軟件功能的設(shè)計與實現(xiàn)。第1章硬件方案介紹整個硬件系統(tǒng)由路徑檢測系統(tǒng)和單片機最小系統(tǒng)組成，路徑檢測系統(tǒng)檢測到磁場的變化情況，以信號的形式傳送給單片機，單片機最小系統(tǒng)接收并處理檢測系統(tǒng)傳送過來的信號，把處理好的信號后采取PWM調(diào)速法來改變直流電機的轉(zhuǎn)速，從而控制小車的行駛。小車識別硬件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖1.1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)路徑檢測系統(tǒng)是整個小車硬件系統(tǒng)的前端部分，是比較重要的一部分，不可缺少的。在整個系統(tǒng)中，路徑檢測部分能否準(zhǔn)確的檢測到磁場傳感器傳來的信號，對小車的行駛來說是很重要的。如果路徑檢測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的檢測到信號，并且及時的反饋給單片機系統(tǒng)，這樣的話，單片機系統(tǒng)就能及時的處理所接收到的信號，同時將所處理好的信號傳輸給直流電機，從而控制小車避開前進(jìn)方向。因而路徑檢測系統(tǒng)中傳感器的選擇是很重要的，傳感器選擇的好的話，會對設(shè)計的結(jié)果有很大的幫助。第1.1節(jié)路徑識別模塊用兩個10mH的電感線圈置于車模頭部作為確定小車位置的傳感器，即雙水平線圈方案。使用兩個線圈，分別裝在小車前方兩側(cè)，順著電流方向豎直放置線圈，此時線圈中的感應(yīng)電動具有勢分布簡單，衰減快，遠(yuǎn)處對近處的干擾小的特點，所以非常適合作為采集信號的傳感器。用一根導(dǎo)線產(chǎn)生20KHZ100mA的交變磁場，然后使小車沿著引導(dǎo)線信號的道路行走。根據(jù)電磁學(xué)，在導(dǎo)線中通入按正弦規(guī)律變化的電流，導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生變化的磁場，且磁場與電流的變化成一定的規(guī)律。如果在此磁場中置一由線圈組成的電感，則該電感上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，且該感應(yīng)電動勢的大小和通過線圈回路的磁通量的變化率成正比。由于在導(dǎo)線周圍不同位置，磁感應(yīng)強度的大小和方向不同，所以不同位置上的電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也應(yīng)該是不同。據(jù)此，則可以確定電感的大致位置。靠近磁場的地方磁感應(yīng)強度越高，遠(yuǎn)離磁場的地方磁感應(yīng)強度越低。用兩線圈采集到的感應(yīng)電壓對小車的位置做出判斷。對于弧形導(dǎo)線若選用左側(cè)線圈電壓減去右側(cè)線圈電壓，若這個差為正值則說明小車已經(jīng)偏離直線向左側(cè)轉(zhuǎn)彎，且這個值越大說明偏左越厲害；同理可得，若選用右側(cè)線圈電壓減去左側(cè)線圈電壓，若這個差為正值則說明小車已經(jīng)偏離直線向右轉(zhuǎn)彎，且這個值越大說明偏右越厲害。對于直導(dǎo)線，即左側(cè)線圈電壓和右側(cè)線圈電壓的值差不多，則小車沿著直線向前行走。不同的線圈軸線擺放方向，可以感應(yīng)不同的磁場分量。在車模前上方水平方向固定兩個相距L的線圈，兩個線圈的軸線為水平，高度為h，為了討論方便，我們在跑道上建立如下的坐標(biāo)系，假設(shè)沿著跑道前進(jìn)的方向為z軸，垂直跑道往上為y軸，在跑道平面內(nèi)垂直于跑道中心線為x軸。xyz軸滿足右手方向。假設(shè)在車模前方安裝兩個水平的線圈。這兩個線圈的間隔為L，線圈的高度為h，參見下圖5所示。左邊的線圈的坐標(biāo)為（x,h,z），右邊的線圈的位置(x-L,h,z)。由于磁場分布是以z軸為中心的同心圓，所以在計算磁場強度的時候我們僅僅考慮坐標(biāo)(x,y)。由于線圈的軸線是水平的，所以感應(yīng)電動勢反映了磁場的水平分量。根據(jù)公式可以知道感應(yīng)電動勢大小。圖1.2感應(yīng)線圈的布置方案令h=10cm,x∈(?30,+30)cm，可以根據(jù)公式計算出感應(yīng)電動勢我們使用相距水平長度為L的兩個感應(yīng)線圈，并計算兩個線圈感應(yīng)電動勢的差值：下面假設(shè)L=30cm，計算兩個線圈電動勢差值dE。當(dāng)左邊線圈的位置x=30的時候，此時兩個線圈的中心恰好處于跑道中央，感應(yīng)電動勢差值dE為0。當(dāng)線圈往左偏移，x∈(15,30)，感應(yīng)電動勢差值小于零；反之，當(dāng)線圈往右偏移，x∈(0,15)，感應(yīng)電動勢大于零。因此在位移0～30cm之間，電動勢差值dE與位移x是一個單調(diào)函數(shù)?？梢允褂眠@個量對于小車轉(zhuǎn)向進(jìn)行負(fù)反饋控制，從而保證兩個線圈的中心位置跟蹤賽道的中心線。通過改變線圈高度h,線圈之間距離L可以調(diào)整位置檢測范圍以及感應(yīng)電動勢的大小。第1.2節(jié)電機驅(qū)動模塊一般來說控制器、功率變換器和電機三個部分組成了電動小車的驅(qū)動系統(tǒng)。由于小車的驅(qū)動不但要求電機驅(qū)動系統(tǒng)具有很寬的調(diào)速范圍和高可靠性的性能，還有就是電機的轉(zhuǎn)速要受電源功率的影響，就要求驅(qū)動具有寬的高效率區(qū)。直流電機的控制比較簡單，性能比較出眾，而且直流電源也比較容易實現(xiàn)。所以本設(shè)計的驅(qū)動選用了兩個直流電機,分別驅(qū)動兩側(cè)的小車履帶,同時也使小車能夠方便的達(dá)到轉(zhuǎn)彎的目的。采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強，采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路。用單片機控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。現(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。圖1.3H橋式驅(qū)動電路L298N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動電路，從而可以采用L298N電路來驅(qū)動電機。通過單片機給予L298N電路PWM信號來控制小車的速度，起停。圖3.4L298N引腳圖圖1.5電機驅(qū)動電路第1.3節(jié)傳感器放大模塊在設(shè)計該放大電路中,采用兩級級聯(lián)放大:第一級選擇高精度斬波穩(wěn)零運算放大器TLC2652作為小信號的放大。第二級主要由運放OP07構(gòu)成,作為信號的二級放大及濾波。前置放大電路如圖1.6所示?？梢钥闯?TLC2652構(gòu)成差分放大電路。從TLC2652輸入端看進(jìn)去,電橋電路可用圖1.7等效示意圖(虛線部分)來描述,等效于在放大器反相端和同相端各接R=500歐的一個電阻;為了提高電阻的精度和共模抑制比,R2和R3選用精密電阻且取R19=R18=39K,因此理論上閉環(huán)放大倍數(shù)約為a=R3/R=39000/500=78倍;C2、C3用來濾除信號上的高頻噪音;記憶元件C4和C5使用絕緣電阻很高的聚酯薄膜電容器,容量為0.1μF。電容的一端接到CXA或CXB引腳,另一端接至VDD-引腳;TLC2652在作直流微弱信號放大時,為了進(jìn)一步減少交流信號干擾,在輸出端加接一個低通濾波電容C6,容量為1μF,用以濾除輸出信號中的交流成分,使輸出信號更加平穩(wěn);總之,為了保證放大器的精度,一是負(fù)反饋電阻必須有足夠的精度,采用精密電阻,且電路的閉環(huán)增益不能太大;二是必須提高印制板的質(zhì)量,防止印刷板表面的漏電流;三是注意合理布線。圖1.6前級放大電路圖1.7前級放大電路等效圖1.8后級放大電路第二級放大電路完成信號的二次放大和低通濾波的作用。后級放大電路如圖1.8所示:圖中運放OP07構(gòu)成了反相放大電路,U1是經(jīng)TLC2652放大之后的電壓,理論上此放大電路的放大倍數(shù)為b=R1/R3=30k/1k=30倍。C3、R1構(gòu)成RC低通濾波網(wǎng)絡(luò),其電路截止頻率為f=1/2π*R22*C13=1/2π*30K*0.01μ=530Hz,符合設(shè)計要求(有用信號頻率范圍主要集中在0~500Hz);管腳7和4分別接一個0.1μF的瓷片電容,用來濾除高頻成分;為了減少失調(diào)電流[6],3腳接R2(其阻值約為R1和R3的并聯(lián)值1K);OUT端出來的信號送A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換完成送CPU進(jìn)行數(shù)字信號處理。第2章軟件方案介紹C語言：是計算機程序設(shè)計語言，既具有高級語言的特點，有具有匯編語言的特點，是一種中級語言。因為C語言的功能很強大，所以C語言發(fā)展非?？?，C語言成為現(xiàn)在最受歡迎的編程語言之一。C語言有以下優(yōu)點：①C語言是結(jié)構(gòu)化語言，結(jié)構(gòu)化使得程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試；②C語言功能齊全，具有多種數(shù)據(jù)類型，使得程序效率更高；③C語言有很好的移植性，編好的C語言程序，能很好的下載到不同的芯片，沒有什么兼容性的問題，不需要重新再編寫程序?？偟膩碚f，就是C語言功能比較強大，又通俗易懂，所以在編程的時候，選擇C語言來編程。第2.1節(jié)單片機介紹圖2.1STC12C60S2引腳圖STC12C60S2單片機指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。STC12C60S2單片機的工作電壓為5.5V-3.4V，工作頻率范圍0-80MHz，程序存儲器flash容量為8KB，隨機存儲器RAM空間為512字節(jié)，完全滿足設(shè)計溫度控制系統(tǒng)的要求。所以本設(shè)計采用STC12C60S2單片機為核心控制器主控單元的一個最小系統(tǒng)。該最小系統(tǒng)包括：復(fù)位電路、電源電路、時鐘電路。C3與R1組成單片機的復(fù)位電路。復(fù)位時單片機執(zhí)行初始化操作，復(fù)位后PC初始化為0000H，使得單片機程序從OUT單元開始執(zhí)行，從成本與效益考慮本系統(tǒng)采用由簡單的RC電路構(gòu)成的復(fù)位電路。時鐘頻率是單片機每個功能部件的運行基準(zhǔn)，有了這個基準(zhǔn)單片機才能有條有理的一拍一拍地工作，因此，時鐘直接關(guān)系到單片機的運行速度，時鐘電路的工作質(zhì)量也直接關(guān)系到單片機系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。本設(shè)計選用的是22.1184MHZ的晶體振蕩器（簡稱晶振），這樣是為了方便計算波特率。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)得到的時鐘頻率也就越高，單片機執(zhí)行指令的速度也就越快。第2.2節(jié)控制器系統(tǒng)本方案基于模塊化思想，采用STC89C52單片機作為控制核心，該MCU是宏晶推出的性價比極高的單片機，具有8k以上的大容量ROM可供程序編寫，這極大方便了液晶這樣需要大容量信息存儲的硬件的使用。而這款基于MCS-51內(nèi)核的單片機支持ISP下載，在工作時可以不分頻，速度是加同樣晶振的普通51的12倍，況且這種單片機的功耗又很低，能夠滿足本設(shè)計的需求。主板承擔(dān)著整部賽車各類電源的提供以及信號采集控制任務(wù)，主要由各類電源電路和單片機系統(tǒng)與接口電路組成。該系統(tǒng)主要用到的是單片機，所以主要的部分是系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖如：

第3章系統(tǒng)控制軟件設(shè)計根據(jù)軟件設(shè)計方案，整個軟件采用模塊化設(shè)計，各功能部分均設(shè)計為子程序模塊，各功能的實現(xiàn)是通過主程序調(diào)用子程序或子程序調(diào)用子程序完成的。整個程序由以下部分組成：（1）、主程序：主程序是整個程序的主體，包括單片機內(nèi)存單元以及各個I/O口的初始化,主要有相關(guān)標(biāo)志位，暫存單元，顯示緩沖區(qū)的清零，中斷向量入口地址，中斷優(yōu)先級，堆棧指針的設(shè)置，以及對子程序的調(diào)用等。（2）、中斷服務(wù)程序：利用了定時器模擬PWM波輸出，并定義了小車運行時間。（3）、控制程序：控制小車前進(jìn)的方向。第3.1節(jié)主程序設(shè)計主程序是整個軟件流程核心，它起到串聯(lián)各功能模塊的作用，各功能部分的執(zhí)行都采用子程序調(diào)用的方式來實現(xiàn)。另外主程序還負(fù)責(zé)對一些標(biāo)志、狀態(tài)、符號地址進(jìn)行定義和設(shè)置初始化值，以便在程序運行中使用和判斷。主程序采用循環(huán)結(jié)構(gòu)的方式設(shè)計，在系統(tǒng)上電以后先系統(tǒng)的復(fù)位工作。圖3.1軟件系統(tǒng)的主結(jié)構(gòu)圖main() { EA=1;//開中斷 ET0=1; //開T0中斷 TMOD=0x02; //8位重裝 TL0=0xfc; TH0=0x18; TR0=1; While(1) { Temp=P3&0x0f; switch(temp)//檢查磁場傳感器傳來的接口狀態(tài) { case0x00:do { stop();//小車停止 }while(temp!=0);break; case0x03:do { left();//小車向左轉(zhuǎn) }while(temp!=0);break; case0x0b: do { Left1()//小車小幅度向左轉(zhuǎn) }while(temp!=0x01);break; case0x0d: do { right();//小車向右轉(zhuǎn) }while(temp!=0x02);break; case0x0c: do { Right1();//小車小幅度向右轉(zhuǎn) }while(temp!=0x04);break; case0x0f:do { head();//小車前進(jìn) }while(temp!=0);break; } head(); }}第3.2節(jié)中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中定義了定時器變量sum，計數(shù)器變量count，當(dāng)進(jìn)一次中斷，計數(shù)器變量自加一，當(dāng)?shù)扔谌謪^(qū)定義的脈寬變量width值時，把輸出PWM口置為0，count繼續(xù)自加一，當(dāng)?shù)扔谌謪^(qū)定義的頻率變量fre值時，把輸出口PWM置1，這樣就完成了一個周期的輸出方波，每次只用控制width值就能改變占空比大小的輸出，進(jìn)而控制小車的方向。而每次進(jìn)中斷，定時器變量也自加一，當(dāng)加到等于全局區(qū)定義的定時器值時就中斷服務(wù)程序，并把輸出口置為低電平，小車停止前進(jìn)。流程圖如下：圖3.2中斷服務(wù)程序流程圖相關(guān)程序如下：VoidT0-ISR()interrupt1{ Staticintcount;//計數(shù)器變量 Intsum=0; //定時器變量 Count++; Sum++; If(sum==sum1)//判斷小車是否到停止條件 { EA=0;//關(guān)閉中斷 PwmR=0;//輸出口置為低電平 PwmL=0} If(count==widthR) Pwmr=0; If(count==widthL) Pwml=0; If(count==fre) { Count=0; PwmR=pwmL=1;}}其設(shè)計原理如下圖：圖3.3定時器模擬PWM波利用定時器/計數(shù)器計數(shù)，當(dāng)計到等于脈寬變量值width時，PWM口置為低電平，當(dāng)計到等于頻率變量值fire時，PWM口置為高電平，如圖所示，當(dāng)我改變width值的大小時，就可以改變該占空比大小。PWM調(diào)速原理：脈沖寬度調(diào)制（PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。它是一種是對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的來計算方波的占空比，用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。但PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。第3.3節(jié)控制程序設(shè)計控制程序設(shè)計主要是小車路徑的抉擇，在接到單片機的處理命令后控制程序控制著小車所做的舉動，包含了4個動作，其中head（）函數(shù)功能是向前走，left（）函數(shù)功能向左走，right（）函數(shù)功能是向右走，stop（）函數(shù)功能是停止前進(jìn)。在程序中定義了兩個width變量來控制輸出占空比大小，一個控制左輪，一個控制右邊輪，所以只用改變width的值就能決定小車的方向，下圖為輸出端口與小車行走情況：圖3.4輸入端口電壓與小車行走情況的關(guān)系P0.0-P0.7口為8位數(shù)據(jù)口和輸出低8位地址復(fù)用口。選擇其中的P0.2和P0.7口作為PWM波的輸出口。分別在兩個口各接一個光電耦合器，用于隔離單片機控制電路和驅(qū)動電路，防止干擾的產(chǎn)生。而P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分別為RXD串行接受端、TXD串行發(fā)送端、INT0外部中斷0請求端、INT1外部中斷1請求端?，F(xiàn)在接著電磁感應(yīng)路徑識別模塊的4個輸出端，都用于接收采集到的信號，然后處理采集到的信號。經(jīng)過檢波、濾波、放大后的線圈采集到的電壓信號與3個電阻R11、R12、R13分壓后的電壓相比較，得到需要采集的信號，產(chǎn)生的是高低電平，輸入單片機的P3.0-P3.3口，來控制單片機輸出PWM波的占空比，來控制直流電機的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制小車的轉(zhuǎn)向。voidleft() { WidthL=15; WidthR=20; }voidright() { WidthR=15; widthL=20;}voidstop() { WidthR=0; WidthL=0;}voidhead() { WidthR=20; Widthl=20;}第4章調(diào)試與檢測調(diào)試與檢測是應(yīng)用開發(fā)電子領(lǐng)域中必不缺少的實踐環(huán)節(jié)，單片機的開發(fā)也是一樣。若在具體的工程實踐中，因為方案錯誤并進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)設(shè)計，會浪費更多的時間和資金，應(yīng)此，進(jìn)行軟件的模擬與仿真是非常有必要的。對結(jié)果的數(shù)據(jù)分析關(guān)系到系統(tǒng)的參數(shù)是否正確，通過檢測分析能夠及時的更正發(fā)生的錯誤以避免造成不必要的麻煩。第4.1節(jié)控制程序設(shè)計單片機開發(fā)，除必要的硬件外，軟件也是不能分開的。通過編譯軟件將源代碼編譯變?yōu)闄C器碼，早期單片機的匯編軟件有A51等，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，由早期的匯編語言開發(fā)逐漸演變到現(xiàn)在的高級語言開發(fā)。同時單片機的開發(fā)軟件也在不斷更新發(fā)展，其中KeilC51軟件是目前最流行的用于開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件。KeilC51提供了包括庫管理、連接器、宏匯編、C編譯器和一個功能強大的仿真調(diào)試系統(tǒng)等，它通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些組件結(jié)合在一起，全Windows界面，生成目標(biāo)代碼的效率非常高，是一種非常實用的軟件。Keil軟件的優(yōu)點：容易上手，編程操作簡單；支持許多內(nèi)部函數(shù)，內(nèi)部函數(shù)產(chǎn)生代碼來完成庫函數(shù)，執(zhí)行速度很快，效率也很高。另外一款用于硬件仿真的軟件ProteusISIS是Labcenter公司推出的電路實物分析仿真系統(tǒng)，可仿真各類電路及IC，并全面支持單片機系統(tǒng)。它的元件庫種類齊全，使用方便，是一款人們普遍使用的的專業(yè)單片機軟件仿真系統(tǒng)。其主要的特點有兩個：一是能夠?qū)討B(tài)元件的實時仿真，同時使得系統(tǒng)更具真實性；二是集成了虛擬工具箱的功能，虛擬工具能夠與仿真系統(tǒng)同時進(jìn)行，使測量更加方便而準(zhǔn)確。本系統(tǒng)使用C語言編程，采用Keiluversion3編譯器進(jìn)行源程序編譯，結(jié)合硬件電路的設(shè)計制作使用ProteusISIS硬件仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)與仿真測試。調(diào)試過程分模塊進(jìn)行調(diào)試與仿真，在確保各個模塊無異常情況下進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析對比，改進(jìn)完善程序。第4.2節(jié)控制程序設(shè)計本小節(jié)將介紹在調(diào)試過程中檢測出的問題及分析解決方法。初次調(diào)試程序難免會產(chǎn)生相應(yīng)的錯誤，這就需要耐心的對程序的語法進(jìn)行檢查，如函數(shù)的定義規(guī)則、逗號的使用、花括號的對應(yīng)，以及賦值符號與等號分別。通過修改，編譯全部通過，下一步就是對程序的功能測試。附錄程序清單Intsum1=100000; Intwidth=20; //右輪脈寬Intwidthleft=20; //左輪脈寬Intfre=40; //頻率SbitpwmP0^0;//右輸出口Sbitpwm1P0^1; //左輸出口//傳感器端口sbits1=P3^0;sbitS2=P3^1;sbits3=P3^2;sbitS4=P3^3;main() { EA=1;//開中斷 ET0=1; //開T0中斷 TMOD=0x02; //8位重裝 TL0=0xfc; TH0=0x18; TR0=1; While(1) { Inttemp=P3&0x0f; switch(temp) { case0x00:do { stop(); }while(temp!=0);break; case0x03:do { left(); }while(temp!=0x03);break; case0x0b: do { Left1() }while(temp!=0x0b);break; case0x0d: do { right(); }while(temp!=0x0d);break; case0x0c: do { Right1(); }while(temp!=0x0c);break; case0x0f:do { head(); }while(temp!=0x0f);break; } head(); }}VoidT0-ISR()interrupt1 //中斷服務(wù)程序{ Staticintcount; //計數(shù)變量 Intsum=0; //定時器變量 Count++; Sum++; If(sum==sum1) { EA=0; PwmR=pwmL=0;} If(count==widthL) PwmL=0; if(count==widthR) pwmR=0; If(count==fre) { Count=0; PwmR=pwmL=1;}}voidleft() //向左轉(zhuǎn){ WidthL=15; widthR=20;}voidright() //向右轉(zhuǎn){ WidthR=15; WidthL=20;}voidstop() //停止{ WidthR=0; WidthL=0;}voidhead() //向前走{ WidthR=20; widthL=20;}

參考文獻(xiàn)[1].余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.高等教育出版社.1985[2].楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.高等教育出版社.1985[3].張毅剛.彭喜元.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計.電子工業(yè)出版社.2008.4[4].梅麗鳳.王艷秋.汪毓鐸.張軍.單片機原理與接口技術(shù).北京交通大學(xué)出版社.2005.7[5].劉篤仁.韓保君.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.2003.8[6].李金平.沈明山.姜余祥.電子系統(tǒng)設(shè)計.電子工業(yè)出版社.2007.8[7].馬忠梅.籍順心.張凱.馬巖.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計.航空航天大學(xué)出版社.2008[8].余志生.汽車?yán)碚?機械工業(yè)出版社.2006

致謝緊張、充實而又難忘的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，在大學(xué)四年和撰寫論文期間得到了許多人的幫助，使我終身難以忘懷。輕風(fēng)系不住流云，流云卻帶走了歲月，打開塵封的記憶，往事如風(fēng)卻又歷歷在目，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在這里我首先要感謝這四年來為我授課的各位老師，真心地說一句：你們辛苦了！感謝老師們在我的論文選題、定稿以及中期檢查等方面都給了我精心的指導(dǎo)。您提出的寶貴意見使我在論文選題、撰寫以及修改的過程中，不再像當(dāng)初那樣茫然無措，而是知道自己論文的不足和修改的方向。您正直、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度對我影響頗深，受益匪淺，無論在今后的學(xué)習(xí)還是工作當(dāng)中，我都銘記于心?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進(jìn)電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應(yīng)用MSP430單片機在智能水表