基于單片機電動智能小車設(shè)計資料

80C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好(1)通過編程來控制小車的速度；(2)傳感器的有效應用；(3)新型顯示芯片的采用.第一章前言第二章方案設(shè)計與論證一直流調(diào)速系統(tǒng)(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。路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設(shè)計中采用了常用的雙極是由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)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(2cm寬的黑線),玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要。和74LS14施密特觸發(fā)器整形后送單片機控制。照時，單片機控制直行。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圖2.2電動車的方向檢測電路(b)圖2.3前行與倒車控制電路個信號電壓Ui和一個參考電壓Ur進行比較，在Ui>Ur和Ui<Ur兩種不同情況下，電壓比較器輸出兩個不同的電平，即高電平和低電平。而Ui變化經(jīng)過Ur時，比較器的(1)工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。放大、運算電路為了實現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿足(2)非線性。由于比較器中運放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的(3)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)，因此它相輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應的輸入電壓值(閾值)來分析輸(1)盡可能使輸入信號接近理想情況，使它在閾值附近的變化接近理想階躍(2)選用集成電壓比較器。成運放內(nèi)部的管子進入深飽和區(qū)。具體措施多為在集成運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電壓比較器電路只要外加觸發(fā)信號的幅值增加到足夠大，它就從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀2.行車距離檢測比擬的優(yōu)點，故采用紅外光電碼盤測速方案。具體電路同圖2.5行車距離檢測電路圖2.5行車距離檢測電路周長為記數(shù)的單位，最好取有效值為單一的數(shù)值(如本設(shè)計中采用0.1米),精度根合器的位置關(guān)系，即可計算出玩具車的行駛方向(前進或后退)。起停、避障、位移、檢測Pp2NTO噩時間、里程顯示時鐘電路9復位電路圖2.6系統(tǒng)原理圖第三章硬件設(shè)計2數(shù)據(jù)存儲器3程序存儲器5定時器/計數(shù)器6串行口為4個并行8位I/0口。8特殊功能寄存器共有21個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一些值得一提的是該單片機CPU中的位處理器，它實際上是一個完整的1位微計算機，這個一位微計算機有自己的CPU、位寄存器、I/0口和指令集。1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。MCS-51單片機中8位機和1位機的硬件資源復合在一起，二者相輔相承，它二最小應用系統(tǒng)設(shè)計用80C51單片機構(gòu)成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機如圖3.180C51單片機最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一(1)有可供用戶使用的大量I/0口線。(2)內(nèi)部存儲器容量有限。(3)應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。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單片機時C取22uF,R取1KΩ。圖3.280C51復位電路三前向通道設(shè)計(1)傳感器的比較3傳感器類型超聲波視覺價格相合理，夜間不受影響測量范圍小，對天氣變化敏感。不能直接測量距離，算法復雜，處理對水、灰塵、燈光敏感。價格貴(2)超聲波障礙檢測4四后向通道設(shè)計(1)小信號輸出、大功率控制。根據(jù)目前單片機輸出功率的限制，不能輸出控制對(2)是一個輸出通道。輸出伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制信號，而伺服驅(qū)動系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋(3)接近控制對象，環(huán)境惡劣?？刂茖ο蠖酁榇蠊β仕欧?qū)動機構(gòu)，電磁、機械干/模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號。(1)功率驅(qū)動。將單片機輸出信號進行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動的功率要求。(2)干擾防治。主要防治伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過信號通道、電源以及空間電磁場對計算(3)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。對于二進制輸出的數(shù)字量采用D/A變換器；對于頻率量輸出則可(5)低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達20000左右。五顯示電路設(shè)計離原理圖如圖1.圖3.5EM78P458的管腳管腳a、b、c、d、e、f、g、dp分別接680歐電阻后與四位八段數(shù)碼管5461中串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。顯示驅(qū)動器支持動態(tài)顯示，其顯示功能如表4.2真值表所示，0000-1001顯示從0-9數(shù)字，1010是未進位時是小數(shù)點清位，1011是進位后加小數(shù)點，1100-1111是八dd26do4圖3.6EM78P458集成顯示電路表4.2真值表顯示000000001100102001130100401015011060111710008100191010清小數(shù)點1011加小數(shù)點1100al選通1101a2選通1110a3選通1111a4選通第四章軟件設(shè)計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)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。軟件流程如圖4.1流程圖所示：圖4.1流程圖初始化初始化開關(guān)是否按下?Y低速行駛是否遇到黑線?Y計時開始計里程開始高速行駛是否偏離?Y轉(zhuǎn)向子程序N是否有障礙?Y避障子程序N是否有光源?Y駛向光源NN是否檢測到黑線?YNN四軟件抗干擾技術(shù)關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開關(guān)、操作按鈕、電氣觸點等，對這些信號的采集不能用多次平均的方法信號超過8個，可按8個一組進行分組處理，也可定義多字節(jié)信息暫存區(qū)，按類似方法處理。在滿足實時性要求的前提下，如果在各輸出設(shè)備是電位控制型還是同步鎖存型，對干擾的敏感性相對較大。前者有良好的抗‘毛刺’干擾能力，線上出現(xiàn)干擾時，它就會盲目鎖存當前的數(shù)據(jù)，也不管此時數(shù)據(jù)是否有效。輸出設(shè)備和慣性(響應速度)與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。慣性大的輸出設(shè)備(如各類電磁執(zhí)行機構(gòu))對‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。慣性小的輸出設(shè)備(如通行口、顯示設(shè)備)耐受能力就小一些。在軟件上，最為有效的方法就是重復輸出同一個數(shù)據(jù)。只要有可能，其重復周被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。當CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當當彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。錯的機會就更大。因此，我們應多采用單字節(jié)指令(NOP)或?qū)巫止?jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確軌道。在某些的指令前也可插入兩條NOP指令，以保證正確執(zhí)行。指令指令冗余使彈飛的程序安定下來是有條件的。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行就是一套引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的NOPNOPCD4060是帶震蕩器的14位計數(shù)器，由該芯片構(gòu)成的看門狗電路如圖4.2看門狗電路圖所示。4060記數(shù)頻率由R?和C?決定。設(shè)實際的程序所需工作周期為T,分頻器記滿時間為T’,當T’>T且系統(tǒng)正常工作時，程序每隔T對4060進行掃描一次，分頻且永無記滿輸出信號。如系統(tǒng)工作不正常(如程序跑飛、死循環(huán)等),程序?qū)?060發(fā)不出掃描信號，分頻Ω,R=45Ω,C=1uF,則f=10HZ。4060的振蕩頻率和Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情看門狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數(shù)器充當，因為CPU失控后，可能會修改可編程器件參數(shù)4060的RST線上阻容組成的微分電路很重要，因為掃描輸入信號是CPU產(chǎn)生的正脈沖，若此信號變“1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上跳沿通過，不會封死4060,看門狗仍能計數(shù)起作用。若沒有微分電路，掃描輸入信號上的“1”狀態(tài)封死4060,使狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動CP4060