【正文】 位，可進行置位、復位、取反、等于“ 0”轉(zhuǎn)移、等于“ 1”轉(zhuǎn)移且清“ 0”以及 C與可尋址位之間的傳送、邏輯與或等位操作。位處理操作也是通過運算器來實現(xiàn)的。 4)存儲器 單片機內(nèi)部的存儲器分為程序存儲器，標準型 AT89C51 單片機的程序存儲器采用 4KB 的快速寫存儲器 FLASH MEMORY,程序和擦除完全是電器的實現(xiàn)，編程和擦寫速度快，可以使用通過的編程器脫機編程，也可在線編程。 FLASH 的應用成為 AT89 系列單片機的顯著的特點之一，在單片機中，用隨機存儲器 RAM 來程序運行之間的工作變量和數(shù)據(jù)，所以又稱為數(shù)據(jù)存儲器。一定容量的 RAM 集成在單片機內(nèi)，提高可單片機的運行速度，也降低了功耗。 5）串行口 AT89C51 單片機是由一個全雙工的串行接口，以實現(xiàn)單片機和其他數(shù)據(jù)設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，即可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 6）中斷控制系統(tǒng) AT89C51 的中斷功能較強，以滿足控制應用的需要。 80c51 共有 5哥中斷源，既有中斷 2個，定時 /計時中斷 2 個，串行口中斷 1 個，全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。 單片機要想工作要有一個外部的時鐘源，這個時鐘源由外部晶振產(chǎn)生， 就能構(gòu)成自激振蕩電路。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。電容器主要起頻率微調(diào)作用，電容值可選取適當值時可以使震蕩電路產(chǎn)生諧振。 畢業(yè)設計說明書（論文） 6 復位電路 復位電路包括上電復位和手動復位兩部分， AT80C51 系列單片機多為高電平復位，也就是說 RST 腳上只要有 持續(xù)兩個機器周期以上的高電平就能使單片機復位，因此上電復位的原理就是利用電容充電的一段時間將復位腳拉至高電平，使單片機完成復位，保證單片機正常工作 。 電源電路 電源電路由穩(wěn)壓電源的輸出電壓 UO（或電壓可調(diào)范圍 UOmin~ UOmax）和最大輸出電流 IOmax是它的特性指標，這兩個指標決定了該電源的適用范圍，同時也決定了穩(wěn)壓器的特性指標以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電容。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標，它們決定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系數(shù)和濾波電容的選擇。 因為系統(tǒng) 是由單片機直接控制處理，其穩(wěn)定的電壓對單片機來說是十分重要的 ,穩(wěn)壓電源可以使系統(tǒng)能正常的工作。為了改善波紋特性 ,在穩(wěn)壓電源的輸入端加接電容。 三腳穩(wěn)壓塊選擇：該裝置中的穩(wěn)壓塊選用 LM7809 集成穩(wěn)壓塊。下面介紹LM7809 的技術(shù)參數(shù)。 (所圖 4所示 ) 圖 4 電源電路 LM7809 系列集成穩(wěn)壓塊主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓： DC3V～ 35V；最大輸出電流： 。 LM7809 系列穩(wěn)壓塊封裝： 1 腳為輸入端 ， 2 腳為公共端 ， 3 腳為輸出端。注意事項：引腳不能接錯，公共端不能懸空；為防止過熱應安裝散熱片，其內(nèi)部原理圖 如圖所示，按圖我們來分析其原理：在本設計中應輸出電壓為Vo=5V，則當 Vo＞ 5V 時， T2 的 b 極電壓上升，進而 T2 的 c 極電壓下降，進而T1 的 b 極電壓下降 ,進而 T1 的 Vce 極電壓上升，進而 Vo 趨于 5V；反之當 Vo＜5V 時亦然。 電機驅(qū)動電路設計 小車電機以兩直流電動機為主驅(qū)動，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用電機驅(qū)動芯片。 L293D 是著名的 SGS 公司的產(chǎn)品。為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，設計用來接收 DTL 或者 TTL 邏輯電平，驅(qū)動感性負載 (比如繼電器，直流和步進馬達 )，和開關(guān)電源晶體管 。內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 L293D 可直接的對電機進行控制，無須隔離電路。通過單片機的 I/O 輸入改變芯片控制端畢業(yè)設計說明書（論文） 7 的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對應的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應的動作，有效控制電機運動。 通過單片機的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對應的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應的動作，有效控制電機運動。 L293D 芯片中 J16 和 J17 控制左邊電機， J18 和 J19 控制右邊電機。取左邊電機為例，當 J16 輸入數(shù)字電平“ 1”， J17 輸入數(shù)字 電平“ 0”時實現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當 J16 輸入數(shù)字電平“ 0”， J17 輸入數(shù)字電平“ 1”時實現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當 J16 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”， J17 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”時實現(xiàn)停止；最后結(jié)合左右電機通過單片機共同實現(xiàn)小車的前后左右四個方向行駛。 軌跡電路設計 方案一： 采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。 由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差，所以放棄該方案。 方案二：利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)境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到障礙物上面時，光線 發(fā)射較弱。因此光敏電阻在障礙物上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(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。 方案三 : 采用反射式紅外線光電傳感器 。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收；如果遇到障礙物則紅外光被吸收，電動小車上的接收管接收不到紅外光。單片機根據(jù)是否收到反射回來的紅外光來確定障礙物的位置，從而控制小車的行走路線。 采 用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信號進行隔離。 紅外線光電傳感器的特點是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。它的外圍電路簡單。因此本方案易于實現(xiàn)，也比較可靠。 所以本設計 采用方案三。 軌跡探測電路根據(jù)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)射一定強度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導通，發(fā)出一個電平跳變信號。 當小車在行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號， 經(jīng) 反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，光敏三極管將導通， 輸出低電平，經(jīng) LM306電壓比較器送單片機控制。 當小車行駛到障礙物引導線時，紅外線信號被障礙物吸收后，光敏三極管截止，輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機 I/O口，當 I/O 口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的障礙物引導線吸收了，表明小車處在障礙物的引導線上；同理，當I/O 口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。即 當小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到障礙物時輸入電平為高電平，反之為低電平。 為了 保證小車沿一邊行駛，采用了兩個檢測器并行排列，左右方向都可以進行控制，控制精度得以提高。在小車行走過程中， 結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡。 如果左方向偏離，則右側(cè)的探頭就會檢測到障礙物，把信號傳送到單片機，進行處理校正?？刂破湎蛴肄D(zhuǎn)；如果右方向偏離，則左側(cè)的探頭就會檢測到障礙物，把信號傳送到單片機，進行處理校正?？刂破湎蜃筠D(zhuǎn)。從而保證畢業(yè)設計說明書（論文） 8 小車行駛。 障礙物檢測電路設計 方案一 :采用激光傳感器探測障礙物。 該傳感器能非常準確地測出障礙物的存在，但價格高，處理復雜，不符合該設計的要求。 方案二 : 采用超 聲波探測障礙物。 本設計應用超聲波探測電路探測障礙物（方案 2）。該電路分為超聲發(fā)射電路，超聲接收電路和信號處理電路。 AT89C51 單片機的超聲波測距儀 超聲波測距儀主要以單片機 AT89C51 為核心，其發(fā)射器是利用壓電晶體的諧振帶動周圍空氣振動來工作的 .超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時 ，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/ s，根據(jù)計時器記錄的時間 t ，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 s，即 s=340 t/2， 這就是常用的時差法測距。 在測距計數(shù)電路設計中，采用了相關(guān)計數(shù)法，其主要原理是：測量時單片機系統(tǒng)先給發(fā)射電路提供 20個左右的脈沖信號，單片機計數(shù)器立即計數(shù)；當信號發(fā)射一段時間后，若單片機收到外中斷 1的信號，則計時成功。若沒有收到信號就重新發(fā)射信號一次，直到收到脈沖信號，計數(shù)器停止計數(shù)。 考慮到在測障過程中小車車速及反應調(diào)向速度的限制，小車應在距障礙物40CM 的范圍內(nèi)做出反應，這樣在順利繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤；范圍 過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。根據(jù)上述要求，提出以下方案。 超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當探測到障礙物時，超聲波傳感器給出脈沖信號至單片機，單片機檢測到該信號后，調(diào)整小車的方向，以控制小車準確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉(zhuǎn)彎而導致的盲目方向控制。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度在溫度為 20oC 時約為345m/s，根 據(jù)計時器記錄的時間△ t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即： s=345△ t/2。 這就是所謂的時間差測距法。 超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。 測距的公式表示為： L=C T 式中 L為測量的距離長度； C 為超聲波在空氣中的傳播速度； T 為測量距離傳播的時間差 (T 為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半 )。 利用單片機發(fā)射 40kHz超聲波。聲波遇到障礙物反射回來 。若可以測出第一個回波到達的時間與發(fā)射脈沖之間的時間差 t，利用 S=1/2*v*t,即可算得傳感器與反射點間距離 s，由圖可知，被測距離 H=s*cosα , ① α =arcsin(M/S) ② ,M— 兩探頭之間中心距離的一半，將②代入①， H=S*cos(arcsin(M/S)) ③ ,再將 S=1/2*v*t代入③，得 H=1/2*v*t*cos(arcsin(M/S)) ④ ,v在一定溫度下是畢業(yè)設計說明書（論文） 9 一常數(shù)（例在 T=15℃時， v= m/s），當被測距離 遠遠大于 M時，cos(arcsin(M/S))≈ 1,所以④式 可以化簡為 H=1/2*v*t。 這樣不但能準確完成測量，而且能避免電路的復雜性 . 同時， 超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在光線不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射，形成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，其頻率超過 20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播， 其傳播速度不同。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應用。 作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報警器、接近開關(guān)、測距及材料探傷、測厚等。 超聲波發(fā)射電路 超聲發(fā)射電路由 CD4069 電 路組成，振蕩電路的頻率可以調(diào)整， R18 通常是1k,可以將接受超聲傳感器的輸出電壓調(diào)至最大 .如圖 5所示： 圖 5 超聲波發(fā)射電路 發(fā)射電路主要由反相器 CD4069和超聲波發(fā)射換能器