【正文】 ler STC89C52 as the core to control the automatic roundtrip car, the control chip L298N and single chip microputer to control the car forward and backward together. The reflective infrared sensor detection the black belt on the road surface, then deal with input signal processing through the STC89C52. Using the hall element to test the distance. At last displaying instant black belt, running time, realtime distance, etc through a number of LCD liquid crystal in the form of dynamic display Keywords: MCU L298N Motor control Hall detection LED display 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 1 目錄 摘要 ............................................................ I 關(guān)鍵字 .......................................................... I Abstract ........................................................ I Keywords ........................................................ I 0緒論 ........................................................... 2 設(shè)計任務(wù) .................................................... 3 方案介紹 ..................................................... 4 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹 ...................................... 5 STC89C52R 芯片 .......................................... 5 L298N 芯片 ............................................. 11 霍耳傳感器（ HD3020） .................................. 14 液晶 LCD............................................... 15 電路模塊的設(shè)計 .............................................. 18 檢測系統(tǒng) .............................................. 18 距離計算系統(tǒng) .......................................... 19 顯示系統(tǒng) .............................................. 20 電機(jī)驅(qū)動以及正反轉(zhuǎn)控制模塊 ............................ 20 主程序 ...................................................... 21 中斷程序 .................................................... 22 外部中斷 0............................................. 22 外部中斷 1............................................. 23 定時器中斷 0........................................... 24 定時器中斷 1........................................... 24 4總結(jié) .......................................................... 21 致謝 ........................................................... 21 參考文獻(xiàn) ....................................................... 21 附錄 ........................................................... 21 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 2 0 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。 I 基于單片機(jī)的自動往返小車 摘要 ： 本設(shè)計以一片單片機(jī) STC89C52 作為核心來控制自動往返小車， 其中 控制芯片 L298N 和單片機(jī)聯(lián)合控制小車的前進(jìn)與后退。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。要求設(shè)計一個能自動往返于起跑線與終點線間的小汽車。基于上述要求將設(shè)計分為以下幾個模塊： STC89C52RC、電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)調(diào)速、里程檢測、跑道標(biāo)志檢測、 液晶 顯示模塊。 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 3 1 設(shè)計任務(wù)及方案介紹 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個能自動往返于起跑線與終點線間的小汽車。 D～ E間為限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過，通過時間不得少于 8秒，但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。 (b)到達(dá)終點線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點線偏差應(yīng)最?。ㄒ攒囕v中心點與終點線或起跑線中心線之間距離作為偏差的測量值）。檢測電路采用光敏管來控制小車的快行 ,慢行 ,停止 。 STC89C52R 芯片 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機(jī)。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元 件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1和 P2，供單片機(jī)使用。 （ a）內(nèi)部方式時鐘電路 （ b）外部方式時鐘電路 圖 時鐘電路 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 7 （ 1）復(fù)位操作 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。 表 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H （ 2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存 儲器讀指基于單片機(jī)的 自動 往返小車 10 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。該芯片的主要特點是 :工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V。 8 GND 接地端，芯片本身的散熱片與 8腳相通 9 Vss 邏輯控制部分的電源輸人端口 10 12 IN 3 IN 4 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器 B的開關(guān) 13 14 OUT 3 OUT 4 此兩腳是全橋式驅(qū)動器 B 的兩個輸出端，用來連接負(fù)載 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 13 (5)L298 有 Mutiwatt15 和 PowerSO20 兩種封裝 兩種封裝的實物圖如下圖 所示 圖 L298 兩種封裝的實物圖 本次選用的是 Mutiwatt15。 (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。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话阌梅谴判越饘佟⑻沾苫颦h(huán)氧樹脂封裝。 [17] (1)基本特性 （ 1）低電源電壓（ VDD:++） （ 2）顯示分辨率 :12864 點 （ 3）內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點陣漢字 (簡繁體可選 ) （ 4）內(nèi)置 128 個 168 點陣字符 （ 5） 2MHZ 時鐘頻率 （ 6）顯示方式： STN、半透、正顯 （ 7）驅(qū)動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS （ 8）視角方向： 6點 （ 9）背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 （ 10）通訊方式：串行、并口可選 （ 11）內(nèi)置 DCDC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （ 12）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計 （ 13）工作溫度 : 0℃ +55℃ , 存儲溫度 : 20℃ +60℃ 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 16 (2)模塊接口說明 如下表 所示 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 4 RS(CS） H/L RS=“H”, 表示 DB7—— DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”, 表示 DB7—— DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”, 數(shù)據(jù)被讀到 DB7—— DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 —— DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7— 14 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式（見注釋 1） 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見注釋 2） 18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端 表 模塊接口說明 *注釋 1：如在實際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將 PSB 接固定低電平，也可以將模塊上的 J8和 “GND” 用焊錫短接。用 LM358 電壓比較器輸出高低電平檢測信號。使得一個很機(jī)械化的小車變得人性化，更好的了解小車的運動情況和穩(wěn)定性。電路連接如圖 所示 : 圖 L298 驅(qū)動電路 連接圖 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 21 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 單片機(jī)控制電路主要由一片 STC89C52 組成，通過 P3 口控制小車正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，剎車，加速減速，通過兩個四聯(lián)數(shù)碼管控制顯示時間和里程以及小車行駛的時間。 圖 主程序流程圖 開始 前進(jìn) 檢測黑帶 調(diào)用顯示子程序 打開電源 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 22 中斷程序 外部中斷 0 車輪 每 轉(zhuǎn)一次，霍爾元件產(chǎn)生一個脈沖 ，通過下降沿觸發(fā)外部中斷 0，并且在每進(jìn)行一次外部中斷記錄圈數(shù)的變量加 1，具體流程圖如 圖 ： 圖 外部中斷 0 流程圖 外部中斷 INT0 圈數(shù) quanshu++ 開始 車輪每轉(zhuǎn)一圈 霍爾元件產(chǎn)生一個脈沖 基于單片機(jī)的 自動 往返小車 23 外 部 中斷 1 光電檢測每檢測到一條黑帶就產(chǎn)生一個脈沖輸入 口，通過下降沿的方式觸發(fā)外中斷 1，每中斷一次記錄黑帶的變量加 1，當(dāng)檢測到第五條黑帶時， =1，=1，小車的電動機(jī)由于短路剎車，當(dāng)檢測到第九條黑帶時，小車再次剎車同時關(guān)掉所有中斷。 開始 控制一秒定時， i++ 轉(zhuǎn)的總?cè)?shù) q；路程 =周長 *圈數(shù) q 產(chǎn)生 5ms中斷 退出 一秒定時是否到 Y