【正文】 單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。由上可見，80C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。可用來進行串行通訊，擴展并行I/O口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更廣。3 程序存儲器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k字節(jié)。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 系統(tǒng)原理圖第三章 硬件設(shè)計一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定時/記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的電路。三 顯示電路本設(shè)計中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器,并具有雙重功能,在小車不行駛時其中一片顯示年﹑月,另一片顯示時﹑分； 當(dāng)小車行駛時,分別顯示時間和行駛距離。遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干擾，使電路不能正常工作。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動時，缺口進入凹槽時，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。 行車距離檢測電路所示： 行車距離檢測電路紅外測距儀由測距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。綜合考慮系統(tǒng)的各項性能，最后我們決定采用數(shù)字器件——施密特觸發(fā)器。滯回比較器有兩個數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號因受干擾或其他原因發(fā)生變化時，只要變化量不超過兩個閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會來回變化。簡單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，而且靈敏度高，但它的抗干擾能力差，也就是說如果輸入信號因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會反復(fù)的從一個電平跳到另一個電平。(2) 選用集成電壓比較器。但實際集成運放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號。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)，因此它相當(dāng)與一個受輸入信號控制的開關(guān)，當(dāng)輸入電壓經(jīng)過閾值時開關(guān)動作，使輸出從一個電平跳變到另一個電平。因此比較器的性能分析方法與放大、運算電路是不同的。比較器有各種不同的類型。但在實際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的TTL電平卻又無法抑制共模干擾。方案二：采用差動放大電路。檢測放大器方案：方案一：使用普通單級比例放大電路。三極管導(dǎo)通時，電橋通過三極管接地，電機電樞中有電流通過；三極管截止時，電橋浮空，電機電樞中沒有電流通過。最后經(jīng)反接制動實現(xiàn)停車。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(dǎo)通，發(fā)出一個電平跳變信號。本系統(tǒng)共設(shè)計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時，單片機控制直行。二 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測，即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡稱PWM。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。且技術(shù)落后，因此擱置不用。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 根據(jù)系統(tǒng)方案的設(shè)計，系統(tǒng)應(yīng)包括以下模塊：80C51主控模塊、路徑檢測模塊、電源模塊、電機驅(qū)動模塊、E18D80NK 紅外避障傳感器、TCRT5000紅外反射式接近開關(guān)傳模塊、輔助調(diào)試模塊等。尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進行檢測。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計提供了更加靈活的方式。80C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制?？梢娖溲芯恳饬x很大。最后將各個調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機的控制，將各模塊有效整合在一起，達到所預(yù)期的目標，完成最終設(shè)計與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運轉(zhuǎn)。設(shè)計采用對比選擇，模塊獨立，綜合處理的研究方法。摘 要智能作為現(xiàn)代社會的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預(yù)定的模式在特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期目標。結(jié)合實際情況對比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進行設(shè)計。AbstractIntelligence is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and will be able to plete the intended target without user’s management. This excogitation mainly reflects multifunction carintelligent mode, the designof theory scheme and analytical method, features and innovations etc. which have some reference value on the design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances.This dissertation discusses mainly on the designof the intelligent car in singlechip processor as the control core. To realize the car moving around and transform the mode of the small car function, it uses wireless remote control。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準備。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。它是第三代單片機的代表。Philips公司還為這一代單片機80C51系列8ｘC592單片機引入了具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。所以本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強。 80C51主控模塊，作為整個智能車的的“大腦”，紅外避障和接近開關(guān)傳感器的信號，根據(jù)控制算法做出控制決策，驅(qū)動直流電機完成對智能車的控制。一 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。VM系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。（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。為順利實現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設(shè)計采用了可逆PWM變換器。1．行車起始、終點及光線檢測：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(yīng)起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要。 電動車的方向檢測電路(a)。此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。前行與倒車控制電路的核心是橋式電路和繼電器。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機供電。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、價格低廉。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達到一定的精度，但有時仍不能滿足某些特殊要求。方案三：電壓比較器方案。對它的要求是：鑒別要準確，反應(yīng)要靈敏，動作要迅速，抗干擾能力要強，還應(yīng)有一定的保護措施，以防止因過電壓或過電流而造成器件損壞。⑵ 非線性。由于比較器的輸入信號是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的過渡電路。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r間稱為響應(yīng)時間。(3) 如果選用集成運放構(gòu)成比較器，為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避免集成運放內(nèi)部的管子進入深飽和區(qū)。如果用這樣的輸出電壓控制電機或繼電器，將出現(xiàn)頻繁動作或起停現(xiàn)象。所以抗干擾能力強。施密特觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的變形，它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，觸發(fā)方式為電平觸發(fā)，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)定狀態(tài)。測長輪的周長為記數(shù)的單位，最好取有效值為單一的數(shù)值（），精度根據(jù)電動車控制的需要確定。由此可見，測距輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到一個脈沖信號經(jīng)過整形器后送入計數(shù)器或直接送入單片機中。測距原理：將光柵安裝在電機軸上，當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，光柵也隨之轉(zhuǎn)動，同時安裝在光柵一側(cè)的紅外發(fā)光二極管點亮，在光柵的另一側(cè)設(shè)有紅外三極管，用于接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線信號。 四 系統(tǒng)原理圖 簡易智能電動車采用80C51單片機進行智能控制。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器﹑打印機﹑A/D﹑D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。4 中斷系統(tǒng)具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。7 P1口、P2口、P3口、P4口為4個并行8位I/O口。特別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/O口和指令集。用80C51單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可， 80C51單片機最小系統(tǒng)所示。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。時鐘頻率選用6MHZ時，C取22uF,Rs取200Ω，RK取1KΩ。在通道電路設(shè)計中還涉及到模擬電路諸多問題。因此，在前向通道中，傳感器、敏感元件及其相關(guān)電路占有重要地位。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關(guān)的信號調(diào)節(jié)、變換電路,故也可稱為傳感器接口通道。并不是所有單片機應(yīng)用系統(tǒng)都有前向通道，例如時序控制系統(tǒng)，只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時間序列來控制外部的運行狀態(tài)；分布式測控系統(tǒng)中的智能控制總站完成上級主計算機與現(xiàn)場測、控子站計算機之間的指令、數(shù)據(jù)傳送。該方法被廣泛應(yīng)用于移動機器人的研究上。另外超聲波傳感器的工作原理基于聲，即使可以使之測達100m遠，但其更新頻率為2Hz，而且還有可能在傳輸中受到它信號的干擾，所以在CW/ICC系統(tǒng)中使用是不實際的。易于多目標測量和分類，分辨率好。對水、灰塵、燈光敏感。雷達傳感器在軍事和航空領(lǐng)域已經(jīng)使用了幾十年。（2）超聲波障礙檢測[4]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。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。后向通道是計算機實現(xiàn)控制運算處理后，對控制對象的輸出通道接口。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)反饋信號通常是作為檢測信號輸入前向通道。但這些干擾易從系統(tǒng)的前向通道竄入。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。（3） 數(shù)/模轉(zhuǎn)換。4個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組。運算放 雙極式H型可逆PWM變換器電路原理圖大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點輸入信號就可使其輸出電壓達到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。為保證電源工作可靠，單片機系統(tǒng)與動力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。管腳vss串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。為了完成上述任務(wù)，在進行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。一 主程序設(shè)計 主程序清單如下：limiw equ 30h 。分秒位