【正文】 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)，其行駛路線(xiàn)示意圖如下： 行駛路線(xiàn)示意圖 系統(tǒng)總體方案基本要求 （ 1）電動(dòng)車(chē)從起跑線(xiàn)出發(fā)（車(chē)體不得超過(guò)起跑線(xiàn)），沿引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá) B 點(diǎn)。 C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為 15cm 的正方形薄鐵片 ， 要求電動(dòng)車(chē)到達(dá) C 點(diǎn)檢測(cè)到 薄鐵 片后 在 C 點(diǎn) 處 停車(chē) 5秒， 停車(chē)期間 發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 系統(tǒng)總體方案發(fā)揮部分 （ 1） 電動(dòng)車(chē) 在 “ 直道區(qū) ” 行駛過(guò)程中 ， 存儲(chǔ)并顯示每個(gè)薄鐵片（中心線(xiàn)）至 起跑線(xiàn)間的距離。我們?cè)O(shè)計(jì)采用凌陽(yáng) 61 板作為主控制部分。故只能使用該玩具汽車(chē)自帶的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。 路程，速度的顯示。 輸入端口設(shè)置 我定 A 口為輸入接口， A 口主要接收傳感器信號(hào)，脈沖信號(hào)，停機(jī)信號(hào)等。 金屬傳感器監(jiān)測(cè)電路 為了檢測(cè)小車(chē)下方的金屬片，加入對(duì)鐵片探測(cè)的金屬傳感器，所使用的金屬探測(cè)器是市面上賣(mài)的普通金屬探測(cè)器，在沒(méi)有金屬的情況下是 0U 輸出為低電平，在檢測(cè)到金屬時(shí) 0U 將與傳感器內(nèi)部斷開(kāi)，因而加上一個(gè)上拉電阻，如圖 31所示，此時(shí)將輸出高電平。 圖 32 金屬片計(jì)數(shù)電路 當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá) 4的時(shí)候 ，對(duì) IOA9 輸入高電平。若有障礙物出現(xiàn)在傳感器前方 0U 為高電平輸出。當(dāng)小車(chē)正對(duì)障礙物的中心駛?cè)r(shí)，就能算出小車(chē)能探測(cè)出障礙物的夾角 )/()2/50(tan2 1 Ll ?? ?? ，如圖 34 所示。 紅外線(xiàn)熱釋電探測(cè)器 對(duì)光譜中長(zhǎng)波（紅外）敏感的器件。這類(lèi)器件中應(yīng)用最為廣泛的就是紅外光敏釋電效應(yīng)器件。在溫度長(zhǎng)時(shí)間恒定時(shí)由自發(fā)極化產(chǎn)生的表面極化電荷數(shù)目一定，它吸附空氣中的電荷達(dá)到平 衡，并于吸附的存在于空氣中的符號(hào)相反的電荷產(chǎn)生中和；若溫度因吸收紅外光而升高時(shí)，極化強(qiáng)度會(huì)減少，使單位面積上極化電荷相應(yīng)減少，釋放一定量的吸附電荷；若與一個(gè)電阻連成回路，會(huì)形成電流 SI ，則電阻上可產(chǎn)生一定的壓降（ U? ），這種因溫度變化引起自發(fā)極化值變化的現(xiàn)象稱(chēng)為熱釋電效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，電阻上壓降的變化表示為 ： dtdTRSRdtdTdTdPSRdtdpSU ss ???????????? ? 公式 32 式中 S 為電極面積， dtdPs 為自發(fā)極化矢量隨時(shí)間的變化， dTdps 是熱釋電系數(shù) 第 9 頁(yè) 共 52 頁(yè) dtdTKcmC ),10( 128 ??? ???是溫度對(duì)時(shí)間的變 化率，可以說(shuō)是溫度的變化速度。通常為了增加 熱釋電元件對(duì)紅外線(xiàn)等電磁波的吸收，在元件表面被覆一層黑化膜。當(dāng)R C OC L R 1234 ????? 時(shí)就能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。 表 32 IOB輸出口列表 IOB00 IOB01 IOB02 IOB03 IOB04 IOB05 IOB06 電機(jī)控制部分 脈沖控制 小車(chē)電機(jī)由 SPCE061A 單片機(jī) 控制。從 SPCE061A 單片機(jī) 的 B 口輸出控制信號(hào)（高電平有效）。因此，與 SPCE500A 相比，以 μ ’nSP?為核心的 SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 圖 42 SPCE061A LQFP80 封裝引腳排列圖 第 14 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 43 SPCE061APLCC84 封裝排列圖 在 圖 43 PLCC84 封裝中，有 15 個(gè)空余腳，用戶(hù)使用時(shí)這 15 個(gè)空余腳懸浮。 第 15 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 44 流程 圖 表 42 管腳描述表 管腳名稱(chēng) 管腳編號(hào) 類(lèi)型 描述 IOA[15:8] 46~39 輸入輸出 IOA[15:8]：雙向 IO 端口 IOA[7:0] 34~27 輸入輸出 IOA[7:0]：通過(guò)編程，可設(shè)置成喚醒管腳 IOA[6:0]：與 ADC Line_In輸入共用 第 16 頁(yè) 共 52 頁(yè) IOB[15:11] IOB10 IOB9 IOB8 IOB7 IOB6 IOB5 IOB4 IOB3 IOB2 IOB1 IOB0 50~54 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 IOB[15:11] ：雙向 IO端口。 圖 45 是 SPCE061A 的 I/O 端口結(jié)構(gòu)圖。輸入端口負(fù)責(zé)從外界接收檢測(cè)信號(hào)、鍵盤(pán)信號(hào)等各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)。這兩個(gè)口的每一位都可通過(guò)編程單獨(dú)定義成輸入或輸出口。 表 44 管腳描述表 管腳名稱(chēng) 管腳 編號(hào) 類(lèi)型 描述 IOA[15:8] 46~39 輸入輸出 IOA[15:8]：雙向 IO端口 IOA[7:0] 34~27 輸入輸出 IOA[7:0]：通過(guò)編程，可設(shè)置成喚醒管腳 IOA[6:0]：與 ADC Line_In 輸入共用 IOB0 50~54 輸入輸出 IOB0：串行接口的時(shí)鐘信號(hào) IOB[15:11] 57 輸入輸出 IOB[15:11] ：雙向 IO 端口 IOB10 58 輸入輸出 IOB10：通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送管腳 Tx IOB9 59 輸入輸出 IOB9： TimerB 脈寬調(diào)制輸出 管腳 BPWMO IOB8 60 輸入輸出 IOB8： TimerA 脈寬調(diào)制輸出管腳 APWMO IOB7 61 輸入輸出 IOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳 Rx IOB 62 輸入輸出 IOB6：雙向 IO端口 IOB5 63 輸入輸出 IOB5：外部中斷源 EXT2的反饋管腳 IOB4 64 輸入輸出 IOB4：外部中斷源 EXT1的反饋管腳 IOB3 65 輸入輸出 IOB3：外部中斷源 EXT2 IOB2 66 輸入輸出 IOB2：外部中斷源 EXT1 IOB1 67 輸入輸出 IOB1：串行接口的 數(shù)據(jù)傳送管腳 DAC1 12 輸出 DAC1 數(shù)據(jù)輸出管腳 第 22 頁(yè) 共 52 頁(yè) DAC2 13 輸出 輸出 DAC2 數(shù)據(jù)輸出管腳 X32I 2 輸入 32768Hz晶振輸入管腳 X32O 1 輸出 32768Hz晶振輸出管腳 VCOIN 70 輸入 PLL 的 RC 濾波器連接管腳 AGC 16 輸入 AGC 的控制管腳 MICN 19 輸入 麥克風(fēng)負(fù)向輸入管腳 MICP 21 輸入 麥克風(fēng)正向輸入管腳 V2VREF 14 輸出 電壓源 產(chǎn)生 5mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可用作外部 ADC Line_In 通道的最高參考輸入電壓， 不可作為電壓源使用 MICOUT 18 輸出 麥克風(fēng) 1 階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定 AGC 增益倍數(shù) OPI 17 輸入 麥克風(fēng) 2 階放大器輸入管腳 VEXTREF 23 輸入 ADC Line_In通道的最高參考輸入電壓管腳 VMIC 25 輸出 麥克風(fēng)電源 VADREF 22 輸出 AD 參考電壓 (由內(nèi)部 ADC產(chǎn)生 ) VDD 5,69 輸入 邏輯電源的正向電壓 VSS 10,26,7 輸入 邏輯電源和 IO 口的參考地 VDDIO 37,38,56 輸入 IO 端口的正向電壓管腳 續(xù)表 4 VSSIO 35,36,48 輸入 IO 端口的參考地 AVDD 24 輸入 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V穩(wěn)壓源）正向電壓 AVSS 15 輸入 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V 穩(wěn)壓源）參考地 RESET 68 輸入 低電平有效的復(fù)位管腳 SLEEP 49 輸出 睡眠模式 (高電平激活 ) ICE 7 輸入 激活 ICE(高電平激活 ) ICECLK 8 輸入 ICE 串行接口時(shí)鐘管腳 ICESDA 9 輸入輸出 ICE 串行接口數(shù)據(jù)管腳 TEST 3 輸入 測(cè)試模式時(shí)接高電平，正常模式時(shí)接地 GND 或 第 23 頁(yè) 共 52 頁(yè) 懸浮 ROMT 47 輸入 測(cè)試閃爍存儲(chǔ)器，正常模式時(shí)懸浮 N/C 55 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 4 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 6 輸入 正常使用時(shí)接地 PFUSE,PVIN【 1】 20,11 輸入 程序保密設(shè)定腳。與其它的單片機(jī)相比，它除了每個(gè)I/O 端口可以單獨(dú)定義其狀態(tài)外，每個(gè)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的 I/O 端口性質(zhì)電路都是 內(nèi)置的，在實(shí)際的電路中不需要再次外接。 3 個(gè)端口內(nèi)每個(gè)對(duì)應(yīng)的位組合在一起，形成一個(gè)控制字，用來(lái)定義相應(yīng) I/O 口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。 A口相應(yīng)的寄存器 。當(dāng) A口處于輸出狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入輸出數(shù)據(jù)到 A口的數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng) A 口處于輸出狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入輸出數(shù)據(jù)到 A口的數(shù)據(jù)寄存器。 P_IOA_Attrib(讀 /寫(xiě) )($7003H)。 并行 I/O 口的組合控制 方向向量 Dir、屬性向量 Attrib 和數(shù)據(jù)向量 Data 分別代表三個(gè)控制口。 Attrib 位決定了在口位的輸入狀態(tài)下是為懸浮式輸入還是非懸浮式輸入：即‘ 0’為帶上拉或下拉電阻式輸入，而‘ 1’則為懸浮式輸入。 B口相應(yīng)的寄存器 P_IOB_Data(讀 /寫(xiě) )($7005H)。 P_IOB_Buffer(讀 /寫(xiě) )($7006H)。當(dāng) B 口處于輸出狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)到 B 口的數(shù)據(jù)寄存器。 P_IOB_Attrib(讀 /寫(xiě) )($7008H)。第一部分小車(chē)從 A 點(diǎn)到 C 點(diǎn)，主要是根據(jù) 3 個(gè)黑白傳感器檢測(cè)小車(chē)下方的黑線(xiàn)，讓小車(chē)順黑導(dǎo)線(xiàn)從 A點(diǎn)到達(dá) C點(diǎn)。 //A 口端口設(shè)置 *P_IOA_Attrib=0x0000。 *P_IOB_Data=0x007f。 //為高電平時(shí)跳出循環(huán)體 if(choose_1(Control)==1) //調(diào)功能判斷函數(shù) 1 GoAheadCtr_fast。 //為高電平 time=time+1 *P_IOB_Data=0x0040。 } if(choose_2(Control)==1) //調(diào)功能判斷函數(shù) 2 GoAheadCtr。程序中設(shè)置了一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志 flag_1，第一次小車(chē)出現(xiàn)偏差時(shí)，小車(chē)的糾正保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)，當(dāng) 小車(chē)觸發(fā)左右傳感器中任意一個(gè)傳感器時(shí)，小車(chē)就會(huì)糾正錯(cuò)誤并記錄這次糾正錯(cuò)誤的方向。對(duì)小車(chē)作出小范圍的糾正，讓小車(chē)的運(yùn)行趨于穩(wěn)定。 第 33 頁(yè) 共 52 頁(yè) } if(0xffff==(L|0xfffb)) //判斷 IOA2 是否為高電平 { flag_1=4。 //中速右轉(zhuǎn) return 1。 return 0。因小車(chē)在運(yùn)行中控制比較復(fù)雜，主要復(fù)雜控制程序出現(xiàn)在小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)控制中。 流程圖 圖 62 小車(chē)的轉(zhuǎn)彎控制流程圖 注： Flag_2=1 小車(chē)確定車(chē)庫(kù)方向保持直線(xiàn) 行駛 Flag_2=2 小車(chē)中速右轉(zhuǎn)彎，調(diào)整小車(chē)的運(yùn)行方向 Flag_2=3 小車(chē)中速左轉(zhuǎn)彎，調(diào)整小車(chē)的運(yùn)行方向 Y Y Y Y Y Y Y IOA6=1 IOA5=1 IOA4=1 IOA3=1 IOA0=1 IOA2=1 IOA5=1 小車(chē)中速前進(jìn)flag_2=1 小車(chē)中速右轉(zhuǎn) flag_2=2 小車(chē)中速左轉(zhuǎn)flag_2=3 小車(chē)低速左轉(zhuǎn)flag_2=4 小車(chē)低速右轉(zhuǎn)flag_2=5 小車(chē)低速左轉(zhuǎn)flag_2=6 小車(chē)低速右轉(zhuǎn)flag_2=7 第 35 頁(yè) 共 52 頁(yè) Flag_2=4 小車(chē)右紅外線(xiàn)遇到障礙物，低速左轉(zhuǎn)彎 Flag_2=5 小車(chē)左紅外線(xiàn)遇到障礙物，低速右轉(zhuǎn)彎 Flag_2=6 小車(chē)右車(chē)輪接觸黑線(xiàn)，低速左轉(zhuǎn)彎 Flag_2=7 小車(chē)左車(chē)輪接觸黑線(xiàn)，低速右轉(zhuǎn)彎 程序 void choose_2(int L) //功能選擇 2 { if(0xffff==(L|0xffbf)) //IOA6 為高電平，右光敏元件接收到光信號(hào) if(0xffff==(L|0xffdf)) //IOA5 為高電平，左光敏元件接收到光信號(hào) { flag_2=1。 //只有右接受到光信號(hào)時(shí)，小車(chē)右轉(zhuǎn)flag_2=2 TurnRightCtr(300)。 return 1。 } if(0xffff==(L|0xfff7)) //IOA3 為高 電平左紅外線(xiàn)前方有障礙物 { flag_2=5。 //flag_2=6 小車(chē)慢速左