【正文】 各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大集 ， 成度高，體積小，穩(wěn)定性好， IO 口資源豐富，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，處理速度快，但 是 適用于 大規(guī)模實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)，價(jià)格高，編程實(shí)現(xiàn)難度大。 方案 二 ：用功率管構(gòu)成驅(qū)動電路來驅(qū) 動電機(jī) 。） 電機(jī)驅(qū)動 模塊 方案一 ：采用集成芯片 L9110 驅(qū)動 直流 電機(jī)?？赡?PWM 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H 型、 T型等類型。 根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計(jì)中受控電機(jī)的容量和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)采用了 H型單極型可逆 PWM 變換器進(jìn)行調(diào)速。 與 VM系統(tǒng)相比， PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈 動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1： 10000 左右。 可在行進(jìn)間變速，直道高速，彎道低速。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。 VM 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。 方案二 ：靜止可控整流器。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動直流電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 價(jià)格較高。 價(jià)格較低。 電動小車 控制器 傳感器 控制信 號 路面數(shù)據(jù) 自動尋跡小車 3 綜上分析，本設(shè)計(jì) 使用方案二。 方案二 ：轉(zhuǎn)向和動力結(jié)合的 電動小車。（兩組輪胎的前后順序可調(diào)，其換影響不大。 自動尋跡小車 2 1 方案設(shè)計(jì)與論證 根據(jù)題目的要求，確定如 下方案：在現(xiàn)有電動小車的基礎(chǔ)上 加控制器 ， 在 小車前部 加裝傳感 器， 在路面貼上特殊軌跡。 本設(shè)計(jì) 采用的 AT89S52 采用 CHOMS 工藝，功耗很低 ，可用于很多小型設(shè)備中 。它是第三代單片機(jī)的代 表 ，其 最主要的 技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以 完善 控制功能。 根據(jù)題目的要求，本設(shè)計(jì) 以 AT89S52 為控制核心 ， 在現(xiàn)有電動小車的基礎(chǔ)上，加裝傳感器 ， 實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該 題目的研究。 關(guān)鍵詞 : AT89S52 紅外線傳感器 直流電機(jī) II Abstract AT89S52 SCM is a section 8 microcontroller, his usability and multifunctional received overwhelming support from user39。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。 I 自動尋跡小車 摘要 AT89S52 單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測 試結(jié)果分析。s praise. Here introduces AT89S52 SCM is how to use electric car to realize the automatic tracing. This system to design the topic request, the purpose for AT89S52 SCM as control core, using electric car in front of the infrared sensor detects the trajectory path, pavement message to someone AT89S52 devices, react AT89S52 according to the information which can control the rotation control motor electric car according to the road track road. The whole system circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirements。可 見其研究意義很大。本系統(tǒng) 控制靈活、可靠，精度高，滿足各項(xiàng)要求。外部可接其他 功能單元如 A/D﹑ PWM﹑ PCA﹑ WDT﹑ 計(jì)數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。 該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義， 稍作修改就 可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多 方面。由外加傳感器 對 路面進(jìn)行 實(shí)時(shí)測量 ，并將測量數(shù)據(jù)傳送至控制器 ，再 由主控制器 根據(jù)所檢測的 數(shù)據(jù) 對電動 小車 行動進(jìn)行 控制 ， 使小車跟隨路面特殊軌跡行駛， 以實(shí)現(xiàn) 電動小車的 自動 尋跡 。轉(zhuǎn)向輪可使用單輪。 轉(zhuǎn)向和動力結(jié)合的 電動小車是使用兩個獨(dú)立的電動機(jī)各自帶動一個輪胎 位于兩側(cè)，通過 兩 個輪胎 速度的改變 實(shí)現(xiàn) 小車的 轉(zhuǎn)向。 電動機(jī)模塊 為了實(shí)現(xiàn)電動小車對行走路徑的準(zhǔn)確定位和精確測量， 有以 下兩種方案： 方案一 ： 采用直流電機(jī)。 方案二 ： 采用步進(jìn)電機(jī)。 從成本分析，本設(shè)計(jì)用方案一。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。簡 稱 VM 系統(tǒng)。它的另一個缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動機(jī)上，當(dāng) 晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流自動尋跡小車 4 電源與電動機(jī)斷開，電動機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。 方案四：調(diào)速齒輪組調(diào)速。由于電流波形比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式 變換器，簡稱 PWM 變換器。我們在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式 H 型變換器，它是由 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。 L9110 是為控制和驅(qū)動電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式 功率放大專用集成電路，將分立電路集成在單片 IC 之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。 性能可靠，具有自動保護(hù)功能，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜多用于交流。本系統(tǒng)只需要完成信號檢測和電機(jī)驅(qū)動的控制，邏輯功能簡單，對控制器的數(shù)據(jù)處理能力要求不高，所以不選擇此方案。 方案三 ：采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器。 綜 上分析，本設(shè)計(jì)使用方案三。實(shí)用角度傳感器來測量車體水平方向和自動尋跡小車 6 豎直方向的角度，感測到的傾角信號經(jīng)編碼后傳感給單片機(jī)，由單片機(jī)控制電動機(jī)的運(yùn)行。使用這類光電傳感器電路簡單，工作性能穩(wěn)定，能完成需要的信號檢測功能。 USB 串口線又容易得到。且這個電源結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，容易得到。 傳感器 為主的傳感器 模塊。 L9110 被廣泛用于玩具汽車電機(jī)驅(qū)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和開關(guān)功率管等電路上。 3． VCC：電源電壓。 7． IB： B 路輸入管腳。 管腳波形圖如圖 所示。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成 ,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。 中斷系統(tǒng) ： 具有 5 個中斷源， 2 級中斷優(yōu)先權(quán)。 輸入 /輸出 (I/O)口 ： P1 口、 P2口、 P3口、 P4 口為 4 個并行 8位 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。在 flash 編程時(shí)， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對 P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 RST——復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個ALE 脈沖。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 并不是所有的地址都被定義了。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為“ 0”。特殊寄存器 AUXR1 中 DPS＝ 0 選擇 DP0； DPS=1 選擇 DP1。 DISRTO 復(fù)位輸出標(biāo)志位 ： 為 0 時(shí) 看門狗（ WDT）定時(shí)結(jié)束， Reset 輸出高電平 。 掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位（ POF）位于特殊 寄存器 PCON 的第四位（ ）。 預(yù)留擴(kuò)展用 DPS 數(shù)據(jù)指針選擇位 DPS：為 0 時(shí) 選擇 DPTR 寄存器DP0L 和 DP0H1，為 1 時(shí) 選擇 DPTR 寄存器 DP1L 和 DP1H。 自動尋跡小車 14 對于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2020H~FFFFH。 當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址時(shí)， 尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。 MOV R0 , data 堆棧操作也是簡介尋址方式。WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活 WDT，用戶必須往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當(dāng) WDT 溢出，它將驅(qū)動 RSR 引腳一個高電平輸出。晶振正常工作、 WDT 激活后，每一個機(jī)器周期 WDT 都會增加。自動尋跡小車 15 為了很好地使用 WDT，應(yīng)該在一定時(shí)間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免 WDT 復(fù)位。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給 WDT 喂狗，就如同通常 AT89S52 復(fù)位一樣。為了防止 WDT 在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件， WDT 直到中斷拉低后才開始工作。 默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下， WDIDLE＝ 0， WDT 繼續(xù)計(jì)數(shù)。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 在 AT89S52 中，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的操作與 AT89C51 和AT89C52 一樣。定時(shí)器 2 有三種工作模式： 捕捉方式、自動重載（向下或向上計(jì)數(shù)）和 波特率 發(fā)生器。由于一個機(jī)器周期由 12 個晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的 1/12。除上述功能外，外部輸入 T2EX 引腳（ ） 1 至 0 的下跳變也會使得 TH2 和 TL2 中的值分別捕捉到 RCAP2H 和 RCAP2L中。在這種方式下，每個機(jī)器周期的 S5P2 期間 采樣外部輸入。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個完整的機(jī)器周期內(nèi)保持不變。 DCEN 設(shè)置后，定時(shí)器 2 就可以取決于T2EX 向上、向下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)溢出也使得定時(shí)器寄存器重新從 RCAP2H 和RCAP2L 中加載 16 位值。 T2EX 上的一個邏輯 0 使得定時(shí)器 2 向下計(jì)數(shù)。在這種模式下， T2EX 引腳控制著計(jì)數(shù)的方向。 定時(shí)器 2 上溢或下溢，外部中斷標(biāo)志位 EXF2 被鎖死。這些中斷如圖 10 所示每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位 分別使得中斷源有效或無效。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫 1。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 0。 紅外線傳感器 紅外線傳感器 采用反射接收原理 。 紅外 線接收器在接受 到 一定強(qiáng)度 的紅外線 會后導(dǎo)通。當(dāng) 紅外線自動尋跡小車 18 傳感器在 白色物體 上時(shí)，白色物體 吸收的紅外線少，反射的紅外線少 ，紅外線接收器導(dǎo)通，輸出信號為 0。正前方的傳感器用于 檢測障礙物 。 電機(jī)通過齒輪組帶動輪胎。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。電容值無嚴(yán)格要求 ，CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值 。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。本設(shè)計(jì)就是用 就是最簡單的上電復(fù)位。 單片機(jī)通過 和 口 控制 左A T 8 9 S 5 2R11 0 KC1 3 0 p fC2 3 0 p fC31 0 u fZ1 1 . 0 5 9 2V C CGNDT X A L 1T X A L 2R E S自動尋跡小車 21 電機(jī) 組 ， 通過 和 口 控制右 電機(jī) 組 。當(dāng) 左側(cè)傳感器在黑線外，右側(cè)傳感器在黑線上，單片機(jī)控制右側(cè)的電機(jī)停止 （ 或反向轉(zhuǎn)動），左側(cè)的電機(jī)正向轉(zhuǎn)動（或停止） 來控制小車向右轉(zhuǎn)。 圖 小車整體示意圖 車頭傳感器模塊控制器模塊P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3左下方傳感器正前方傳感器右下方傳感器A T 8 9 S 5 2電動小車模塊左電動機(jī)組右電動機(jī)組自動尋跡小車 22 3 軟件 設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 程序 要的任務(wù)是，讓單片機(jī) 查詢傳感器模塊發(fā)出的路面信號，根據(jù)信號作出反應(yīng)，控制電動機(jī)工作實(shí)現(xiàn)自動尋跡。 為了完成 要求設(shè)計(jì) ，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個過程分成若干個部分，每一