【正文】 TCRT5000紅外反射式接近開關 傳模塊、輔助調試 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，為單片機應用系統(tǒng)設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。可見其研究意義很大。最后將各個調試成功的模塊結合到小車的車體上，結合程序，通過單片機的控制，將各模塊有效整合在一起，達到所預期的目標，完成最終設計與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運轉。設計采用對比選擇，模塊獨立，綜合處理的研究方法。 1 摘 要 智能作為現(xiàn)代社會的新生產物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預定的模式在特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期目標。結合實際情 況對比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進行設計。 Abstract Intelligence 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 2 remote control。本設計就 是在這樣的背景下提出的，指導教師已經(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 8ｘ C592 單片機引入了具有較強功能的設備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線 CAN(Controller Area Network BUS). 新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。所以本設計與實際 相結合，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傳感器的信號，根據(jù)控制算法做出控制決策，驅動直流電機完成對智能車的控制。 80C51 電機驅動模塊 小車 紅外 避障 信號1 障礙物 接近開關傳感器 計數(shù) 信號2 5 一 直流調速系統(tǒng) 方案一：串電阻調速系統(tǒng)。 旋轉變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。 VM系統(tǒng)是當今直流調速系統(tǒng)的主要形式。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產生較大的諧波電流危害附近的用電設備。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(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，以適應起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要 。見圖 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 輸出端為轉向電機供電。其特點是結構簡單、調試方便、價格低廉。選擇優(yōu)質元件構成比例放大電路，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，反應要靈敏，動作要迅速，抗干擾能力要強，還應有一定的保護措施，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 應時間。 (3) 如果選用集成運放構成比較器，為了提高響應速度可以加限幅措施，以避免集成運放內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?，F(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（如本設計中采用 米），精度根據(jù)電動車控制的需要確定。由此可見，測距輪每轉一周，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，當電機轉動時，光柵也隨之轉動，同時安裝在光柵一側的紅外發(fā)光二極管點亮，在光柵的另一側設有紅外三極管，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 求配置外圍設備，如鍵盤顯示器﹑打印機﹑ A/D﹑ D/A轉換器等，要設計合適的接口電路。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。 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 片機構成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可，如圖 80C51單片機最小系統(tǒng)所示。 (3) 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 本設計采用內部時鐘方式，利用芯片內部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2引腳上外接定時元件，內部的振蕩電路便產生自激振蕩。所以本設計中，振蕩晶體選擇 6MHZ,電容選擇 65pF。復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。時鐘頻率用 6MHZ時 C取 22uF,R 取 1KΩ。其中電平復位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源Vcc 接通而實現(xiàn)的。因此，前向通道設計與被測對象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關。作為測試系統(tǒng)，對被測對象拾取必要的原始參量信號是系統(tǒng)的核心任務，對控制系統(tǒng)來說，對被控對象狀態(tài)的測試以及對控制條件的監(jiān)測也是不可缺少的環(huán)節(jié)。同時使這些測量信號能滿足計算機輸入接口的電平要求。最簡單的開關量輸入通道就是一個具有 TTL 電平的狀態(tài) 開關，如水銀溫度觸點、溫度晶閘管、時間繼電器、限位開關等。 2﹑前向通道的設計 （ 1）傳感器的比較 [3] 識別障礙的首要問題是傳感器的選擇，下面對幾種傳感器的優(yōu)缺點進行說明（見表 ）。不過在 ITS 系統(tǒng)中除了上文提出的場景限制外，還有以下問題。 測量范圍小，對天氣變化敏感。 對水、灰塵、燈光敏感。雷達傳感器在軍事和航空領域已經(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)鞲衅鳎梢詫㈦娔?轉變成機械振蕩而產生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。 圖 超聲波檢測電路 17 四 后向通道設計 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機總要對控制對象實現(xiàn)操作，因此，在這樣的系統(tǒng)中，總要有后向通道。 （ 2） 是一個輸 出通道。但后向通道是一個輸出通道，而且輸出電平較高，不易受到直接損害。 根據(jù)單片機輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應解決： （ 1） 功率驅動。通常采用信號隔離﹑電源隔離和對功率開關實現(xiàn)過零切換等方法進行干擾防治。 我們在設計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。 雙極式 PWM 變換器的優(yōu)點如下： （ 1）電流一定連續(xù)； （ 2）可使電動機在四象限中運行； （ 3）電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)； 18 （ 4）低速時，每個晶體管的驅動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導通 ； （ 5）低速平穩(wěn)性好，調速范圍可達 20xx0 左右。一個輸入信號是鋸齒波調制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調制信號相減，從而在運算 放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調制輸出電壓。 管腳 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g﹑ dp 分別接 680 歐電阻后與四位八段數(shù)碼管 5461 中的 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g﹑ dp 相連，分別控制各段碼和小數(shù)點。 le d31le d42a3b4gnd5c6d7e8f9g10dp11d012d113d214d315vc c161775vs s18le d119le d220E M 78 P 45 8 20 圖 EM78P458 集成顯示電路gem4561ael e d31l e d42a3b4gnd5c6d7e8f9g10dp11d012d113d214d315vc c161775vs s18l e d119l e d220E M 78P 458680680680680680680680901490149014901410k10k10k10kafbgcdpdeVCC a1a2a4a3abcdefgdpa1a2a3a4T e xt 19 表 真值表 D3 D2 D1 D0 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 清小數(shù)點 1 0 1 1 加小數(shù)點 1 1 0 0 a1 選通 1 1 0 1 a2 選通 1 1 1 0 a3 選通 1 1 1 1 a4 選通 20 第四章 軟件設計 系統(tǒng)軟件 設計說明 在進行微機控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產對象的實際需要設計應用程序。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換等。 模塊程序設計法的主要優(yōu)點是： 單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調試； 模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用； 模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。秒位 fenmi equ 32h 。分位 point equ 36h 。速度控