【正文】 兩種。 （ 2） 定時器溢出中斷源：定時器溢出中斷由 AT89C51 內(nèi)部定時器分的中斷源產(chǎn)生 ,故它們屬于內(nèi)部中斷。 AT89C51 究竟工作于哪種中斷觸發(fā)方式 ,可由用戶對定時器控制寄存器 TCON 中 IT0 和 IT1 位狀態(tài)的設定來選取。 5 個中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級控制寄存器 IP 和順序查詢邏輯電無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 10 路共同決定， 5 個中斷源分別對應 5 個固定的中斷入口地址。 5：中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)是單片機的重要組成部分。 AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條 件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應不接。計數(shù)器對外部輸入信號的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號的高電平與低電平的持續(xù)時間在一個機器周期以上。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因為 C51 系列單片機的一個機器周期由 12 個振蕩脈沖組成，所以，計數(shù)頻率fc=fosc/12。在單片機的定時器 T0 或 T1 中，有一個定時器發(fā)生由 0 到 1 的跳變時，計數(shù)器增 1，即為計數(shù)功能；在單片機內(nèi)部對機器周期或其分頻進行計數(shù)，從而得到定 時，這就是定時功能。在訪問片外擴展存儲器時，低八位地址和數(shù)據(jù)由 P0 口分時傳送，高八位地址由 P2 口傳送。 為了保證單片機 的運行，還有一些外圍電路也需要注意：尤其要注意EA 引腳，當程序在單片機內(nèi)部時， EA 一定要連接到高電路，本設計電路 EA腳已被拉高。單端驅(qū)動目前已經(jīng)很少使用，只有在嚴格要求系統(tǒng)同步的一些系統(tǒng)才會出現(xiàn)。本設計采用手動復位的方法。當電壓下降到一定程度時， RST 引腳的電壓已經(jīng)不足以使單片機復位，單片機從而進入到正常的工作狀態(tài)。 STC 單片機可以不使用復位電路，但是為了保證系統(tǒng) 的穩(wěn)定運行，一般要求至少要加上電復位電路。電源就不多介紹了，具體介紹一下復位電路和晶振電路。芯片采用 40 腳雙列直插式封裝， 32 個 I/O 口，芯片工作電壓為，工作溫度為 070 度，工作頻率可達到 30MHz。 上圖就是整個設計的模塊圖，不難看出，在整個設計模塊中，最為核速度顯示 模塊 測速模塊 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 5 心的就是數(shù)據(jù)的處理，其實就是單片機。數(shù)據(jù)輸入主要是通過數(shù)字電路或是模擬電路的方法改變某一個量（電流、電壓、電阻）的變化，然后將這種變化輸送給單片機，單片機進行數(shù)據(jù)的采集、儲存、分析、處理，最終將以數(shù)字量的形式輸出，輸出電路根據(jù)數(shù)字信號的變化，再將變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康男问?，輸送給電機，從而實現(xiàn)電機的速度、轉(zhuǎn)向的改變。 （ 2） 可以對外部存儲容量根據(jù)需要進行擴展，設計可以相對比較靈活。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 3 單片機自誕生以來，由于其固有的優(yōu)點 —— 低成本、小體積、高可靠性、高附加值、通過更改軟件就可改變控制對象等，已越來越成為電子工程師設計師設計產(chǎn)品的首選器件之一。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 12 部單片機。 現(xiàn)代電動車是融合了電力、電子、機械控制、材料科學以及化工技術(shù)等多種高新技術(shù)的綜合產(chǎn)品。截至目前為止我國電動車出口占全世界出口量的90%，雖然目前電動車在能源和行駛里程方面還未能盡如人意，但已足以滿無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 2 足人們的基本需要。 中國作為 電動車最大擁有國，電動車的發(fā)展與國外基本同步。相比前兩者，電動車有很大的市場優(yōu)勢，體型輕巧、環(huán)保、安全、經(jīng)濟適用，成為眾多人心中的理想的代步工具。運用單片機的硬件電路與軟件相結(jié)合的方法來實現(xiàn)電動車的加速、減速、測速等功能，使電動車的操縱更智能，更簡單，更安全，更加適應市場的需求。 關(guān)鍵詞： 直流電機、步進電機、 89C5測速電路 1 引言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們收入的增多，衣食住行都發(fā)生這明顯的變化。市場的強大需求，推動了電動車的飛速發(fā)展，越來越智能化。我國在 1992 年就把電動車的開發(fā)列人國家“八五”重點科技攻關(guān)項目。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，在走過了漫長而艱難的發(fā)展歷程之后，電動車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成 為 21 世紀的重要交通工具。整體的運行性能、經(jīng)濟性等首先取決于控制系統(tǒng)，而控制系統(tǒng)更多的趨向于單片機控制。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。 本次設計主要以 ATM 公司的 89C51 為核心元件，圍繞其外部硬件電路與軟件相結(jié)合的方式來控制電動車的加速、減速、測速等。 （ 3） 由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設計很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設計設計中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。接著，測速部分控制步驟：速度的采集 —— 數(shù)據(jù)的處理 —— 速度的顯示。無論輸入量是什么類型，單片機都要根據(jù)輸出量來進行分析、處理，從而實現(xiàn)其各個功能。它是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8KB 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造。 復位電路：單片機的復位電路包含兩種，上電復位和手動復位。復位電路的構(gòu)成方法有很多，比如專用復位芯片、看門狗等，但是這些電路相對較為復雜，本設計的復位電路使用的是較為簡單的阻容復位電路。 手動復位電路使用的按鍵復位電路 ，當用戶單擊 SW1 時， RST 引腳出現(xiàn)一個高電平信號，強制驅(qū)使單片機進行復位。 震蕩電路：作用給單片機提供一個合適的工作頻率信號。 所謂雙端驅(qū)動就是說使用一個簡單的無源晶體振蕩器來構(gòu)成振蕩電路。 單片機的內(nèi)部單元的作用： 1：并行 I/O 接口：單片機芯片內(nèi)有一項主要功能就是并行 I/O 口。 2：定時器 /計 數(shù)器：定時器 /計數(shù)器（ timer/counter）是單片機中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕 CPU 的負擔和簡化外圍電路都大有好處。在單片機中，定時功能和計數(shù)功能的設定和控制都是通過軟件來進行的。 當定時器 /計數(shù)器設置為計數(shù)工作方式時，計數(shù)器對來自輸入引腳 T0（ ）和 T1（ ）的外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。 3：振蕩器： XTAL1 和 XTAL2 分別 為反向放大器的輸入和輸出。當輸入至內(nèi)部時鐘信號時要通過一個二分頻觸發(fā)器，而對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下， CPU 停止工作。實時控制、故障自動處理、單片機與外圍設備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷的特點是分時操作，實時處理和故障處理。 AT89C51 在每個機器周期的 S5P2 時對 INT0、線上中斷請求信號進行一次檢測 ,檢測方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。 AT89C51 內(nèi)部有兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ,受內(nèi)部定時脈沖 (主脈沖經(jīng) 12 分頻后 )或 T0/T1 引腳上輸入的外部定時脈沖計數(shù)。在串行口進行發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)時 ,每當串行口發(fā)送 /接收完一組串行數(shù)據(jù)無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 11 時串行口電路自動使串行口控制寄存器 SCON中的 RI或 TI中斷標志位置位，并自動向 CPU 發(fā)出串行口中斷請求 ,CPU 響應串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務程序執(zhí)行。 PWM 具有很強的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟等特點。這個電路由于管子工作的飽和截止模式下，效率很高，電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很強。 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。使用元件少、線路簡單。 PWM 控制技術(shù)原理以結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，為理論基礎(chǔ)，對半導體開關(guān)器件的導通和關(guān)斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替所需要的波形。 由直流電機的電壓平衡方程式： IReU ?? 其中 I 為電機線圈電流， R 為線圈電阻， e 為電機的反電勢。 電動機正反轉(zhuǎn)原理：當 DIR 端輸入為高電平時 ， Q7 和 Q3 導通， Q1 與Q5 關(guān)斷，此時圖中電動機上端為低電平，當 PWM 端輸入低電平時， Q4 與 Q8關(guān)斷， Q2 和 Q6 導通，電流從 Q2 流向 Q3，電動機正轉(zhuǎn)，而 PWM 端輸入高電平時， Q4 和 Q8 導通， Q2 和 Q6 關(guān)斷，沒有電流通過電動機；當 DIR 端輸入低電平時， Q7 和 Q3 關(guān)斷， Q1 和 Q5 導通，當 PWM 端為高電平時， Q4 和 Q8導通， Q2 和 Q6 關(guān)斷，電流從 Q1 流向 Q4，電動機反轉(zhuǎn)，若 PWM 端為低電平，則 Q8 和 Q2 關(guān)斷，沒有電流通過電動機。逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo 再與 Vi 比較，若 VoVi，該位 1 被保留，否則被清除。首先，將 ADC0831 的時鐘線拉低，再將片選段非 CS 置低電平，啟動 A/D 轉(zhuǎn)化。其輸出值只與當時的輸入值有關(guān)，即輸出惟一地由當時的輸入值決定。 結(jié)論：通過方案一與方案二的比較，方案一相對而言，其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率時價格便宜，將模擬量輸送給單片機，由單片機進行分析處理，使數(shù)字量的的更加的精準，操作起來直接，方便，對電機的轉(zhuǎn)速的調(diào)整更穩(wěn)定，故而選擇方案一。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。模數(shù)轉(zhuǎn)換器最 重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度 ,通常用這個位數(shù)無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 18 的多少表示。 本次設計主要以 ADC0831 控制的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中電位器作為ADC0831 的模擬量輸入，最大輸入電壓及參考電壓均為 5V，數(shù)字量輸出范圍為 0Dout255。 測速模塊 方案選擇 方案一：紅外傳感器， 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射?？梢燥@著的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋崦粼米疃酂o 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 19 的是熱敏電阻。通過圓弧所需的則正好是連續(xù)兩個脈沖的時間間隔，也就是連續(xù)兩次中斷的時間間隔。由于通電導線周圍存 在磁可確定導線電流的大小。 結(jié)論：方案一與方案二相比，霍爾開關(guān)對路況要求較高，而且是機械元器件，容易損壞， 而紅外傳感相紅外線敏感的光敏電阻和 PN 結(jié)型光生伏無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 20 特效應器件，它們能在低溫下工作，靈敏度高，響應速度快，故而選擇方案一。從圖中可以看出，若被檢測物表面為白色，發(fā)射光全部反射，光電三極管導通，經(jīng)反相后輸出高電平“ 1”；反之，則輸出為低電平“ 0”。本次設計就是利用了其中一個電壓比較器，本無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 21 電路組成的是一個基本單限比較器，輸入信號是引腳 6，即待比較電壓，它加到反相輸入端，在同相輸入端接一個參考電壓（門限電平）是引腳 7。 顯示模塊 模塊選擇 方案一： LED 顯示器是單片機應用系統(tǒng)中常見的輸出器件，而在單片機的應用上也是被廣泛運用的。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮，控制不同組 合的二極管導通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和“米”字段之分。同樣，共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 22 的段被顯示。 方案二：顯示部分采用是 1602 字符液晶模塊 ，字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有 電就有顯示，這樣即可以 顯示出圖形。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。 實現(xiàn)動態(tài)掃描的方案很多，在數(shù)字電路中大致可分成兩種： 第一種方案是間接控制法，即把位選通信號加至譯碼驅(qū)動器的消隱控制端，間接地控制 LED 顯示器的亮滅。 4 軟件設計 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序首先判斷輸入電壓的狀態(tài)，實際也是電動機啟動的一個開關(guān)，隨著輸入電壓的改變，轉(zhuǎn)速改變。首先是靜態(tài)調(diào)試： 在樣機加電之前，首先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細檢查樣機線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。 接著是上電調(diào)試，上電調(diào)試最重要的就是電源調(diào)試：電