【正文】 制 21 jishk equ 3ah 。 表 紅外避障模塊外圍電路信息處理編碼表 將外部信息進行編碼后，通過對信號的判斷，控制小車的移動方向：探測結果 000，表明前方 15cm 內無障礙物單片機送出“前進”指令，小車保持前進狀態(tài)；探測結果111，表明前方及左右兩邊 15cm 內均有障礙物，單片機送出“后退”指令；探測結果010，表明前方 15cm 內有障礙物左右兩邊均無障礙物，單片機送出“右轉”指令（左右均無障礙物默認右轉）；探測結果 110，表明前方及左邊 15cm 內有障礙物，單片機送出“右轉”指令；探 測結果 011，表明前方及右邊 15cm 內有障礙物，單片機送出“左轉”指令。 數(shù)字濾波技術： 一般單片機應用 系統(tǒng)的模擬輸入信號中，均含有種種噪音和干擾，它們來自被測量本身、傳感器、外界干擾等。對于隨機干擾，我們可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或濾除。 數(shù)字濾波可以根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便，功能強的特點。若多次采樣后，信號總是變化不定，可停止采集，給出報警信號，由于開關量信號主要是來自各類開 33 關型狀態(tài)傳感器，如限位開關、操作按鈕、電氣觸點等，對這些信號的采集不能用多次平均的方法，必須絕對一致才行。前者有良好的抗‘毛刺’干擾能力，后者不耐干擾，當鎖存線上出現(xiàn)干擾時，它就會盲目鎖存當前的數(shù)據(jù)，也不管此時數(shù)據(jù)是否有效。在軟件上，最為有效的方法就是重復輸出同一個數(shù)據(jù)。 指令冗余技術： 當 CPU 受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。因此，我們應多采用單字節(jié)指令（ NOP)或將單字節(jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余技術可以減少程序彈飛的次數(shù)，使其很快進入程序軌道，但這并不能保證在失控期間不干壞事，更不能保證程序納入正常軌道后就太平無事了，解決這個問題必須采用軟件容錯技術。如果我們把這段程序的入口標號記為 ERR 的話，軟件陷阱即為一條無條件轉移指令，為了加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由 3 條指令構成： NOP NOP ERR 34 軟件陷阱安排在以下四種地方： (1)未使用的中斷向量區(qū)。如果操作者在場，就可以按下人工復位安鈕，強制系統(tǒng)復位。 “ 看門狗”技術可由硬件實現(xiàn)，可由軟件實現(xiàn)，也可由兩者結合實現(xiàn)。 本設計采用第三種方案實現(xiàn) “ 看門狗”電路，下面就對該方案作以介紹。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序對 4060 發(fā)不出掃描信號，分頻器記滿輸出一脈沖號使 CPU 復位。如果 Rs=450Ω， RT=45Ω， CT=1uF,則 f=10HZ。若沒有微 分電路，掃描輸入信號上的“ 1”狀態(tài)封死 4060，使之不能記數(shù)，看門狗不起作用 圖 看門狗電路圖 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。它采用更為靈活的可編 I/O 結構，并采用了先進的 EECOMS 工藝，數(shù)秒內即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。 七 無線遙控系統(tǒng) 無線遙控模塊子程序設計 無線遙控模塊模式判斷子程序 無線遙控模塊模式判斷子程序流程圖如圖 44所示。當 a=0001 時，小車停止一切動作；當 a=1000 時，小車進入無線遙控方向模式；當 a=0100 時，小車進入循跡模式；當 a=0010 時，小車進入避障模式。此步驟中，四個方向的移動具有疊加效果（“前進指令”加“后退指令”除外）。再進入各個模式之后，單片機 將對各個模式所發(fā)出的電機控制指令進行操作，通過電機控制模塊子 程序控制電機的“行動”，從而控制小車的“行動”。理論上的誤差不到 1秒 /年。 最小系統(tǒng)電路 本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機作為中央處理器。利用 AT89S51 的 I/O 端口對傳感器信號進行實時判斷監(jiān)控來控制步進電機做出相應的反映 [7]。它的 基本原理圖如圖 32所示： 該驅動電路可以驅動兩路直流電機，使能端 ENA、 ENB 為高電平時有效，控制方式及直流電機狀態(tài) 電機驅動控制方式及直流電機狀態(tài) 若要對直流電機進行 PWM 調速，需設置 IN1 和 IN2，確定電機的轉動方向，然后對。這種驅動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應正轉、正轉制動、反轉、反轉制動。 AT89S51是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 [7]。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比 1/16。 測試方法 數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導通狀態(tài)等參數(shù)； 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸； MCS51 仿真機用于測試軟件； 直流穩(wěn)壓電源在 測試期間為各待測系統(tǒng)供電； 秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產(chǎn)品測試。在初始化各個變量后，讀取無線模塊信號，進入模式判斷子程序，判斷所要進入的模式。 無線遙控模塊方向控制模式子程序 本子程序中無線遙控模塊方向控制模式子程序流程圖如圖 45 所示，當進入此子程序后，再 次通過讀取外部超再生簡易無線接收器的信息判斷小車的移動方向，當a=1001 時，即發(fā)射器的 A， D 鍵同時按下時，小車退出該模式。超再生簡易無線電遙控器發(fā)射器有四個按鈕： A， B， C， D 經(jīng)過接收器解碼 后分別通過四個端口輸出（按鈕按下時對應端口輸出高電平），各端口硬件上分別與 ， ， 連接，讀取數(shù)據(jù)時將四個 P 口的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù) a 中。 80C51 按鍵電路直接由 80C51 接口電路查詢。 4060的記滿輸出信號不但要接到 MCS51的 RST腳，而且還應接到其它芯片的 RST腳，因為程序亂飛后，其它具有 RST 腳的芯片也混亂了，必須全部復位。 (3)幾個原則 看門狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數(shù)器充當，因為 CPU 失控后，可能會修改可編程器件參數(shù)，使看門狗失效。 Rs用于改善振蕩器的穩(wěn)定性， Rs 要大于 RT。 4060 記數(shù)頻率由 RT和 CT決定。 實現(xiàn)硬件 “ 看門狗”電路方案較多，目前采用較多的方案有以下幾種： 采用微處理器監(jiān)控器； 采用單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn) “ 看門狗”，單穩(wěn)定電路可采用 74LS123。為使程序脫離“死循環(huán)”，通常采用“看門狗技術”。 五 “看門狗”技術 PC 受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)” [6]。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行到冗余指令。 在一些對程序流向起決定作用的指令之前插 入兩條 NOP 指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確軌道。當彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。外設設備接受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。慣性大的輸出設備（如各類電磁執(zhí)行機構）對‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。在滿足實時性要求的前提下，如果在各次采集數(shù)字信號之間接入一段延時，效果會好一些，就能對抗較寬的干擾。 數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點，所以數(shù)字濾波在微機應用系統(tǒng)中得到了廣泛應用。故實質上它是一種程序濾波。對于這類信號，采用積分時間等于 20ms 的整數(shù)倍的雙積分 A/D 轉換器，可有效的消除其影響。在單片機控制系統(tǒng)中，如能正確的采用軟件抗干擾技術，與硬件干擾措施構成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。此子程序利用漫反射型紅外線光電傳感器檢測前方障礙物（通過紅外避障模塊的電位器可以調節(jié)紅外傳感器的檢測距離）在定距（ 15cm）之內便視為出現(xiàn)阻礙行動的障礙物，反之視為無阻礙行動的障礙物。十米位 shifn equ 38h 。分秒位 meter equ 34h 。 一 主程序設計 主程序清單如下： limiw equ 30h 。 為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。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。為保證電源工作可靠，單片機系統(tǒng)與動力伺服系統(tǒng)的q48050q28050q18550q38550r110kr210kr4r3M1 2A74 L S 061 2A74 L S 0612A74 L S 0612A74 L S 061K1KV C C D1 D3D2 D410K10K 19 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 。運算放 圖 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換作用。 4 個電力晶體管的基極驅動電壓分為兩組。對于二進制輸出的數(shù)字量采用 D/A 變換器；對于頻率量輸出則可以采用 本設計調速采用 PWM 調速 [5]： 為順利實現(xiàn)電動小汽車的左轉和右轉，本設計采用了可逆 PWM 變換器。 （ 2） 干擾防治。 單片機在完成控制處理后，總是以數(shù)字信號通過 I/O 口或數(shù)據(jù)總線送給控制對象。 （ 3） 接近控制對象，環(huán)境惡劣。 根據(jù)單片機的輸出和控制對象實現(xiàn)控制信號的要求，后向通道具有以下特點： （ 1） 小信號輸出、大功率控制。 本設計采用 T/R4012小型超聲波傳感器作為探測前方障礙物體的檢測元件，其中心頻率為 40Hz，由 80C51 發(fā)出的 40KHz 脈沖信號驅動超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出40KHz 的脈沖超聲波，如電動車前方遇到有障礙物時，此超聲波信號被障礙物反射回來，由接收器接收，經(jīng) LM318 兩級放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片 LM567 解碼，當 LM567 的輸入信號大于 25mV 時，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，?80C51 單片機處理。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應用。近十年來隨著尺寸及價格的降低，在汽車行業(yè)開始被使用。其優(yōu)點是尺寸小，價格合理，在一定的寬度和視覺域內可以測量定多個目標，并且可以利用測量的圖像根據(jù)外形和大小對目標進行分類。 價格相合理，夜間不受影響 不受燈光、天氣影響。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。該方法被廣泛應用于移動機器人的研究上。 并不是所有單片機應用系統(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。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關的信號調節(jié)、變換電路 ,故也可稱為傳感器接口通道。因此，在前向通道中，傳感器、敏感元件及其相關電路占有 重要地位。在通道電路設計中還涉及到模擬電路諸多問題。時鐘頻率選用 6MHZ 時， C取 22uF,Rs取 200Ω， RK取 1KΩ。本設計就是用的按鍵手動復位。 最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用 NPO 電容。振蕩晶體可在 到 12MHZ 之間選擇。 80C51 單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。其應用特點： (1) 有可供用戶使用的大量 I/O 口線。 MCS51 單片機中 8 位機和 1 位機的硬件資源復合在一起，二者相輔相承，它是單片機技術上的一個突破，這也是 MCS51 單片機在設計的精美之處。實際上是一些 13 控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的 RAM 區(qū)。 6 串行口 1個全雙工的串行口，具有四種工作方式。 2 數(shù)據(jù)存儲器 片內為 128 個字節(jié)，片外最多可外擴至 64k 字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、