【正文】 片顯示年月 ,另一片顯示時(shí) .分 . 當(dāng)小車行駛時(shí) ,分別顯示時(shí)間和行駛距離原理圖如圖 1. 本設(shè)計(jì)中采用新型芯片 EM78P458 作為顯示驅(qū)動(dòng)器 ,它的管腳如圖 EM78P458管腳介紹所示 ,用單片機(jī)的并行口控制 ,一個(gè)數(shù)碼顯示電路用 4 個(gè)口線 ,用專用驅(qū)動(dòng)芯片控制可以減少對(duì) CPU 的利用時(shí)間 ,單片機(jī)將有更多的時(shí)間去完成其他功能 . 圖 EM78P458的管腳 該芯片共有 20 個(gè)管腳，管腳 LED1﹑ LED2﹑ LED3﹑ LED4分別接 10k電阻和三極管后與 4 位八段數(shù)碼管 5461 中的 a1﹑ a2﹑ a3﹑ a4 四個(gè)數(shù)位選擇端相連，這四個(gè)數(shù)位選擇端用來(lái)產(chǎn)生 LED 選通信號(hào)。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。 VT1 和 VT4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中 Ub1=Ub4； VT2 和 VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū) 動(dòng)電壓 Ub2=Ub3= Ub1。可逆 PWM 15 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H型、 T型等類型。主要防治伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)通道﹑電源以及空間電磁場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾。這些數(shù)字信號(hào)形態(tài)主要有開關(guān)量、二進(jìn)制數(shù)字量和頻率量，可直接用于開關(guān)量、數(shù)字量系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)，但對(duì)于一些模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過(guò)數(shù)／模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)。控制對(duì)象多為大功率伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電磁、機(jī)械干擾較為嚴(yán)重。根據(jù)目前單片機(jī)輸出功率的限制，不能輸出控制對(duì)象所要求的功率信號(hào)。超聲波檢測(cè)如圖 超聲波檢測(cè)電路所示。 作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。但是仍存在性價(jià)比的問(wèn)題 。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。 不能直接測(cè)量距離，算法復(fù)雜，處理速度慢。 表 傳感器性能比較 13 傳感器類型 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 超聲波 視覺(jué) 激光雷達(dá) MMW 雷達(dá) 價(jià)格合理，夜間不受影響。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于使用，且在 10m 以內(nèi)能給出精確的測(cè)量。這些應(yīng)用系統(tǒng)沒(méi)有被測(cè)對(duì)象，故不需要前向通道。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)輸入、傳感、變換應(yīng)作廣義理解，例如開關(guān)量的檢測(cè)及信號(hào)輸入，在單片機(jī)的各種應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 對(duì)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)的拾取其主要任務(wù)就是最忠實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)，它包括實(shí)時(shí)性與測(cè)量精度。 1﹑前向通道的含義 當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)﹑控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，有計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。 圖 80C51復(fù)位電路 三 前向通道設(shè)計(jì) 單片機(jī)用與測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有與被測(cè)對(duì)象相聯(lián)系的前向通道。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。 復(fù)位電路 80C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度 11 有 少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，但在 60pF 到 70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 (2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。 二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 80C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。 由上可見(jiàn)， 80C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行 I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。 3 程序存儲(chǔ)器 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至 64k 字節(jié)。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 圖 系統(tǒng)原理圖 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 0 C 5 1調(diào)速時(shí)間、里程顯示起停、避障、位移、檢測(cè)看門狗電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路 9 第三章 硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時(shí) /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。 三 顯示電路 本設(shè)計(jì)中用兩片 4位八段數(shù)碼管 gem4561ae作顯示器 ,并具有雙重功能 ,在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年﹑月 ,另一片顯示時(shí)﹑分； 當(dāng) 小車行駛時(shí) ,分別顯示時(shí)間和行駛距離。 遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干 擾，使電路不能正常工作。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過(guò)，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。具體電路同圖 行車距離檢測(cè)電路所示： 圖 行車距離檢測(cè)電路 紅外測(cè)距儀由測(cè)距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。 綜合考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，最后我們決定采用數(shù)字器件 —— 施密特觸發(fā)器。滯回比較器有兩個(gè)數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號(hào)因受干擾或其他原因發(fā)生變化時(shí)，只要變化量不超過(guò)兩個(gè)閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會(huì)來(lái)回變化。簡(jiǎn)單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且靈敏度高，但它的抗干擾能力差，也就是說(shuō)如果輸入信號(hào)因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會(huì)反 7 復(fù)的從一個(gè)電平跳到另一個(gè)電平。 (2) 選用集成電壓比較器。但實(shí)際集成運(yùn)放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號(hào)。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當(dāng)與一個(gè)受輸入信號(hào)控制的開關(guān)，當(dāng)輸入電壓經(jīng)過(guò)閾值時(shí)開關(guān)動(dòng)作，使輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同的。 比較器有各種不同的類型。但在實(shí)際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運(yùn)算放大器輸出飽和；為獲得單片機(jī)能識(shí)別的TTL 電平卻又無(wú)法抑制共模干擾。 方案二：采用差動(dòng)放大電路。 5 圖 檢測(cè)放大器方案： 方案一：使用普通單級(jí)比例放大電路。三極管導(dǎo)通時(shí)，電橋通過(guò)三極管接地，電機(jī)電樞中有電流通過(guò)；三極管截止時(shí)，電橋浮空，電機(jī)電樞中沒(méi)有電流通過(guò)。最后經(jīng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來(lái)的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個(gè)電平跳變信號(hào)。 本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩個(gè)光電三極管，分別放置在電動(dòng)車車頭的左 、右兩個(gè)方向，用來(lái)控制電動(dòng)車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時(shí)，單片機(jī)控制直行。 二 檢測(cè)系統(tǒng) 檢 測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)，即利用各種傳感器對(duì)電動(dòng)車的避障、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。 脈寬調(diào)速也可通過(guò)單片機(jī)控制繼電器的閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動(dòng)能力有限。 （ 2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的 3 頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱 PWM。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。且技術(shù)落后，因此擱置不用。 方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。 這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn) Microputer 完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/D﹑ PWM﹑ PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列 )﹑ WDT(監(jiān)視定時(shí)器 )﹑高速 I/O 口﹑計(jì)數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。以 80C51 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車。全國(guó)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(guó)各高校也都很重視該題目的研究。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。 江蘇科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 學(xué) 院： 成教學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 課 題： 基于單片機(jī)控制的智能電動(dòng)小車 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 丁輝 指導(dǎo)教師： 許運(yùn)飛 職 稱： 年 月 日 I 基于單片機(jī)控制的智能電動(dòng)小車 摘 要 智能電動(dòng)小車，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、 自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合 系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)題采用 80C51 單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。 (3) The adoption of the new display chip. Keywords 80C51 single chip puter, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car III 目 錄 第一章 前 言 ........................................................... 1 第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 .................................................. 2 一 直流調(diào)速系統(tǒng) .................................................... 2 二 檢測(cè)系統(tǒng) ........................................................ 3 三 顯示電路 ........................................................ 8 四 系統(tǒng)原理圖 ...................................................... 8 第三章 硬件設(shè)計(jì) ........................................................ 9 一 80C51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) ............................................. 9 二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................... 10 三 前向通道設(shè)計(jì) ................................................... 11 四 后向通道設(shè)計(jì) ................................................... 14 五 顯示電路設(shè)計(jì) ................................................... 16 第四章 軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 20 一 主程序設(shè)計(jì) ..................................................... 20 二 顯示子程序設(shè)計(jì) ................................................. 24 三 避障子程序設(shè)計(jì) ................................................. 25 四 軟件抗干擾技術(shù) ................................................. 26 五 “看門狗”技術(shù) ................................................. 28 六 可編程邏輯器件 .