【正文】 果等。Protues 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器，如EPROM中。　　2. Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包中的uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。目前已經(jīng)有很多種嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，如：Linux、RTX51及UC/OS等，可以更有效的利用系統(tǒng)的各種資源，簡(jiǎn)化編程，縮短開(kāi)發(fā)周期。軌道的整體形狀也結(jié)合了直道和彎道，這樣可以全面測(cè)試小車(chē)的轉(zhuǎn)彎能力。本系統(tǒng)采用MAXIM 公司生產(chǎn)的MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口通信。事實(shí)上ZNE100TL的配置十分方便，有三種方式。首先是IP地址，由于本模塊需要建立PC和ZNE100TL在同一網(wǎng)段，設(shè)定PC機(jī)情況如下IP地址：，子網(wǎng)掩碼： ,默認(rèn)網(wǎng)關(guān)：,DNS服務(wù)器:,備用DNS服務(wù)器:。: 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖在本系統(tǒng)中，設(shè)置其波特率為9600b/s（考慮到單片機(jī)于PC本身的通訊），開(kāi)始位為1 位，停止位為1 位，工作方式為T(mén)CP Sever。: ISP人機(jī)對(duì)話界面 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊是本系統(tǒng)的核心模塊之一，而系統(tǒng)的以太網(wǎng)功能是通過(guò)ZNE100TL 模塊實(shí)現(xiàn)的。這樣才能進(jìn)行調(diào)試。于是我想到了焊接ISP接口引腳并且構(gòu)面ISP驅(qū)動(dòng)電路模板。這樣即節(jié)省了我們使用電池的費(fèi)用，也能保證電壓的穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)使用L298N雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，由單片機(jī)的P1口輸出控制信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。因此我選擇自己在PCB焊接板上制作單片機(jī)的最小系統(tǒng)。當(dāng)單片機(jī)接收到指令自動(dòng)尋跡時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入尋跡子程序，此時(shí)由傳感器對(duì)黑白線進(jìn)行檢測(cè)，并自動(dòng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)顯示模塊同步對(duì)小車(chē)運(yùn)行的方向進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)要使用LED點(diǎn)陣燈Ark Sz411588K顯示小車(chē)運(yùn)行的狀態(tài)，所以必須加入驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)芯片為74LS245。 由于本系統(tǒng)只用顯示運(yùn)行狀態(tài)，且LED數(shù)碼管質(zhì)量比較輕，利于小車(chē)行走，可視性好，成本低，控制方便，故選擇1個(gè) LED數(shù)碼管Ark Sz411588k作為系統(tǒng)的顯示部分。優(yōu)點(diǎn)是顯示信息豐富，功耗低，體積小，畫(huà)面效果好，分辨率高，人機(jī)界面友好，但液晶需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程量大，占用資源多，可視性較差，成本也比較高。而且這種方案受光照影響不大，工作比較穩(wěn)定。 方案3：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。但成本高，很難找到合適的載體，且處理電路十分復(fù)雜。而IN1~IN4四個(gè)接口則用來(lái)選擇電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。至于題目要求的精確平衡控制，采用一定的算法就可以解決。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是輕便小巧，轉(zhuǎn)矩大，控制簡(jiǎn)單。且成本高，過(guò)于高的精度對(duì)本實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)十分浪費(fèi)。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp[8]。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)?！　?duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平使單片機(jī)復(fù)位。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì)P2端口寫(xiě)“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。對(duì)P1端口寫(xiě)“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。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52：l 主要性能：與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線 、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。故我們決定采用AT89S52單片機(jī)作為我們的主控制器。為完成相應(yīng)功能，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個(gè)基本模塊：電源模塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、尋跡線探測(cè)模塊、平衡狀態(tài)檢測(cè)模塊、信息顯示模塊。圖形是通過(guò)行掃描，對(duì)應(yīng)直接輸入8位列信號(hào)最后形成圖形的。以太網(wǎng)控制部分利用PC上位機(jī)定義網(wǎng)絡(luò)端口（Port80）通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑NE100TL模塊中，利用模塊將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)化為串口信號(hào)，將指令送入MCU中對(duì)小車(chē)實(shí)現(xiàn)控制。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，新的數(shù)控機(jī)床大都提供了以太網(wǎng)接口，目前以太網(wǎng)主要用于把數(shù)控機(jī)床接入管理網(wǎng)絡(luò)，有些實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通信，但在設(shè)備級(jí)還存在著無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、傳輸速度慢、實(shí)時(shí)性差、可靠性差等缺點(diǎn)。以太網(wǎng)的飛速發(fā)展，以其低成本、高穩(wěn)定和可靠性、應(yīng)用廣泛和支持技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。目前機(jī)器人的研究正向著復(fù)雜型、智能型、自主型發(fā)展，機(jī)器人與人類(lèi)生活聯(lián)系得越來(lái)越緊密。它與這幾年迅速發(fā)展起來(lái)的傳感器、微機(jī)技術(shù)和仿生學(xué)、控制理論等有密切關(guān)系。目前已經(jīng)普及化，它是依靠人們給予程序，能重復(fù)進(jìn)行多種操作的系統(tǒng)。作為20世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的重大成就，機(jī)器人已經(jīng)和人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)、生活密不可分。而智能小車(chē)，也就是輪式機(jī)器人，最適合在那些人類(lèi)無(wú)法工作的環(huán)境中工作，該技術(shù)可以應(yīng)用于無(wú)人駕駛機(jī)動(dòng)車(chē)，無(wú)人生產(chǎn)線，倉(cāng)庫(kù)，服務(wù)機(jī)器人等領(lǐng)域。北京工商大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于以太網(wǎng)的自動(dòng)尋跡小車(chē)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章 前言 課題研究的背景和意義計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)控領(lǐng)域深刻的技術(shù)變革。依靠以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享，給辦公自動(dòng)化帶來(lái)很大的變革，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。人類(lèi)在認(rèn)識(shí)自然、改造自然、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的過(guò)程中，不斷地創(chuàng)造出各種各樣為人類(lèi)服務(wù)的工具，其中許多具有劃時(shí)代的意義。第一代是可編程的示教再現(xiàn)型機(jī)器人。此種機(jī)器人配備了簡(jiǎn)單的內(nèi)、外部傳感器，能對(duì)自身的實(shí)際位置、方向等進(jìn)行測(cè)量，能通過(guò)“視覺(jué)”、“觸覺(jué)”等傳感能力對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行實(shí)際探測(cè)，從而由這些反饋信息在事先編好的算法和程序指導(dǎo)下對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。它能有效地適應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強(qiáng)自適應(yīng)能力，是具有自學(xué)習(xí)和自治(自主決策)功能的智能機(jī)器人?，F(xiàn)場(chǎng)總線一般采用專(zhuān)用硬件，雖然實(shí)時(shí)性好，但標(biāo)準(zhǔn)過(guò)多互不兼容，硬件成本高，傳輸速度低，與管理級(jí)（如企業(yè)信息化）很難兼容，現(xiàn)場(chǎng)總線也已經(jīng)逐步向以太網(wǎng)靠攏。響應(yīng)時(shí)間的“不確定性”（即實(shí)時(shí)性差）和系統(tǒng)內(nèi)各模塊的“不同步性”成為了阻礙以太網(wǎng)技術(shù)“一網(wǎng)到底”的瓶頸。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：通訊部分：分為以太網(wǎng)口控制和串口直接控制兩部分。顯示部分：利用8*8 LED點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)圖形的拼湊。第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 系統(tǒng)組成方案AT89S52單片機(jī)根據(jù)題目的基本要求，設(shè)計(jì)任務(wù)主要完成電動(dòng)車(chē)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按規(guī)定路徑穩(wěn)定行駛，并能具有保持平衡功能，同時(shí)對(duì)行程中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示。 由于我們大學(xué)期間學(xué)習(xí)并使用的主要是51系列的單片機(jī)控制芯片，相對(duì)比較熟悉。下面對(duì)AT89S52作簡(jiǎn)要介紹。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。 P1口引腳的第二功能引腳號(hào)第二功能T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出；T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）；MOSI（在系統(tǒng)編程用）；MISO（在系統(tǒng)編程用）；SCK（在系統(tǒng)編程用）；P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在使用 8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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。RST——復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此外，該引腳會(huì)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(wú)效。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較小，不能滿(mǎn)足小車(chē)爬坡的要求。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 經(jīng)比較驗(yàn)證，顯然方案1的步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且性?xún)r(jià)比不高，而方案2的直流電機(jī)與小車(chē)本是一體的，性能也比較好，由于本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求不高，采用減速直流電機(jī)完全可以滿(mǎn)足要求。工作時(shí)，單片機(jī)向L298N的ENA、ENB兩口發(fā)送PWM波來(lái)控制左右兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速。方案1：采用CCD單色攝像頭，配計(jì)算機(jī)主板及圖像采集卡來(lái)識(shí)別黑背景下的白線，目前做的比較成熟，效果相當(dāng)好。該傳感器雖然靈敏度高，且容易購(gòu)買(mǎi)，但是集成度比較低，需要輔助電路才能返回TTL電平，因此造成不便。因此光敏電阻在蹺蹺板白線上方時(shí)阻值會(huì)發(fā)生明顯變化，而且有集成度高的封裝元件，且價(jià)格便宜。 黑白線檢測(cè)傳感器外貌及外部電路 顯示模塊的選擇與設(shè)計(jì) 方案1：采用LCD液晶顯示。缺點(diǎn)是顯示信息比較少，沒(méi)有LCD顯示的豐富。單片機(jī)I/O口輸出的電壓雖然在理論上能夠達(dá)到5V，但是加上負(fù)載以后往往不能達(dá)到這樣的數(shù)值，這也就是電機(jī)、LED都需要加驅(qū)動(dòng)電路的原因。系統(tǒng)通過(guò)串口接收上位PC傳送來(lái)的指令，然后由單片機(jī)對(duì)指令進(jìn)行分析，再進(jìn)一步對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出控制電平，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的控制。不僅沒(méi)有減少我們的工作量，而且冗余的器件又加大了車(chē)體的質(zhì)量，使小車(chē)的機(jī)動(dòng)性大大降低。： 自制系統(tǒng)板 我們的電機(jī)使用原車(chē)自帶的直流電機(jī)，加以齒輪減速，這樣的好處是可以將電機(jī)很好的固定在車(chē)架上。： 車(chē)架 電源的選擇 考慮到我們的系統(tǒng)板可以使用USB供電，故我們將系統(tǒng)板的正負(fù)電源送給電機(jī)和傳感器，這樣我們只要給系統(tǒng)板供電就可以了，而我們小車(chē)運(yùn)行的路線是固定的，距離也不是很遠(yuǎn)，使用USB延長(zhǎng)線完全可以勝任，所以我們整個(gè)系統(tǒng)采用USB供電。同時(shí)，由于自制單片機(jī)系統(tǒng)板的我來(lái)說(shuō)，如果燒錄程序只能通過(guò)燒寫(xiě)器來(lái)完成，插拔單片機(jī)就會(huì)成為調(diào)試單片機(jī)時(shí)的一種障礙，因?yàn)槎啻尾灏瓮菀讚p壞引腳，造成單片機(jī)的浪費(fèi)。第二，先得了解AVR單片機(jī)M8的基本資料。不同的PC軟件對(duì)應(yīng)的引腳圖實(shí)際上是有差別的，而利用成品的模塊也方便了許多。ZNE100T 以太網(wǎng)模塊的波特率、開(kāi)始位、停止位以及工作方式通過(guò)配置軟件來(lái)設(shè)計(jì)。通訊的核心是IP地址，通訊端口等通訊設(shè)置的有關(guān)配置。在本設(shè)計(jì)中設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如下：網(wǎng)頁(yè)端口80，命令端口3003；而串口設(shè)定工作端口4001；TCP Turo啟用，TCP連接數(shù)1，TCP目標(biāo)端口6001，TCP目標(biāo)IP 。而ZNE100T 模塊配置的是RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，電平為（+12V，12V），二者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成單片機(jī)與PC 機(jī)的數(shù)據(jù)通信，必須對(duì)單片機(jī)輸出的TTL 電平進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換[12]。 軌道的設(shè)計(jì) 蹺蹺板的設(shè)計(jì)我們使用質(zhì)地堅(jiān)硬的木板，在板面上用黑色膠帶覆蓋，在板的中心用白膠帶做成一條中心線，供小車(chē)尋跡。從小車(chē)的后面和側(cè)面兩個(gè)角度拍攝小車(chē)的整車(chē)圖，、： 小車(chē)的斜面視圖 小車(chē)側(cè)面視圖第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件在一個(gè)智能系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。在Protues繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在Protues的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。另外，它提供了大量的代碼，指導(dǎo)用戶(hù)編程時(shí)實(shí)現(xiàn)某些技術(shù)和功能。 系統(tǒng)思維框架圖 ：雙向箭頭所表示的是指令的傳輸和反饋，而單項(xiàng)箭頭僅表示的指令的傳輸。 //UART in mode 1 8位，REN=1 TMOD = TMOD|0x20。 //Timer 1 run} 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 常規(guī)的設(shè)置方法是利用某一個(gè)定時(shí)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行PWM的控制以達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理，但是我的實(shí)驗(yàn)要求是盡量快速的跑完軌跡，于是我直接取消了PWM控制部分，使單片機(jī)控制電機(jī)全速運(yùn)行。/**************************************************************///電機(jī)控制部分，以指定速度運(yùn)行函數(shù)Lrun(),Rrun()函數(shù)//左邊電機(jī)運(yùn)行函數(shù)void Lrun(INT16U speed){ INT16U t。 s2=0。