【正文】 近似地看成線性關(guān)系。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)其速度增加，電機(jī)斷電時(shí)其速度減低。 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，轉(zhuǎn)速則隨電壓的變化而線性調(diào)節(jié)。直流電機(jī)能夠?qū)⑤斎氲碾妷盒盘?hào)變成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出，改變控制電壓即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，用途很廣泛，主要有如下優(yōu)點(diǎn) ： ● 寬廣的調(diào)速范圍。 ● 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)的特性相同，且運(yùn)行特性穩(wěn)定。 ● 高精度。 LED 數(shù)碼管與單片機(jī)連接電路如圖 3－ 7所示。動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。我們分別把他命名為 a、 b、 c、 d、 e、f、 g、 dp。圖中 C為上電復(fù)位電容，它是利用電容充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中電平復(fù)位是通過(guò) RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使 RST/Vpd 或 RST 引腳 (9)加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期 (即 24個(gè)振蕩周期 )的高電平。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠 近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 單片機(jī) 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。 1位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策、邏輯電路仿真、過(guò)程控制方面非常有效；而 8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。 ● 特殊功能寄存器 共有 21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能 的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。 ● 中斷系統(tǒng) 具有 5個(gè)中斷源， 2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。但對(duì)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。利用 STC89C52 的 I/O 端口對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí) 判斷 監(jiān)控 來(lái) 控制 步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的反映 。 ● 用開(kāi)發(fā)板自帶的數(shù)碼管顯示時(shí)間、里程、以及到障礙物的距離。 ● 直接使用 鎳鎘 電池 提供基準(zhǔn)電源。但是不如單電源方便靈活。 考慮到本系統(tǒng) 只需要檢測(cè) 前面的 障礙物， 基本上 沒(méi)有十分復(fù)雜的環(huán)境。 用超聲波傳感器進(jìn)行避障。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。因此決定采用 L298N 控制直流電機(jī)。 L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。 綜合以 分析 選 用了 比較普通的 且 更為熟悉的 STC89C52 單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。本次利用的小車如 圖 22 所示： 圖 22 本次設(shè)計(jì)用到的小車實(shí)物圖 控制 芯片 的分析 選擇 凌陽(yáng)公司的 16 位單片機(jī)是 16 位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有語(yǔ)音處理、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，但我對(duì)這 種單片機(jī)并不熟悉，使用起來(lái)并不是很方便，這對(duì)于硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件編程增加了難度。 加速減速依靠后面的電機(jī)帶動(dòng)后面一組車輪完成。 總體設(shè)計(jì)框圖 本系統(tǒng)基本框圖 21所示 ： 圖 21 總體設(shè)計(jì)框圖 各模塊分析選擇 小車部分分析 在 本 設(shè)計(jì) 中采用了實(shí)驗(yàn)室提供的玩具 電動(dòng)車 。 基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 3 2 總體 方案 設(shè)計(jì) 整體方案 的 設(shè)計(jì)思 想 利用 超聲波檢測(cè) 模塊 檢測(cè)道路前面的障礙物，然后把回響信號(hào)交給單片機(jī)處理，如果前面有障礙物，單片機(jī)的引腳會(huì)輸出兩個(gè)高電平信號(hào) 控制 小車剎車，當(dāng)距離接近到一定程度以后控制小車向左轉(zhuǎn)，與此同時(shí)繼續(xù)檢測(cè)障礙物。小車能夠顯示距障礙物的距離。 課題的目的和意義 本題目設(shè)計(jì)的是具有自動(dòng)避障功能的智能小車，其設(shè)計(jì)思想與一些日常生活迫切需要的 智能 機(jī)器人類似。 本次 設(shè)計(jì)的智能小車應(yīng)該能夠 調(diào)節(jié) 速度，具有自動(dòng)避障功能，可 以記錄 行駛速度、 顯示小車與前面障礙物的距離 。 關(guān)鍵詞 ： 智能小車；單片機(jī)；超聲波 檢測(cè) ； PWM 調(diào)速 基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) II Abstract As a new product of modern society, intelligence is the trend in future development. It can work in some specific environment according to the mode which sets in advance. Dispensing with behavior adjustment management,but it can achieve the expected， even higher goal. Smart car is a means through programming specific tasks to plete the iniaturi zation of the robot, it has produced lowcost, circuit structure is simple and conveni ent debugging. Because of its highly interesting, intelligent robot car enthusiasts, as well as by the broad masses of college students love. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed automatically and the construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result basically satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the write of program. Key words： smart car； single chip puter； ultrasound detector； PWM speed adjusting 基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) III 目 錄 1 引言 ………………………………………… …………………………………… (1) 課題背景 ………………………………………… … ………………… .……… (1) 課題的目的和意義 … ……………………………… … ………………… .…… (1) 設(shè)計(jì)要求 ………………… … ……………………… … ……………… .……… (1) 2 總體方案設(shè)計(jì) ……………………………… ………………… ……… .… ..…… .(3) 整體方案的設(shè)計(jì)思想 ………………… ………… ……… … ……… ..………… (3) 總體設(shè)計(jì)框圖 ……………………………… …… ………………… .………… (3) 各模塊分析選擇 ……………………………………… ……… ……… .… .…… (3) 小車部分分析 ………………………………………… … ……… ..………… (3) 控制芯片的分析選擇 …………… ……… ……………………… .………… (4) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的分析與選擇 ………………………………… ..…………… (5) 避障模塊的分析與選擇 …………………………………… .… .…………… (5) 電源分析與選擇 …………………………………… … ……… ..…………… (6) 智能小 車最后方案 ………………………………… .………… .…………… (6) 3系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………… ..…………… (7) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………… ……………………………… .……… (7) STC89C52 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 ………… …………… …………………… (7) 單片機(jī)時(shí)鐘震蕩電路 …………………………………………… ...……… (10) 單片機(jī)復(fù)位電路 …………………… ………… ……… ...………………… (10) 顯示模塊的設(shè)計(jì) ……… …………………………………… ...……………… (12) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) …………………………………… ...… ………… …… (13) 智能小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求 ……………………………… … ……………… (13) 直流電機(jī)調(diào)速原理 …………………… …………… ……… … …………… (14) L298N雙 H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片簡(jiǎn)介 ……………………… ..…………… (15) HC— SR04 超聲波測(cè)距模塊 ………………………………… …… ...… ……… (18) 模塊特點(diǎn) ………………… … …………………………………… … ……… (18) 主要技術(shù)參數(shù) ……………………………………………………… … …… (19) 模塊 實(shí)物圖 ………………………… ………………………………… … … (19) 基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) IV 基本工作原理 …………………… … …………………… … ……………… (19) 超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)相連的接線方法 ……………… … …………… (20) 超聲波時(shí)序圖 ………………………………………… ...……… … .…… … (20) 超聲波測(cè)距原理及系統(tǒng)組成 ……………… …… …… … .……………… (21) 超聲波檢測(cè)電路 ……………………… …………… …… … ……………… (21) 速度檢測(cè)模塊 ………………………………………………………………… (22) 電源模塊的設(shè)計(jì) …………………………………… ………… … ...………… (27) 4 軟件設(shè)計(jì) …………………………… ……… ………………… … ...…………… (25) 系統(tǒng)主程序流程圖 ………………………………………………… ...……… (25) 顯示子程序設(shè)計(jì)及流程圖 ………………………… ………………… ...… … (26) 測(cè)距子程序設(shè)計(jì)與流程 ……………………………………………………… (27) 按鍵改變占空比程序設(shè)計(jì) …………………………………………………… (28) 5“看門(mén)狗”技術(shù) ……………………………………… .…………………… …… (30) 6 軟件的簡(jiǎn)單介紹 …………… ..……………………… ..………… … ...……… .(32) Keil 軟件簡(jiǎn)介 ……………………… …… ...……………………………… … (32) STC_ISP_V480 的簡(jiǎn)介 …………………… ...………………………… ……… (32) 7 總結(jié) …………………………………………… ...……………………………… (34) 致 謝 ……………………………………………… … .…………………………… (35) 參考文獻(xiàn) ……………………………… ……………… ...…………………… …… (36) 附錄 A 作品實(shí)物圖 ……………………………………………………………… (37) 附錄 B 總程序 …………………………………………………………………… (37) 基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 1 1 引言 課題背景 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明了各式各樣的具有感知，決策，行動(dòng)和交互能力的機(jī)器人 。由于具有很強(qiáng)的趣味性，智能小車深受廣大機(jī)器人愛(ài)好者以及高校學(xué)生的喜愛(ài)。 智能小車是一種能夠通過(guò)編程手段完成特定任務(wù)的小型化機(jī)器人，它具有制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 基本 滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及 軟件的編寫(xiě) 。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽每年都設(shè)有智能小車類的題目，由此可見(jiàn)國(guó)家對(duì)高校機(jī)器人研究工作的重視程度。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，智能控制必將迎來(lái)它的發(fā)展新時(shí)代。 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)要求采用單片機(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、基于 80C51 單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 2 里程和速度。并通過(guò)單片機(jī)自帶的串行口接收主機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的控制智能小車運(yùn)