【正文】 22 測量里程程序設(shè)計(jì) 23 23結(jié)束語 25參考文獻(xiàn) 26附錄A 源程序 27附錄B 總硬件圖 33致謝 34畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。 PWM speed adjusting。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。本設(shè)計(jì)采用MCS51系列中的80C51單片機(jī)。第三代單片機(jī)包括了Intel公司發(fā)展MCS51系列的新一代產(chǎn)品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452，還包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Jujutsu﹑OKI﹑HarriaMetra﹑ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色﹑與80C51兼容的單片機(jī)。新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。所以本設(shè)計(jì)與生活實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。在本系統(tǒng)中，反射式紅外光電傳感器檢測黑線，然后將信號(hào)傳送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，使小車沿軌道自主行走；電感式接近開關(guān)電路代替金屬傳感器探測預(yù)埋在軌道下的金屬鐵片，并發(fā)出聲光信息進(jìn)行提示；通過霍爾元件測量小車行駛里程；采用H型脈沖寬度調(diào)制（PWM）全橋式驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉(zhuǎn)彎；采用LCD1602實(shí)時(shí)顯示小車行駛的時(shí)間。采用數(shù)字電路對(duì)外圍探測軌跡信號(hào)，檢測金屬信號(hào)，避障信號(hào)，尋找光源信號(hào)分部進(jìn)行處理。同時(shí)，對(duì)各路信號(hào)處理也比較困難。利用這個(gè)原理，可以控制電動(dòng)小車行走的路跡。(2) 方案二：利用光敏電阻組成光敏探測器。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動(dòng)小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動(dòng)小車上的接收管接收不到紅外光。因此本方案易于實(shí)現(xiàn)，也比較可靠。因此不易采用。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。因此用它作為小車的金屬傳感器，簡單易行、抗干擾性能優(yōu)越。根據(jù)上述要求，提出下列方案。超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當(dāng)探測到障礙物時(shí)，超聲波傳感器給出脈沖信號(hào)至單片機(jī)，單片機(jī)檢測到該信號(hào)后，調(diào)整小車的方向，以控制小車準(zhǔn)確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉(zhuǎn)彎而導(dǎo)致的盲目方向控制。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生明顯反射，形成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。若干定位器在水平面上按不同角度展開，在尋找光源時(shí)根據(jù)每個(gè)定位器接收到的光線強(qiáng)弱（有無）得出光源的方位。光敏電阻是用光電導(dǎo)體制成的光電器件，又稱光電管，它是基于半導(dǎo)體內(nèi)光電效應(yīng)工作的。綜合考慮到上述方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二。缺點(diǎn)是只能顯示0～9的數(shù)字和一些簡單的字符，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，且占用空間。目前已廣泛應(yīng)用在各種顯示領(lǐng)域。但該方案受電池電量、路面介質(zhì)等因素的影響，在大多數(shù)情況下均暴露出誤差較大的缺點(diǎn)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鋼也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件感應(yīng)到磁場的變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生通斷效果，使單片機(jī)的輸入端產(chǎn)生高低電平的變化，從而使其計(jì)數(shù)小車車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，假設(shè)為N，并設(shè)車輪的周長為L，通過S=N*L，就可以計(jì)算出小車在一段時(shí)間內(nèi)的里程。(3) 方案三：采用透射式光電開關(guān)。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(1) 方案一：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢，易損壞，壽命較短，可靠性不高。H型全橋式電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制。綜合三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定選擇方案三。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部。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?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。 在本系統(tǒng)中，AT89C51單片機(jī)的P1口用于LCD1602顯示，、。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的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個(gè)電平跳變信號(hào)。即當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對(duì)管遇到黑帶時(shí)輸入電平為高電平，反之為低電平[5]?？刂破湎蛴肄D(zhuǎn)；如果右方向偏離黑線，則左側(cè)的探頭就會(huì)檢測到黑線，把信號(hào)傳送到單片機(jī)，進(jìn)行處理校正。由于接收對(duì)管裝在車底，發(fā)射距離的遠(yuǎn)近較難控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，靈敏度不高，因此采用在對(duì)管上套一塑料管，屏蔽外界光的影響，靈敏度將大幅提升。振蕩器即是由纏繞在鐵氧體磁芯上的線圈構(gòu)成的LC振蕩電路。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測距及材料探傷、測厚等。 超聲波發(fā)射電路該電路用到時(shí)基電路LM555。3腳為輸出端（OUT），有0和1兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的電平?jīng)Q定。8腳為電源（VCC），1腳為地（GND）。放電端（DIS）可看成由內(nèi)部放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的反Q端控制：反Q=1時(shí)DIS 端接地；反Q=0時(shí)DIS端懸空。如果在控制端CV加上控制電壓VC，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成VC值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC。將此方波信號(hào)輸出到信號(hào)處理電路。，LM2907N的引腳功能如下： ① 腳（F）和11腳（IN）為運(yùn)算放大器／比較器的輸入端；② 腳接充電泵的定時(shí)電容（C1）；③ 3腳接充電泵的輸出電阻和積分電容（R1/C2）； ④ 4腳（IN+）和10腳（UF1）為運(yùn)算放大器的輸入端；⑤ 5腳為輸出晶體管的發(fā)射極（U0）；⑥ 8腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源（UC）； ⑦ 9腳為正電源端（VCC）； ⑧ 12腳為接地端（GND）； ⑨ 6，7，13，14腳未用。當(dāng)Vop+大于Vop時(shí)，比較器輸出為“1”，LM2907N內(nèi)部三極管導(dǎo)通（或飽和）輸出為“0”，則發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮。為了檢測光線的強(qiáng)弱，我們?cè)谛≤囎笄胺健⒂仪胺郊恿?只光敏傳感器，即光敏電阻。 光源檢測電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602顯示。(4) 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選指令寄存器。(7) 第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。在輸入端輸入電壓VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時(shí)，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢差HV輸出，該HV信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。 霍爾傳感器A4EE的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將霍爾元器件以一定方式裝成后，再將霍爾傳感器H的1腳和3腳間接2KΩ的電阻。每經(jīng)過一對(duì)N、S極，就出現(xiàn)一個(gè)完整的正弦波或一對(duì)正、負(fù)方波。 霍爾傳感器測速電路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最廣泛的就是H型全橋式驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)全部導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)處于剎車狀態(tài)。L298N芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的。IN1IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)TTL 邏輯電平信號(hào)，用來控制H橋的開與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1) 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫、調(diào)試及修改。(5) 模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。當(dāng)檢測到障礙物時(shí)，調(diào)用躲避障礙物子程序，達(dá)到躲避障礙物的目的。當(dāng)中斷清除后，小車各模塊恢復(fù)到中斷前的狀態(tài)。單片機(jī)控制小車后退并左轉(zhuǎn)，若左轉(zhuǎn)不能避開障礙物，則右轉(zhuǎn)，直到避開障礙物。本設(shè)計(jì)涉及到《電機(jī)學(xué)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》、《傳感器與檢測技術(shù)》、《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》等學(xué)科。通過網(wǎng)上找資料、理清了思路?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?1) 鞏固了課本上的知識(shí)。同時(shí)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷也使我受益匪淺。本次經(jīng)歷將是我在大學(xué)時(shí)期很好的一次實(shí)踐和鍛煉機(jī)會(huì)。[4] 張立．電子世界[M]．電動(dòng)小車的循跡，2004．3031。在即將離校的日子，我更加珍惜這所剩無幾的日子，努力地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中，江紹明老師給了我們極大的幫助，不僅讓我們看到了51世界的美妙，同事為讓我們對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)探索充滿了興趣，我們學(xué)會(huì)了對(duì)待知識(shí)，科學(xué)應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)。在這 過程中我們體會(huì)到一分耕耘一封收獲的道理。此刻，我十分感謝母校、感謝老師們對(duì)我的教誨。內(nèi)江師范學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)數(shù)理與信息工程學(xué)院《單片機(jī)原理及應(yīng)用》期末課程設(shè)計(jì)——單片機(jī)智能電動(dòng)小車設(shè)計(jì)3