【正文】 但是由于畢業(yè)設(shè)計時間較短，加上我們能力有限，通過 這幾年的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)自己理論知識并不是掌握的很好，學(xué)得不是很精通，太多知識還是一知半解的，今后還需不斷地鞏固，學(xué)習(xí)，即使我已經(jīng)是非常努力地做了這次畢業(yè)設(shè)計，該系統(tǒng)還有許多不盡如人意的地方，出錯處理不夠等多方面問題。器件上電后所有控制寄存器復(fù)位。表 2 中 X 可為 16 進(jìn)制任意值，一般取為 0。 U1AT89C51DOUT24LOAD12ISET18V+19CLK13DIG0DIG7GND9GND4SEG ASEG .DPDIN1U3MAX7219+5VGND接 LED 的 端接 LED 的公共控制端 圖 49 顯示連接圖 MAX7219 的數(shù)據(jù)輸入主要由三根輸入線完成。 MAX7219 有多種封裝形式，如窄式 DIP 封裝。它與通用微處理器只有3 根串行相連，最多可驅(qū)動 8 個共陰數(shù)碼管或 64 個發(fā)光 二極管。當(dāng)小車在白紙上時，輸出為高電平；當(dāng)遇到黑條時，輸出低電平脈沖，作中斷計數(shù)判斷用 [2]。數(shù)據(jù)的計算有距離的計算和時間的計算。如圖47 所示的光電檢測電路。因此，我們用了三個不同顏色的發(fā)光二極管來顯示小車正處在何種狀態(tài)種，紅色表示停止?fàn)顟B(tài)，綠色表示加速狀態(tài)，黃色表示限速，分別接入單片機(jī)的 、 、 如下圖。產(chǎn)生中斷對跑道計數(shù)器 23H 讀數(shù)看是否為 4，是 4的時候則對電機(jī)進(jìn)行控制，又對電機(jī)進(jìn)行正相驅(qū)動約 50ms，使其加速，改供高電壓，使電機(jī)快速轉(zhuǎn)動。 為了標(biāo)志是終點停車還是起點停車，用位地址 30H（即 位）的位值作為判斷標(biāo)志。 如果要使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，即得到一個比較低的 PWM脈寬輸出值， 可以減少 接通時間 的值；要使電機(jī)轉(zhuǎn)速增加 ， 即得到一個更高的 PWM 的輸出值，可以增加 接通時間 的值。電機(jī)得到的平均電壓為 ????? ?/ond tV 式中， T 為開關(guān)元件的開關(guān)周期； ont 為開關(guān)元件開通時間； ?? /ont? 為開關(guān)占空比 。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 15～ 20Hz 效果最佳。 初始化程序： CLEARMEMIO: MOV R0, 70H MOV R7, 07H ML0: MOV R0, 00H INC R0 DJNZ R7, ML0 MOV TMOD, 10H MOV R4, 14H MOV TL1, 0B0H MOV TH1 3CH MOV 20H, 00H MOV 21H, 00H MOV 22H, 00H MOV 23H, 00H 。中斷的實現(xiàn)實行軟件和硬件綜合完成，硬件部分叫做硬件裝置，軟件部分成為軟件處理程序。中斷機(jī)制是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡(luò)作用，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的 響應(yīng)和處理。數(shù)碼管顯示部分的控制主要負(fù)責(zé)實時顯示相關(guān)有效信息。 綜合以上所述， 本設(shè)計的主要特色： （ 1）高效的 H型 PWM電路，提高電源利用率。 路程檢測電路 的選擇 方案一：利用反射式光電開關(guān)和一級反相器組成。這個檢測器具有體積小、靈敏度高、線性好等特點，外圍電路及電路設(shè)計簡單、安裝方便、電源要求不高、性能穩(wěn)定可靠。 兼于方案三 調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平 滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大 ， 因此本設(shè)計采用方案三。 電動機(jī)驅(qū)動方案的選擇 方案 一 ：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 系統(tǒng)組成框圖 圖 22系統(tǒng)組成框圖 單 片機(jī) AT89C51 數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊 電 源 數(shù)碼 管顯示 電機(jī)控制 模塊 紅外發(fā)射 數(shù)碼管 驅(qū)動 紅外接收 行 駛 狀 態(tài) 顯 示 脈寬調(diào)制 （ PWM） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)整體設(shè)計 6 圖 22 給出系統(tǒng)組成框圖，數(shù)據(jù)采集通過光電傳感器完成對不同標(biāo)志的檢測，并以電信號脈沖的形式送入單片機(jī)的 INT0 和 T1 口。 設(shè)計要求 10s，然后返回到起點停止。電機(jī)驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒 論 3 1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展，電機(jī)調(diào)速技術(shù)得到迅速發(fā)展，使得電機(jī)的應(yīng)用不再局限于工業(yè)應(yīng)用而且在商業(yè)及家用設(shè)備等各個領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用；而隨著新材料如稀土永磁材料 NdFeB、磁性復(fù)合材料的出現(xiàn)，更給電機(jī)設(shè)計插上翅膀，各種新型、高效、特種電機(jī)層出不窮。 如今單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，那么單片機(jī)系統(tǒng)緣何在近年來的信息技術(shù)應(yīng)用中脫穎而出，成為眾多商家角逐的對象，其實原因很簡單，因為這里蘊藏著巨大的市場，巨大的商業(yè)利益，但就電視應(yīng)用而言，目前全球有 2億多有線電視用戶，中國也有 8000 多萬戶，而且每年在以 600 萬的速度遞增。我們可以利用所學(xué)知識，用單片機(jī)為控制核心，并利用脈寬調(diào)制的原理對直流電機(jī)進(jìn)行控制，實現(xiàn)整個過程的智能化調(diào)速。 采用單片機(jī)控制取代了以往的模擬控制，無零點漂移，使控制精度更高，而且方便系統(tǒng)的改進(jìn)和升級，靈活性和適應(yīng)性更強 。 單片機(jī)，確切稱為微控制器，是 20世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，其特點是功能強、體積小、可靠性高、價格低廉。由于單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，我們可以用 MCS51 的單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用脈沖寬度調(diào)制（ PWM）對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，實現(xiàn)對小車調(diào)速的智能化控制。 擬解決的關(guān)鍵性問題 在直流電機(jī)調(diào)速電路的設(shè)計中，主要 考慮一下幾點： 1． 功能： 電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動？需不需要調(diào)速？對于單向的電機(jī)驅(qū)動，只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由 4個功率元件組成的 H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。 4）對電源的影響。最后在顯示器上顯示出小車行駛過的路程和走完全程所用的時間 . 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)整體設(shè)計 4 2. 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計任務(wù) A B C D E F G H 限速區(qū) 1m 3～ 6m 2m 3～ 6m 1m 起跑線 終點線 圖 21 跑道頂視圖 設(shè)計一個能自動往返于起跑線和終點線間的小汽車，要求從起跑線出發(fā)，每碰一次黑線根據(jù)收到的信號，通過直流電機(jī)的調(diào) 速，就變換一次狀態(tài)，每次變換都有燈亮顯示，不同狀態(tài)用不同的顏色表示，到達(dá)終點后停留 10s，然后自動返回起跑線，并在顯示器上顯示小車行駛過的路程和走完全程所用時間。接入了這三個發(fā)光二極管后，不但小車的運行狀態(tài)能夠更好的表現(xiàn)出來，更重要的是，在軟件調(diào)試中，這三個發(fā)光二極管可以給我們很大的參照，可以提示我們程序運行到什么位置，是否按照要求輸出快速的 PWM 波形或者是慢速 PWM 波形。 根據(jù)題目 的基本 要求， 設(shè)計任務(wù)主要是完成電動小汽車在規(guī)定行駛路線中的速度控制，根據(jù)不同的行駛路段采用變速行進(jìn)，對行程中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示。 方案三： 利用 BD23 C265 9013 等不同三極管的組合，構(gòu)造一座“橋”型電路，實現(xiàn)了對驅(qū)動電機(jī)的輕松控制。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以降低環(huán)境光源干擾；但如果直接用直流電壓對管子進(jìn)行供電， 限于管子的平均功率要求，工作電流只能在 10mA 左右，仍然容易受到干擾。 方案二： MAX7219 驅(qū)動的 數(shù)碼 管 顯示器。該方案可以在 3cm 防衛(wèi)內(nèi)檢測到信號，并且能從 outV 輸出高低電平。 對這四部分進(jìn)行模塊 化 設(shè)計分為對直流電機(jī)的控制、對數(shù)據(jù)采集信號的處理和顯示控制。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了計算機(jī)效率。發(fā)生中斷時被打斷程序的暫停點成為 斷點 ， CPU 暫?，F(xiàn)行程序而轉(zhuǎn)為響應(yīng)中斷請求的過程稱為 中斷響應(yīng) 。到達(dá)終點后，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，小車停在終點線上，等待10秒后，返回起點線后小車停止，完成其任務(wù)要求。硬件實現(xiàn)是通過改變震蕩電路中的RC 參數(shù)來調(diào)整充放電時間；而軟件的做法是通過設(shè)置高電平及低電平的保持時間來達(dá)到。居于上述原因才選用 、 口。 PWM 調(diào)制器原理如圖 43（ a）． 圖 43 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計 15 當(dāng)開關(guān)接通時，電源 E 加到電機(jī)上；當(dāng)開關(guān)斷開時，電源與電機(jī)斷開，電機(jī)兩端的電壓近似為零 。 D 越大 dV 就越高；反之則反 ．直流電機(jī)的調(diào)速過程是，讓它啟動一段時間，然后切斷電源，電機(jī)因慣性而降速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到一定限度時，電源再次接通，電機(jī)因此再加速 。主程序則主要是完成初始化工作，設(shè)定小車的初始運行狀 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計 16 態(tài)，最后循環(huán)調(diào)用顯示程序。 ，跑道計數(shù)器 23H 數(shù)加 1，小車進(jìn)入慢速區(qū)，單片機(jī)通過接口 對發(fā)光二極管進(jìn)行控制，使其發(fā)出黃光。若是起點停車，計時單元清零。在對不同介質(zhì)材料進(jìn)行綜合比較后，我們選擇光電反射器離地面為 的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，由于該脈沖電壓不是個標(biāo)準(zhǔn)的電壓，所以需要經(jīng)過一個施密特電路整形后得到一 TTL 電平送單片機(jī)。對車 輪的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行采集，送進(jìn)計數(shù)器端口（ T1）。則時間 TIMER的計算公式為 TIMER= (TCICOUNT*60ms)／ 100?，F(xiàn)在一片 MAX7219 便可完成 8位數(shù)碼管的顯示驅(qū)動任務(wù)。為 24 個引腳芯片，除與顯示器連接外，與微機(jī)串行口為 3 線連接，芯片外部電路僅為一限制峰值段電流的電阻，線路簡單，極大地方便了對顯示器件的控制。 在圖 49 中 AT89C51 單片機(jī)與 MAX7219 組成一個數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)。 從 DIN 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過 個 CLK 脈沖 后移到 OUT 引腳上 圖 410 MAX7219的輸入時序圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計 26 顯示程序設(shè)計 要對 MAX7219 進(jìn)行編程，首先要對其進(jìn)行必要的設(shè)置。停機(jī)寄存器控制顯示器為停機(jī)或正常工作狀態(tài)，停機(jī)狀態(tài)下掃描振蕩器停止工作，消隱所有顯示位。在設(shè)計系統(tǒng)中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點，來滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 。 程序清單 如下 ： ORG 0000H MAX7219:DIN BIT ；定義變量 CLK BIT LOAD BIT LED_BF EQU 50H ；顯示數(shù)據(jù)首址 AJMP MAIN MAIN: MOV SP.70H LCALL PROCESS ；設(shè)置 MAX7219 初始值 LCALL DISPLAY ；顯示 WAIT。亮度寄存器用于與外部電阻配合控制數(shù)碼管的顯示亮度。 MAX7219 的輸入時序圖如下圖 410 所示。它內(nèi)部有可 存儲顯示信息的 8 8靜態(tài) RAM，動態(tài)掃描電路，以及段、位驅(qū)動器。 功能分析 MAX7219 芯片為