【正文】 業(yè)出版社，2022 年 6 月。進一步熟悉和掌握 MCS51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其外圍電路的設計，掌握匯編語言的編程方法，為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。通過自己的創(chuàng)新改造，也可以設計出讓小車在一個蹺蹺板上行駛，在走到中心位置的時候，通過角度傳感器傳回的信號，控制步進電機的速度，使其減速慢行，不斷的在中心處前進和后退，以達到蹺蹺板的平衡，并且能保持一段時間。在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。引腳 9：V SS，邏輯電源。引腳排列如下圖所示：圖 39 L298 結(jié)構(gòu)及外部引腳圖L298 引腳功能如下：引腳 1：SENSING A，連接電流檢測電阻，信號反饋給電極控制芯片，實習恒流控制。圖 38 80c51 單片機結(jié)構(gòu)圖 步進電機驅(qū)動器 L298N[16]L298 啊一種專用的步進電機驅(qū)動集成芯片，內(nèi)部為雙 H 橋結(jié)構(gòu)，L298 的 H 橋驅(qū)動器功率集成電路包含有四個各自獨立的推挽式驅(qū)動器（即四個半橋） ，可單獨使用，例如用來驅(qū)動單極性的步進電機繞組或控制四臺不可逆直流電機?？捎脕磉M行串行通訊，擴展并行 I/O 口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應用更廣。它們都是通過片內(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。例如用硫化鉛敏電阻可做成紅外夜視儀、紅外線照相儀及紅外線導航系統(tǒng)等；（2）把被測量轉(zhuǎn)換成繼續(xù)變化的光電流。光電傳感器通常采取的方法是紅外探測法。當前，世界上光電傳感領(lǐng)域的發(fā)展可分為兩大方向：原理性研究與應用開發(fā)。這種編碼方式獲得的鍵值分散性大。列線電平為高，行線電平則為高；列線電平為低，行線電平則為低。當鍵盤松開后，復位彈簧將動片彈開，使動片觸點與靜片接觸點脫離接觸，鍵盤兩個引腳斷開 [13]。按鍵手動復位電路見圖 34。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本設計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。（4）用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。方案 2：采用直流減速電機。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。本設計就采用了比較先進的 80C51 為控制核心，80C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低 [5]。但本系統(tǒng)不需要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。在安裝時要保證兩個驅(qū)動電機同軸。 車體設計方案 1：購買玩具電動車。首先考慮所用的電機型號，是用直流電機還是步進電機，由于直流電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便，故選擇用直流電機。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式?？梢娖溲芯恳饬x很大。系統(tǒng)由 80c51 通過 IO口控制小車的前進后退以及轉(zhuǎn)向。以 80C51 為控制核心，控制小車實現(xiàn)自動尋跡。 本設計就采用了比較先進的 80C51 為控制核心，80C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低。當檢測到有兩個電機偏出時，小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時把一個電機的速度調(diào)至極低，另一電機全速運行，從而在較短時間內(nèi)完成路線的調(diào)整。其次，玩具電動車的電機多為玩具直流電機，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負載性能差，不易調(diào)速。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域 [2]。但由于干電池電量有限，使用大量的干電池會給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便。 穩(wěn)壓模塊方案 1： 采用兩片 7812 將電壓穩(wěn)壓至 12V 后給直流電機供電，然后采用一片 7809 將電壓穩(wěn)定至 9V，最后經(jīng) 7805 將電壓穩(wěn)至 5V，給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電，但由于 7809和 7805 壓降過大，使得 7809 和 7805 消耗的功率過大，會導致 7809 和 7805 發(fā)熱量過大 [4]。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。由于本實驗要實現(xiàn)對路徑的準確定位和精確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案。我們所選用的直流電機減速比為 1：74，減速后電機的轉(zhuǎn)速為 100r/min。用該芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良 [9]。 單元電路設計 光電傳感器電路我們設計并論證了兩種光電對管檢測及調(diào)理電路，電路原理圖分別如圖 31 和圖 32 所示：470R110KR21KR420R3V1VT1VCCV2123JP1VCC圖 31 光電傳感器電路圖 所示電路中，R1 起限流電阻的作用，當有光反射回來時，光電對管中的二極管V2 導通，R2 的上端變?yōu)楦唠娖?，此時 VT1 飽和導通，二極管集電極輸出低電平。V1 V2150R1 10KR3VCC23418U1ALM393N 123JP1VCCV3圖 32 光電傳感器電路在圖 32 中，可調(diào)電阻 R3 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當規(guī)則，可以直接夠單片機查詢使用。(3) 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。所以本設計中，振蕩晶體選擇 6MHZ,電容選擇 65pF[9]。時鐘頻率用 6MHZ 時 C 取 22uF,R取 1KΩ。 鍵盤電路 鍵盤中需要 0~9 幾個數(shù)字鍵，在加上一個開始按鈕和一個停止按鈕，所以本設計采用3*4 矩陣鍵盤電路來完成系統(tǒng)的設計要求。由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。現(xiàn)將列掃描工作原理進行闡述：80C51 的 P1 口作為鍵盤接口電路，其中 ~ 作為行線，~ 作為列線。S10S21S32S43S87S76S65S54S98S109S11UpS12.VCCP1.3P1.4P1.5P1.6圖 36 鍵盤電路 電源電路電源管理單元是系統(tǒng)硬件設計中的一個重要組成單元。常見的光電傳感器有光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電禍合器、顏色傳感器、紅外光傳感器、紫外線傳感器、光纖傳感器和CCD圖像傳感器。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應超過 3cm。例如電子計算機的光電輸入器，開關(guān)式溫度調(diào)節(jié)裝置及轉(zhuǎn)速測量數(shù)字式光電測速儀等。2 數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為 128 個字節(jié)，片外最多可外擴至 64k 字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的 RAM 區(qū)。芯片內(nèi)有邏輯部分電源。引腳 3：OUTPUT2,全橋驅(qū)動器 A 的輸出端。引腳 13：OUTPUT1,全橋驅(qū)動器 B 的輸出端。為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。自動尋跡小車系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多個學科。用一個字節(jié)來代表車底的 2 個光電傳感器，用每一個位來代表當前傳感器的檢測狀態(tài)，以此把小車直線行進時分成三種狀態(tài)，當前面?zhèn)鞲衅鳈z測到白線時，小車在跑道的正上方，這時控制兩電機同速度全速運行；當檢測到有一個傳感器偏出白線時，小車處于微偏狀態(tài)，這時將一個電機速度調(diào)慢，另一電機速度調(diào)快，完成調(diào)整；當檢測到有兩個電機偏出時，小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時把一個電機的速度調(diào)至極低，另一電機全速運行，從而在較短時間內(nèi)完成路線的調(diào)整。智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)——它集中地運用了計算機、傳感、信息、通訊、導航、人工智能及自動控制等技術(shù)——是典型的高新技術(shù)綜合體。[7] 黃智偉主編. 全國大學生電子設計競賽系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2022 年 2月。謝 辭畢業(yè)設計是大四的最后一門課程，主要來促使學生進一步理解和掌握電子信息工程專業(yè)基礎知識理論以及相關(guān)學科知識，使學生復習、鞏固所學過的理論與專業(yè)知識，并予以適當?shù)纳罨?；熟悉和掌握本專業(yè)工程設計的程序、方法與技術(shù)規(guī)范；指導學生學習和掌握實驗測試、數(shù)據(jù)分析處理等科學研究與應用的基本方法，培養(yǎng)學生靈活運用所學知識解決實際工程問題、進行工程設計的能力；培養(yǎng)學生文獻檢索、開發(fā)設計、創(chuàng)新和獨立工作的能力，以及嚴謹務實的科學作風和奉獻精神。 在此，謹向倪老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝倪老師在我撰寫論文的過程中給與我的極大地幫助。而且要學會與人合作，這樣做起事情來就可以事半功倍。 通過此次的論文，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。 論文得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感謝倪虹霞老師，因為論文是在倪老師的悉心指導下完成的。[11]谷樹忠， 2022 實用教程——原理圖與 PCB 設計[M].北京電子工業(yè)出版社，2022 年 2 月。[3] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2022 年 6 月?？傊?，通過本次設計，我主要得到了以下幾方面的收獲：通過此次課程設計進一步學習和鞏固單片機及其相關(guān)的知識，并能在設計過程中綜合運用所學的知識內(nèi)容。本設計所采用的紅外探測法，即利用紅外