【正文】 ........................................................ 39 外文資料翻譯 ........................................................................................ 40 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 我設(shè)計的題目是電動智能小車，隨著社會的發(fā)展汽車行業(yè)越來越與人們的日常生活密切相關(guān)，全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。 本設(shè)計采用了新芯片 EM78P458 作為顯示驅(qū)動器，用兩片 4 位八段數(shù)碼管 gem4561ae 作為顯示器，并具有雙重功能，在小車行駛時其中一片顯示年月，另一片顯示時﹑分。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少 包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點，且技術(shù)落后，因此擱置不用 [2]。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM。 脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電 器的閉合來實現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。 本系統(tǒng)共設(shè)計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時，單片機控制直行。最后經(jīng)反接制動實現(xiàn)停車。若磁場 B 與導(dǎo)體 l 互相垂直，且導(dǎo)體中通以電流 i ，則作用于載流導(dǎo)體上電磁力 F 為： BilF? (11) 直流電動機的工作原理模型。 檢測放大器方案： 方案一：使用普通單級比例放大電路。但在實際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的 TTL 電平卻又無法抑制共模干擾 [4]。本文主要介紹其基本概念、 工作原理及典型工作電路，并介紹一些常用的電壓比較器。 (3) 如果選用集成運放構(gòu)成比較器，為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避免集成運放內(nèi)部的管子進入深飽和區(qū)。所以抗干擾能力強。測距輪安裝在車輪上，這樣能使記數(shù)值準(zhǔn)確一些。由于光柵隨電機高速轉(zhuǎn)動，則紅外線三極管接收到的就是一系列脈沖信號。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器?？捎脕?進行串行通訊，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(yīng)用更廣。 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 80C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。本設(shè)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。復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特 觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。其中電平復(fù)位是通過RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通 而實現(xiàn)的。 對被測對象狀態(tài)的測試一般都離不開傳感器或敏感元件，這是因為被測對象的狀態(tài)參數(shù)常常是一些非電物理量，如溫度、壓力、載荷、位移等，而計算機是一個數(shù)字電路系統(tǒng)。故只要反映外界狀態(tài)的信號輸入通道都可稱為前向通道。首先因其只能在 10m 以內(nèi)有效使用，所以并不適合 ITS 系統(tǒng)。 價格貴 視覺傳感器在 CW 系統(tǒng)中使用得非常廣泛。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。根據(jù)目前單片機輸出功率的限制，不能輸出控制對象所要求的功率信號。主要防治伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過信號通道﹑電源以及空間電磁場對計算機系統(tǒng)的干擾。 4個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組。 改變控制電壓的大小 ,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度 ,從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速 。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 50Hz 以上，電機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，但智能車行駛時，由于摩擦力使電機轉(zhuǎn)速降低，甚至停轉(zhuǎn)。 圖 23 雙極式 H 型可逆 PWM 變換器電路原理圖 邏輯延時環(huán)節(jié)： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 在可逆 PWM 變換器中 ,跨接在電源兩端的上下兩個晶體管經(jīng)常交 替工作 。 管腳 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g﹑ dp 分別接 680 歐電阻后與四位八段數(shù)本設(shè)計中用兩片 4 位八段數(shù)碼管 gem4561ae 作顯示器 ,并具有雙重功能 ,在小車不行駛時其中一片顯示年月 ,另一片顯示時 .分 . 當(dāng)小車行駛時 ,分別顯示時間和行駛距離。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。秒位 fenmi equ 32h 。速度控制 jishk equ 3ah 。 (3) 數(shù)字濾波可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。當(dāng)程序彈飛到三字節(jié)指令上時，因它有兩個操作數(shù)，繼續(xù)出錯的機會就更大。 “看門狗”技術(shù) 看門狗 (Watch Dog Timer，簡稱為 WDT)技術(shù)就是最常見的抗干擾技術(shù)。 (3) 采用內(nèi)帶震蕩器的記數(shù)芯片。一般取 Rs=10RT，且 RT1kΩ ,CT≥ 100pF。 4060的記滿輸出信號不但要接到 MCS51的 RST腳，而且還應(yīng)接到其它芯片的 RST腳，因為程序亂飛后，其它具有 RST腳的芯片也混亂了，必須全部復(fù)位。理論上的誤差不到 1秒 /年。還可以采用其它 系列的單片機。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 參考文獻 [1] 清源計算機工作室 . Protel 99 SE 電路設(shè)計與仿真 . 2020 年 [2] 李朝。在寫論文的過程中因為論文的格式是有嚴(yán)格限制的錯一點都不行所以我要很耐心的把自己的論文檢查了一遍又一遍，培養(yǎng)了自己的認(rèn)真和耐心，也在探索中對電腦的應(yīng)用更加的熟練。 測試方法 (1) 數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)； (2) 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸； (3) MCS51 仿真機用于測試軟件； (4) 直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電； (5) 秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務(wù)書的基本要求對制成的 電動車進行產(chǎn)品測試。 圖 32 看門狗電路圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。 參數(shù)選擇 4060 的振蕩頻率 f 由 RT 、 CT 決定。本系統(tǒng)采用硬件 “ 看門狗”電路。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號記為 ERR 的話，軟件陷阱即為一條無條件轉(zhuǎn)移指令，為了加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩 條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由 3條指令構(gòu)成： NOP， NOP， ERR。當(dāng)程序彈飛到某一字節(jié)指令上時，便自動納入正軌。數(shù) 字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比 ，有以下幾個優(yōu)點： (1) 數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好。十米位 shifn equ 38h 。 主程序設(shè)計 主程序清單如下： limiw equ 30h 。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 顯示電路設(shè)計 本設(shè)計中用兩片 4 位八段數(shù)碼管 gem4561ae 作顯示器 ,并具有雙重功能 ,在小車 不行駛時其中一片顯示年月 ,另一片顯示時 .分 . 當(dāng)小車行駛時 ,分別顯示時間和行駛距離原理圖如圖 24 所示 ： 圖 24 EM78P458 的管腳 本設(shè)計中采用新型芯片 EM78P458 作為顯示驅(qū)動器 ,它的管腳如圖 le d31le d42a3b4gnd5c6d7e8f9g10dp11d012d113d214d315vc c161775vs s18le d119le d220E M 78 P 45 8洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 EM78P458 管腳介紹所示 ,用單片機的并行口控制 ,一個數(shù)碼顯示電路用 4 個口線 ,用專用驅(qū)動芯片控制可以減少對 CPU 的利用時間 ,單片機將有更多的時間去完成其他功能。 由上述分析， 、 這對控制電壓采用了 20Hz 的周期信號控制，通過對其占空比的調(diào)整，對車速進行調(diào)節(jié)。 采用 PWM 方法調(diào)整馬達的速度，首先應(yīng)確定合理的脈沖頻率。一個輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調(diào)制信號相減，從而在運算放大器 的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。我們在設(shè)計中采用了常用的雙極式 H 型變換器，它是由 4 個三極電力晶體管和 4 個續(xù)流二極管組成的橋式電路。 根據(jù)單片機輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應(yīng)解決 功率驅(qū)動將單片機輸出信號進行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動的功率要求。后向通道是計算機實現(xiàn)控制運算處理后，對控制對象的 輸出通道接口。但是仍存在性價比的問題 。 不能直接測量距離，算法復(fù)雜，處 理速度慢。其優(yōu)點是價格便宜，易于使用，且在 10m以內(nèi)能給出精確的測量。 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，對信號輸入、傳感、變換應(yīng)作廣義理解，例如開關(guān)量的檢測及信號輸入，在單片機的各種應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 前向通道的含義 當(dāng)將單片機用作測﹑控系統(tǒng)時，系統(tǒng)中總要有被測信號輸入通道，有計算機拾取必要的輸入信息。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用 NPO 電容。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 1 位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而 8位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。 定時器 /計數(shù)器 片內(nèi)有 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器， 具有四種工作方式。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器﹑打印機﹑ A/D﹑ D/A 轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。 遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干擾，使電路不能正常工作。具體電路同圖 14行車距離檢測電路所 示： 圖 14 行車距離檢測電路 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 紅外測距儀由測距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。而滯回比較器則解決了這個問題。 減小比較器響應(yīng)時間的主要方法有： (1) 盡可能使輸入信號接 近理想情況，使它在閾值附近的變化接近理想階躍且幅度足夠大。 比較器的特點： 電壓比較簡稱器是一種常用的集成電路。例如，在測量本設(shè)計中的光電檢測信號時需要把檢測過來的電平信號放大并濾除干擾，而且要求對共 模干擾信號具有相當(dāng)強的抑制能力。 綜上所述可知，直流電動機 換向器可以使正電刷 A 始終與經(jīng)過 N 極面下的導(dǎo)體相連，負(fù)電刷 B 始終與經(jīng)過 S 極面下的導(dǎo)體相連，故電刷之間的電壓是直流電，而線圈內(nèi)部的電流則是交變的。通過對繼電器開閉的控制即可控制電機的開斷和轉(zhuǎn)速方向進而達到 控制玩具車前行與倒車的目的，實現(xiàn)隨動控制系統(tǒng)的糾偏功能。正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號；電動車經(jīng)過黑線時，發(fā)射端發(fā)射的光線被黑線吸收，接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號后送 80C51 單片機處理，判斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制的程序來控制玩具車的行駛狀態(tài) 。利用超聲波傳感器檢測障礙。 根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計中受控電機的容量和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計采用了 H 型單極型可逆 PWM 變換器進行調(diào)速。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整 流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。 旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 本次設(shè)計采用的是 MCS51系列的 80C51 單片機 以 80C51 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。 with PWM speed control technology to achieve the speed of the motor vehicle and auto parking。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）