【正文】 .................................. 30 聲波接收處理端硬件電路設(shè)計 .................................................................................. 31 總體設(shè)計 ........................................................................................................... 31 C8051F020 最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 ..................................................................... 32 A、 B、 C 接收點聲波接收預(yù)處理電路硬件設(shè)計 .................................................... 33 RFM12 無線信號發(fā)送電路 ................................................................................. 35 小結(jié) ......................................................................................................................... 36 4 軟件設(shè)計 ................................................................................................................................ 38 概述 ......................................................................................................................... 38 聲波定位過程 ........................................................................................................... 38 移動聲波發(fā)生端（電動小車）軟件設(shè)計 .................................................................... 39 聲波發(fā)生端程序流程圖 ...................................................................................... 40 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III 聲波信號發(fā)生子程序 ......................................................................................... 41 電動車轉(zhuǎn)向 90 度、轉(zhuǎn)向 180 度檢測控制 ............................................................ 41 無線信號的通訊協(xié)議 ......................................................................................... 42 聲波接收處理端軟件設(shè)計 ......................................................................................... 42 聲波接收處理端程序流程圖 ............................................................................... 43 電動小車起始狀態(tài)的判斷 .................................................................................. 44 通過接收端接收到電動小車聲波信號的強弱來進行小車初始狀態(tài)判斷。聲源由 f330 單片機產(chǎn)生周期性聲音信號。 聲波定位電動車作為一個控制類的電子作品，對聲波的發(fā)生裝置、接收裝置均有較高的技術(shù)指標要求，通過聲波信號的變化進行定位信號的控制，較以往電動小車類作品提出了更高的信號分析、處理技術(shù)指標要求。 選題的 意義 在當(dāng)今高校電子信息類的控制類電子制作中，電動小車的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，由于其應(yīng)用性強，擴展性高，易于高校師生學(xué)習(xí)研究，也歷年被全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽采用為控制類題目的必選器件。 傳感器的應(yīng)用，對我們在校大學(xué)生也是非常重要的，通過對一種傳感器的學(xué)習(xí)、調(diào)試、使用，可以將理論知識與實際的生產(chǎn)有效的結(jié)合起來，將所學(xué)的專業(yè)信息有機的結(jié)合起來，通過傳感器這一橋梁，有效的將理論知識綜合應(yīng)用，組合到一起，加上所學(xué)純理論的控制算法，初步構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。 利用高科技手段，將電子化和智能化用于汽車控制室對汽車工業(yè)的一次變革。 ⑵ 20xx 年第 六 屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽 E 題《 簡易智能電動車 》 圖 簡易智能電動車示意圖 設(shè)計并制作一個簡易智能電動車，按圖路線行駛， 從起 點 出發(fā)，沿引導(dǎo)線到達 B 點。 聲波定位電動車設(shè)計 6 ⑶ 20xx 年第 八 屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽 F 題《 電動 車蹺蹺板 》 圖 電動車蹺蹺板示意圖 設(shè)計并制作一個電動車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端 A 一側(cè)裝有可移動的配重。 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 2 聲波定位電動車控制系統(tǒng)設(shè)計 本 系統(tǒng)總體上由兩大部分組成。聲音接收器能利用聲源電動車 S 和接收器 A、 B、 C 之間的不同距離，產(chǎn)生一個生源電動車離 Ox 線（或O39。 電動小車 從 S 點運動到 S’ ，時間差 Tab 隨著聲源的運動而減小，當(dāng)時間差減小到接近零時，控制 小車停止運動。 ⒊ 小車到達 OX軸 圖 到達 OX 軸實物圖 圖 A、 B接收點脈沖時間差 當(dāng)小車運動到達 OX 軸位置時，小車上聲波信號到達 A、 B 接收點的距離相同，從而 A、 B 接收點收到 的 脈沖電平信號的為同時到達，即 時間差為零 ，此時接收端可以判定小車到達指定位置，立即通過無線信號 控制 小車停 下 。 ⒎ 小車到達 W點 圖 到達 W點實物圖 圖 B、 C接收點脈沖時間差 當(dāng)小車到達 W 點時， 小車上聲波信號到達 B、 C 接收點的距離相同，從而 B、 C 接收點收到 的 脈沖電平信號的為同時到達，即 時間差為零 ，此時接收端可以判定小車到達指定位置，立即 通過無線信號 控制 小車停 下 。 方案三： 圖 方案三示意圖 采用 FPGA 作為控制芯片 ，由一片 FPGA 芯片接收 A、 B、 C 三個聲波 接收點的信號，作為信號集中處理主控中心 。而且接收點間距離并不大，干擾容易避免。 論證： 方案一的優(yōu)勢在本系統(tǒng)中作用不大。 方案二： 圖 方案二示意圖 采用直流電機控制小車行駛。 在聲源控制上采用 C8051F330 單片機，主要負責(zé)和接收點之間的無線通信，控制小車運動，產(chǎn)生周期性聲波等操作， C8051F330 單片機的工作頻率 完全能夠達到要求 ， 由此可見， 采用 C8051F330單片機 即能實現(xiàn)系統(tǒng)高精度的要求，又能實現(xiàn)高性價比，低功耗的目標 。 缺點： 對信號接收處理端的運算能力、時效性，提出了比較高的要求 。 ⑶ 通過 LM386 聲波功率放大電路將單片機輸出的周期性方波信號放大，驅(qū)動后級 8Ω 2W 喇叭，產(chǎn)生周期性聲波信號。 由于電機運轉(zhuǎn)時對電源 的影響比較大，故選擇 2 節(jié)電池單獨為電動小車的 2 個電機供電，減小對系統(tǒng)電壓的影響。 在電動小車控制中心的設(shè)計中，要實現(xiàn)一個多任務(wù)實時系統(tǒng)，并且時效性要求高 ， 而 C8051F330擴展的中斷系統(tǒng)向 CIP51 提供 14 個中斷源（標準 8051 只有 7 個中斷源） 。 從器件 （ MMC1芯片） SDTXD SORXD SCK 主器件 （ C8051F0330） — SCK SPI 通信 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 通過這 3 個端口通訊的信息： 電機 A、 B 的型號，直流電機或步進電機 ； 電機 A、 B 的工作方式，正向或反向運轉(zhuǎn)； 電機 A、 B 的占空比； 端口分配方式： 使用為 SO 端口 ，作為單片機的 接收 ，漏極開路方式 ； 使用為 SD 端口，作為單片機的 發(fā)送，推挽方式 ； 使用為 SCK 端口，作為串行時鐘 ，推挽方式 ； 端口 、 ，接收車輪碼盤計數(shù)脈沖 ： C8051F330 通過 I/O 口 、 接收 A、 B 兩個車輪的碼盤脈沖信號，單片機對脈沖信號進行計數(shù) 處理。 buf_data[1]=FIFO_data[1]。 圖 LM386 輸出聲波波形 聲波定位電動車設(shè)計 24 NEC 電機控制 ASSP芯片 MMC1 處理電路、 LB1836 直流電機驅(qū)動電路 圖 MMC1芯片電路、 LB1836 直流電機驅(qū)動電路原理圖 本設(shè)計采用 NEC 公司的專用電機控制芯片 MMC1，其 為多通道兩相四線式步進電機 /直流電機控制芯片，基于 NEC 電子 16 位通用 MCU（ PD78F1203）固化專用程序?qū)崿F(xiàn)。此多為電機實際誤差引起， 這種誤差 雖然不可避免，但是可以調(diào)整消除。 圖 MMC1芯片 SPI 通訊寫數(shù)據(jù)時序圖 讀數(shù)據(jù)： ?主控 C8051F330 發(fā)送讀數(shù)據(jù)幀給 MMC1， MMC1 接收后返回相應(yīng)寄存器數(shù)據(jù)。 通過反復(fù)試驗， 觀察比較 A、 B 車輪的脈沖波形，對 A、 B 電機 的 PWM 波的占空比進行調(diào)整，使得 A、 B 輪實際轉(zhuǎn)動速度相同，保證了直線行駛，通過硬件電路的檢測技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模模型，并保證了作品按照理論動態(tài) 過程分析進行運動 。 接收數(shù)據(jù)： 無線模塊每次通訊接收 三個數(shù)組，每個數(shù)組為 16 位 2 進制數(shù)據(jù) 分別為： 數(shù)組 1： FIFO_data[0] 數(shù)組 2： FIFO_data[1] 數(shù)組 3： FIFO_data[2] 其中， 數(shù)組 1 和 數(shù)組 3 為 通訊 首尾校驗位，保證了數(shù)據(jù)接收的準確性 ，提高 了抗干擾能力 。 C8051F020 最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 T M S1T C K2T D I3T D O4R S T5C P 16C P 1+7C P 08C P 0+9AGND10AV+11V R E F12AGND13AV+14V R E F D15V R E F 016V R E F 117A I N 0018A I N 0119A I N 0220A I N 0321A I N 0422A I N 0523A I N 0624A I N 0725XTAL126XTAL227MONEN28AIN27/A15/P1729AIN26/A14/P1630AIN25/A13/P1531AIN24/A12/P1432AIN23/A11/。 此電路可以工作在 315/433/868/915MHZ 四個頻段 。 圖 紅外對管檢測過程示意圖 轉(zhuǎn)動的車輪碼盤 將車輪轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為電壓信號 LM339 電壓比較電路 紅 外對管 檢測 穩(wěn)定的數(shù)字量高低電平信號 C8051F330 主控單片機 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 通過紅外對管對車輪碼盤的黑白碼進行檢測， 由紅外對管檢測車軸齒輪上的黑色線段，如圖 所示 ， 當(dāng)對管檢測到黑色線段時將產(chǎn)生一個低電平脈沖 [6]，將低電平脈沖通過電壓比較器LM339 比較后，得到穩(wěn)定的 數(shù)字 量 高低電平，通過 C8051F330 的 I/O 端口 、 進行計數(shù) 。 ?寫數(shù)據(jù)幀包括兩個字節(jié)，命令字