【正文】 技術(shù) ................................. 18 可編程邏輯器件 ................................. 20 4 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論 ................... 21 致 謝 ......................................... 23 參 考 文 獻(xiàn) .................................... 24 附錄 1 程序清單 ................................. 25 附錄 2 硬件原理圖 ............................... 34 基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 1 前言 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。 AT89S52 是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。由主控制器分別進(jìn)行控制，控制程序較多。本系統(tǒng)只需要完成信號(hào)檢測(cè)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制，邏輯功能簡(jiǎn)單 ，對(duì)控制器的數(shù)據(jù)處理能力要求不高，所以不選擇此方案。 總上分析，本設(shè)計(jì)使用方案三。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī) 拖動(dòng)直流基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 4 電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 VM 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。 與 VM系統(tǒng)相比， PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1： 10000 左右。可逆 PWM 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H 型、 T 型等類型。 信號(hào)檢測(cè)模塊 方案一： 采用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。 基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 6 綜上分析，選擇方案三。前進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)正轉(zhuǎn) ,進(jìn)入減速區(qū)時(shí) ,由單片機(jī)控制進(jìn)行 PWM 變頻調(diào)速 ,通過(guò)軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比 ,實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我們?cè)跍y(cè)距儀中并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合器，遮光盤先后通過(guò)凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。 如下圖 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 片內(nèi)為 256 Bytes RAM，片外最多可外擴(kuò)至 64K 字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。實(shí)際上是一些控制 寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的 RAM 區(qū)。 (2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，但在 60pF 到 70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。只要 VCC 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。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。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時(shí)子程序、避障子程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑調(diào)速子程序﹑算法子程序構(gòu)成。為了進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和控制，必須消除被測(cè)信號(hào)中的噪音和干擾。 數(shù)字濾波可以對(duì)頻率很低的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 16 的缺陷。輸出設(shè)備和慣性（響應(yīng)速度）與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。當(dāng)程序彈飛到某一字節(jié)指令上時(shí)，便自動(dòng)納入正軌。 軟件陷阱技術(shù)： 指令冗余使彈飛的程序安定下來(lái)是有條件的。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。 (1)基本原理 CD4060 是帶震蕩器的 14 位計(jì)數(shù)器，由該芯片構(gòu) 成的看門狗電路如圖 。 4060 的振蕩頻率和Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情況確定。它采用更為靈活的 可編 I/O 結(jié)構(gòu)，并采用了先進(jìn)的 EECOMS 工藝，數(shù)秒內(nèi)即可完成芯片的擦除和編程過(guò)程，并可反復(fù)改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。 ⑵ 測(cè)距精度分析 測(cè)速系統(tǒng)采用了電機(jī)軸光電碼盤檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)這樣的 設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。這幾 個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 //定義自增變量 static unsigned int LedFlash。 //定義運(yùn)行停止標(biāo)志位 sbit FontIRState=P1^5。 //定義前方左側(cè)紅外探頭 sbit RightIR=P3^6。 //定義光敏電阻端口 sbit SB1=P0^6。 //將電機(jī) 2 正向電平置低 M2B=0。 //退出判斷 } case 2: //后退 //判斷是否是后退 { M1B=1。 //將電機(jī) 2 正向端口置高 ShowPort=LedShowData[3]。 //退出判斷 } default: //默認(rèn)情況下的判斷 { break。 //將當(dāng)前位向左移動(dòng) 1 位 } else if(8==AddData)//1 //判斷接收到的數(shù)據(jù)是 1 { RecvData=RecvData | 1。 //定時(shí)時(shí)間間隔變量清零 if(HeardData==226 || HeardData==112) //判斷用戶碼是否正確 { HeardData=RecvData。 //返回 } case 8: //2 //說(shuō)明按下了 數(shù)字 2 鍵 {ShowPort= LedShowData[2]。 //將小車置于右轉(zhuǎn)狀態(tài) break。 //數(shù)碼管顯示數(shù)字 8 break。 //返回 } case 40: //CH+ //說(shuō)明按下了 CH+鍵 {//在這里填寫你自己的代碼 //根據(jù)你的功能寫代碼 break。 //定義串口數(shù)據(jù)接收變量 if(RI==1) //判斷是否接收數(shù)據(jù) { RecvData=SBUF。 //將接收變量數(shù)值初始化 CountData=0。 //同意開始定時(shí)器 0 EX1=1。 //開啟定時(shí)器 1 ES=1。 //設(shè)置串口模式為 8 位數(shù)據(jù) TMOD=33。 //對(duì)閃燈數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化 TMOD=0x01。 //向電腦返回當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù) RI=0。 //將接收高低數(shù)據(jù)變量清零 return。 //數(shù)碼管顯示數(shù)字 0 break。 //數(shù)碼管顯示數(shù)字 6 break。 //數(shù)碼管顯示數(shù)字 3 ControlCar(3)。 //返回 } case 46: //TV/AV //說(shuō)明按下了 TV/AV鍵 { //在這里填寫你自己的代碼 //根據(jù)你的功能自己寫 break。 //是 8 位數(shù)據(jù)時(shí) ,則將數(shù)據(jù)暫存到高位變量中 } else if(CountData==16) //判斷是否接收到 16 位數(shù)據(jù) { ET0=0。 //自增變量加 1 } void Int1_IR1() interrupt 2 //定義紅外接收中斷子程序 { TR1=0。 //將電機(jī) 1 正向端口置高 M2B=1。 //將前方右側(cè)指示燈置低 (亮 ) LeftLed=0。 //將此狀態(tài)延時(shí)一段時(shí)間 switch(CarType) //判斷小車控制指令類型 { case 1: //前進(jìn) //判斷是否是前進(jìn) { M1A=1。 //開始進(jìn)行延時(shí)循環(huán) return。 //定義 電機(jī) 1 反向端口 sbit M2A=P0^2。 //定義 S1 按鍵端口 sbit S2=P3^4。 //定義指示燈使能位 /***********完成基本數(shù)據(jù)變量定義 **************/ sbit S1State=P1^0。 //重定義 int 數(shù)據(jù)類型 define ShowPort //定義數(shù)碼管顯示端口 uchar code LedShowData[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99, //定義數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) 0x49,0x41,0x1F,0x01,0x19}。比如采用陵陽(yáng)單片機(jī)，就可以簡(jiǎn)化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。在焊接過(guò)程中，我感覺到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。 基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 21 4 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論 測(cè)試方法與儀器： 測(cè)試儀器 測(cè)試儀器包括秒表、數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、MCS51 仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等。 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號(hào)，且程序基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 20 中發(fā)掃描信號(hào)的地方不能太多。 (2)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。 (2)未使用的大片 ROM 空間 (3)表格 基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車的設(shè)計(jì) 18 程序區(qū) 由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，故 不影響程序執(zhí)行效率，在當(dāng)前 EPROM 容量不成問(wèn)題的條件下，還是多多益善。指令冗余無(wú)疑會(huì)降低系統(tǒng)的效率，但在絕大多數(shù)情況下， CPU 還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度，故這種方法還 是被廣泛采用。只要有可能，其重復(fù)周期盡可能短些。如果開關(guān)量信號(hào)超過(guò) 8個(gè)，可按 8 個(gè)一組進(jìn)行分組處理，也可定義多字節(jié)信息暫存區(qū)，按類似方法處理。所謂數(shù)字濾波，就是通過(guò)一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號(hào)中的比重。 軟件抗干擾技術(shù) 提高玩具車智能控制的可靠性，僅靠硬件抗干擾是不夠的，需要進(jìn)一步借助于軟件抗干擾技術(shù)來(lái)克服某些干擾 [6]。過(guò)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)。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種 。 復(fù)位電路 AT89S52 的復(fù)位是由外部 的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) AT89S52 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。 串行口： 1 個(gè)全