【正文】 I 基于 51 單片機(jī) 的智能小車研究 摘 要 80C51 單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。s automatic obstacle avoidance。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光 電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。 方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。 (3) 由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。 及光線檢行車起始、終點(diǎn)測(cè)： 本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測(cè)路面的起始、終點(diǎn)（ 2cm寬的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應(yīng)起始的記數(shù)開始和終點(diǎn)的停 車的需要。 此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機(jī)供電。線圈中的電流方向改為 d→ c→ b→ a ,用左手定則判斷電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩的方向未變，電樞仍逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達(dá)到一定的精度，但有時(shí)仍不能滿足某些特殊要求。對(duì)它的要求是 ：鑒別要準(zhǔn)確，反應(yīng)要靈敏，動(dòng)作要迅速，抗干擾能力要強(qiáng)，還應(yīng)有一定的保護(hù)措施，以防止因過電壓洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 或過電流而造成器件損壞。 由于比較器的上述特點(diǎn)，在分析時(shí)不能象對(duì)待放大電路那樣去計(jì)算放大倍數(shù)，應(yīng)當(dāng)著重抓住比較器的輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平的臨界條件所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關(guān)系。這種情況，通常是不允許的。 行車距離檢測(cè)： 由于紅外檢測(cè)具有反應(yīng)速度快、定位精度高，可靠性強(qiáng)以及可見光傳感器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，故采用紅外光電碼盤測(cè)速方案。根據(jù)兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生的先后順序與兩個(gè)光電耦合器的位置關(guān)系，即可計(jì)算出玩具車的行 駛方向（前進(jìn)或后退）。 圖 15 系統(tǒng)原理圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 2 章 硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時(shí) /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 中斷系統(tǒng) 具有 5 個(gè)中斷源， 2 級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。特別值得一提的是該單片機(jī) CPU 中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的 1 位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集。 80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。在通道電路設(shè)計(jì)中還涉及到模擬電路諸多問題 [6]。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關(guān)的信號(hào)調(diào)節(jié)、變換電路 ,故也可稱為傳感器接口通道。該方法被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的研究上。 測(cè)量范圍小，對(duì)天氣變化敏感。近十年來隨著尺寸及價(jià)格的降低，在汽車行業(yè)開始被使用。超聲波檢 圖如圖 22 所示： 圖 22 超聲波檢測(cè)電路 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 后向通道設(shè)計(jì) 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)總要對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)操作，因此，在這樣的系統(tǒng)中，總要有后向通道。這些數(shù)字信號(hào)形態(tài)主要有開關(guān)量、二進(jìn)制數(shù)字量和頻率量，可直接用于開關(guān)量、數(shù)字量系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)，但對(duì)于一些 模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)?？赡?PWM 變 換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H 型、 T 型等類型。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。 四個(gè)保護(hù)二極管 1D 、2D 、 3D 、 4D 接入回路，防止電子開關(guān)被反向擊穿。 當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定開動(dòng)后，有 ? ?P fV f? 為 摩 擦 力 （ 22） 則 MAXKfV fV? （ 23） 所以， MAXV KV? （ 24） 由上式可知智能車的速度與脈寬成正比。為保證電源工作可靠，單片機(jī)系統(tǒng)與動(dòng)力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。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。小數(shù)點(diǎn)位 shimi equ 37h 。故實(shí)質(zhì)上它是一種程序?yàn)V波。 指令冗余技術(shù)： 當(dāng) CPU 受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。所謂軟件陷阱，就是一套引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。 “ 看門狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，可由軟件實(shí)現(xiàn)，也可由兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序?qū)?4060 發(fā)不出掃描信號(hào)，分頻器記滿輸出一脈沖號(hào)使 CPU 復(fù)位。若沒有微分電路，掃描輸入信號(hào)上的“ 1”狀態(tài)封死 4060，使之不能記數(shù)，看門狗不起作用。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 第 4 章 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析 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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 結(jié) 論 歷時(shí)三個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中，我邊查資料，邊在電子閱覽室寫論文，在學(xué)習(xí)的過程中我遇到了很多問題當(dāng)我上網(wǎng)查資料時(shí)有太多的東西，而我不知道那些對(duì)我有用，在老師和同學(xué)的幫助下，我得到了自己有用戶的資料，對(duì)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)學(xué)習(xí)工具有了新的認(rèn)識(shí)。 最后要感謝學(xué)校給我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)和環(huán)境，因?yàn)樵谧霎厴I(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)學(xué)校電子閱覽室是免費(fèi)上網(wǎng)的，這就讓我在查資料和寫畢業(yè)時(shí)方便了很多，同時(shí)電子閱覽室限制貪玩的同學(xué)上網(wǎng)，這給我寫畢業(yè)論文時(shí)提供了很好的學(xué)習(xí)環(huán)境，所以我感謝我的母校洛陽理工學(xué)院。如采用陵陽單片機(jī)，可以簡(jiǎn)化編程，但其穩(wěn)定性不是很好所以在本設(shè)計(jì)中采用到了很多芯片來補(bǔ)充他的缺點(diǎn)，我對(duì)電路的整體設(shè)計(jì)，各芯片的功能及應(yīng)用有了充分的認(rèn)識(shí)。 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)。 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件 GAL16V8是 LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復(fù)編程的低密度 PLD 器件。如果 Rs=450Ω， RT=45Ω， CT=1uF,則f=10HZ。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 本設(shè)計(jì)采用第三種方案實(shí)現(xiàn) “ 看門狗”電路，下面就對(duì)該方案作以介紹?？撮T狗WDT有硬件看門 狗和軟件看門狗之分，無論是硬件看門狗還是軟件看門狗實(shí)際上都是一個(gè)可清零的定時(shí)計(jì)數(shù)器。因此，我們應(yīng)多采用單字節(jié)指令（ NOP)或?qū)巫止?jié)指令重復(fù)書寫，這便是指令冗余。 (4) 數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字濾波在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。記時(shí)開始 zhond equ 3bh zhodu equ 3ch zhon equ 3eh maicho equ 3fh jinweb equ 40h bhcs equ 41h dpan equ 42h fenchu equ 43h fencun equ 44h pand equ 45h fenmc equ 51h 0000h ajmp main 000bh ajmp st0 001bh ajmp st1 0100h main: mov limiw,00h mov miao,00h mov fenmi,00h mov fmiao,00h mov meter,00h mov fenzh,00h 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 mov point,0bh mov shimi,00h mov shifn,00h mov jishk,00h mov zhond,00h mov zhodu,00h mov zhon,00h mov maicho,00h mov jinweb,03h mov bhcs,00h mov sp,6fh mov tmod,21h mov th0,3ch mov tl0,0b0h mov th1,9ch mov tl1,9ch setb ea setb et0 setb et1 mov p1,0aah acall xianshi 軟件流程 如圖 31 流程圖所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 初 始 化計(jì) 時(shí) 開 始計(jì) 里 程 開 始低 速 行 駛高 速 行 駛開 關(guān) 是 否 按 下 ？是 否 遇 到 黑 線 ？是 否 偏 離 ？是 否 有 障 礙 ？是 否 有 光 源 ？是 否 檢 測(cè) 到 黑 線 ？停 車轉(zhuǎn) 向 子 程 序避 障 子 程 序駛 向 光 源NYNYYNYNYNYN 圖 31 流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 顯示子程序設(shè)計(jì) 程序清單如下： xianshi: mov p1,0aah mov p1,0cch mov a,limiw swap a add a,miao mov p1,a nop nop mov p1,0ddh mov a,fenmi swap a add a,fmiao mov p1,a nop nop mov p1,0eeh mov a,0b0h add a,point mov p1,a nop nop mov p1,0eeh mov a,meter swap a add a,fenzh mov p1,a nop nop mov p1,0ffh mov a,shimi swap a 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 add a,shifn mov p1,a ret 避障子程序設(shè)計(jì) 程序清單如 下： zhangai: jb 25h,stop jnb 22h,youzhuan jnb 23h,youzhuan jnb 24h,zuozhuan jnb 26h,zuozhuan ajmp jiance zuozhuan: clr clr mov sudu,05h acall delaa setb setb mov sudu,07h ajmp jiance youzhuan: clr clr mov sudu,05h acall delaa setb setb