【正文】 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。但是仍存在性價(jià)比的問題。不能直接測(cè)量距離，算法復(fù)雜，處理速度慢。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)。故只要反映外界狀態(tài)的信號(hào)輸入通道都可稱為前向通道。對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試一般都離不開傳感器或敏感元件，這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)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(jì)算機(jī)是一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)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(hào)。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)80C51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。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)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。三 顯示電路本設(shè)計(jì)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(shí)其中一片顯示年﹑月,另一片顯示時(shí)﹑分； 當(dāng)小車行駛時(shí),分別顯示時(shí)間和行駛距離。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。綜合考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，最后我們決定采用數(shù)字器件——施密特觸發(fā)器。簡(jiǎn)單電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且靈敏度高，但它的抗干擾能力差，也就是說如果輸入信號(hào)因受干擾在閾值附近變化，則比較器輸出就會(huì)反復(fù)的從一個(gè)電平跳到另一個(gè)電平。但實(shí)際集成運(yùn)放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號(hào)。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同的。但在實(shí)際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運(yùn)算放大器輸出飽和；為獲得單片機(jī)能識(shí)別的TTL電平卻又無法抑制共模干擾。檢測(cè)放大器方案：方案一：使用普通單級(jí)比例放大電路。最后經(jīng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩個(gè)光電三極管，分別放置在電動(dòng)車車頭的左、右兩個(gè)方向，用來控制電動(dòng)車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時(shí)，單片機(jī)控制直行。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動(dòng)能力有限。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱PWM。且技術(shù)落后，因此擱置不用。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)。80C51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)?？梢娖溲芯恳饬x很大。設(shè)計(jì)采用對(duì)比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。結(jié)合實(shí)際情況對(duì)比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。它是第三代單片機(jī)的代表。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。一 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。VM系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過改變脈沖寬度來進(jìn)行直流調(diào)速。為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的前行與倒車，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器。 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(a)。前行與倒車控制電路的核心是橋式電路和繼電器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、價(jià)格低廉。方案三：電壓比較器方案。⑵ 非線性。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間。如果用這樣的輸出電壓控制電機(jī)或繼電器，將出現(xiàn)頻繁動(dòng)作或起?，F(xiàn)象。施密特觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的變形，它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，觸發(fā)方式為電平觸發(fā)，只要外加觸發(fā)信號(hào)的幅值增加到足夠大，它就從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。由此可見，測(cè)距輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到一個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)過整形器后送入計(jì)數(shù)器或直接送入單片機(jī)中。 四 系統(tǒng)原理圖 簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車采用80C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。7 P1口、P2口、P3口、P4口為4個(gè)并行8位I/O口。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可， 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。時(shí)鐘頻率選用6MHZ時(shí)，C取22uF,Rs取200Ω，RK取1KΩ。因此，在前向通道中，傳感器、敏感元件及其相關(guān)電路占有重要地位。并不是所有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都有前向通道，例如時(shí)序控制系統(tǒng)，只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)間序列來控制外部的運(yùn)行狀態(tài)；分布式測(cè)控系統(tǒng)中的智能控制總站完成上級(jí)主計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)、控子站計(jì)算機(jī)之間的指令、數(shù)據(jù)傳送。另外超聲波傳感器的工作原理基于聲，即使可以使之測(cè)達(dá)100m遠(yuǎn)，但其更新頻率為2Hz，而且還有可能在傳輸中受到它信號(hào)的干擾，所以在CW/ICC系統(tǒng)中使用是不實(shí)際的。對(duì)水、灰塵、燈光敏感。（2）超聲波障礙檢測(cè)[4]超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。后向通道是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)算處理后，對(duì)控制對(duì)象的輸出通道接口。但這些干擾易從系統(tǒng)的前向通道竄入。（3） 數(shù)/模轉(zhuǎn)換。運(yùn)算放 雙極式H型可逆PWM變換器電路原理圖大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。管腳vss串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。分秒位 meter equ 34h 。此子程序利用漫反射型紅外線光電傳感器檢測(cè)前方障礙物（通過紅外避障模塊的電位器可以調(diào)節(jié)紅外傳感器的檢測(cè)距離）在定距（15cm）之內(nèi)便視為出現(xiàn)阻礙行動(dòng)的障礙物，反之視為無阻礙行動(dòng)的障礙物。對(duì)于這類信號(hào)，采用積分時(shí)間等于20ms的整數(shù)倍的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，可有效的消除其影響。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。慣性大的輸出設(shè)備（如各類電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)）對(duì)‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)指令上時(shí)，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯(cuò)。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行到冗余指令。為使程序脫離“死循環(huán)”，通常采用“看門狗技術(shù)”。4060記數(shù)頻率由RT和CT決定。(3)幾個(gè)原則看門狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計(jì)數(shù)器充當(dāng)，因?yàn)镃PU失控后，可能會(huì)修改可編程器件參數(shù)，使看門狗失效。80C51按鍵電路直接由80C51接口電路查詢。 無線遙控模塊方向控制模式子程序本子程序中無線遙控模塊方向控制模式子程序流程圖如圖45所示，當(dāng)進(jìn)入此子程序后，再次通過讀取外部超再生簡(jiǎn)易無線接收器的信息判斷小車的移動(dòng)方向，當(dāng)a=1001時(shí)，即發(fā)射器的A，D鍵同時(shí)按下時(shí)，小車退出該模式。 測(cè)試方法 數(shù)字萬用表主要用來測(cè)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)；信號(hào)發(fā)生器與示波器用于測(cè)試各光電傳感器信號(hào)的接收與傳輸； MCS51仿真機(jī)用于測(cè)試軟件；直流穩(wěn)壓電源在測(cè)試期間為各待測(cè)系統(tǒng)供電；秒表用于產(chǎn)品測(cè)試，按照任務(wù)書的基本要求對(duì)制成的電動(dòng)車進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案[7]。直流電機(jī)可以通過改變電機(jī)電樞電壓接通時(shí)間與通電周期的比值即占空比(t1/T)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？梢则?qū)動(dòng)繼電器、直流電動(dòng)機(jī)、步迸電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載[9]。當(dāng)小車在非黑色地面行駛時(shí)，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號(hào)，經(jīng)反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號(hào)，那么圖34中光敏三極管將導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)LM339電壓比較器送單片機(jī)控制。如果2號(hào)紅外對(duì)管和3號(hào)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則單片機(jī)控制小車向前直走；如果2號(hào)紅外對(duì)管偏離黑線，3號(hào)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則單片機(jī)控制小車輕微左移；如果3號(hào)紅外對(duì)管偏離黑線，2號(hào)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則單片機(jī)控制小車輕微右移；如果2號(hào)和3號(hào)紅外對(duì)管偏離黑線，1號(hào)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則單片機(jī)控制小車向左移動(dòng)；如果2號(hào)和3號(hào)紅外對(duì)管偏離黑線，4號(hào)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則單片機(jī)控制小車向左移動(dòng)。用來產(chǎn)生載頻振蕩和調(diào)制振蕩的電路一般有：多揩振蕩器、互補(bǔ)振蕩器和石英晶體振蕩器等。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況二者兼顧。sbit EN2=P2^3。 //模式控制標(biāo)示符int speed_R=0。j120。}/*******************循跡采樣***************/unsigned char sensor_inp(){unsigned char sensor。（范圍－100~100）int speed_L=0。sbit IN4=P2^5。還可以采用其它系列的單片機(jī)。如果是多路控制，則可以采用每一路寬度不同的方波，或是頻率不同的方波來調(diào)制高頻載波，組成一組組的己調(diào)制波，作為控制信號(hào)向空中發(fā)射。如圖311 紅外線避障電路原理圖。將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)I/O口，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為高電平時(shí)，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，表明小車行駛在白色地面上。具體驅(qū)動(dòng)方式如下：當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸人端1N1（IN3）為高電平信號(hào)，IN2（IN4）為低電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸人端IN1（IN3）為低電平信號(hào)，IN2（IN4）為高電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；IN1（IN3）與IN2（IN4）相同時(shí)，電機(jī)快速停止。直流電機(jī)得到的電壓波形如圖33所示。利用AT89S51的I/O端口對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷監(jiān)控來控制步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的反映[7]。理論上的誤差不到1秒/年。此步驟中，四個(gè)方向的移動(dòng)具有疊加效果（“前進(jìn)指令”加“后退指令”除外）。七 無線遙控系統(tǒng) 無線遙控模塊模式判斷子程序無線遙控模塊模式判斷子程序流程圖如圖44所示。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)，且程序中發(fā)掃描信號(hào)的地方不能太多。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序?qū)?060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。“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)。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號(hào)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(qiáng)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： NOPNOP ERR軟件陷阱安排在以下四種地方： (1)未使用的中斷向量區(qū)。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。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個(gè)數(shù)據(jù)。若多次采樣后，信號(hào)總是變化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號(hào)，由于開關(guān)量信號(hào)主要是來自各類開關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開關(guān)、操作按鈕、電氣觸點(diǎn)等，對(duì)這些信號(hào)的采集不能用多次平均的方法，必須絕對(duì)一致才行。對(duì)于隨機(jī)干擾，我們可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或?yàn)V除。 紅外避障模塊外圍電路信息處理編碼表將外部信息進(jìn)行編碼后，通過對(duì)信號(hào)的判斷，控制小車的移動(dòng)方向：探測(cè)結(jié)果000，表明前方15cm內(nèi)無障礙物單片機(jī)送出“前進(jìn)”指令，小車保持前進(jìn)狀態(tài)；探測(cè)結(jié)果111，表明前方及左右兩邊15cm內(nèi)均有障礙物，單片機(jī)送出“后退”指令；探測(cè)結(jié)果010，表明前方15cm內(nèi)有障礙物左右兩邊均無障礙物，單片機(jī)送出“右轉(zhuǎn)”指令（左右均無障礙物默認(rèn)右轉(zhuǎn)）；探測(cè)結(jié)果110，表明前方及左邊15cm內(nèi)有障礙物，單片機(jī)送出“右轉(zhuǎn)”指令；探測(cè)結(jié)果011，表明前方及右邊15cm內(nèi)有障礙物，單片機(jī)送出“左轉(zhuǎn)”指令。分位 point equ 36h 。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是： 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試； 模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用； 模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。 EM78P458集成顯示電路D3D2D1D0顯示000000001100102001130100401015011060111710008100191010清小數(shù)點(diǎn)1011加小數(shù)點(diǎn)1100a1選通1101a2選通1110a3選通1111a4選通第四章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需