【正文】 .................................................................... 5 3 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與論證 ................................................................................................. 7 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇 ........................................................................................ 7 信號(hào)檢測(cè)方案的選擇 ........................................................................................... 7 顯示模塊方案的選擇 ........................................................................................... 8 電源模塊的選擇 .................................................................................................... 8 4 系統(tǒng) CPU 的選擇 ......................................................................................................... 10 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的介紹 ...................................................................................... 10 單片機(jī) AT89C51 的選擇 .................................................................................... 11 概述 ............................................................................................................ 11 主要功能特性 ........................................................................................... 11 AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) ........................................................................... 12 AT89C51 單片機(jī)最小系 ........................................................................... 13 AT89C51 的時(shí)鐘電路 ............................................................................... 14 AT89C51 的復(fù)位電路 ............................................................................... 15 5 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................... 17 數(shù)據(jù)采集模塊 ...................................................................................................... 17 電機(jī)調(diào)速控制模塊 .............................................................................................. 18 PWM 調(diào)速原理分析 ................................................................................. 19 用 PWM 控制系統(tǒng)的電機(jī)調(diào)速電路 ........................................................ 22 PWM 調(diào)速下小車行駛狀態(tài)的變化顯示 ................................................. 23 路程檢測(cè)模塊 ..................................................................................................... 24 數(shù)碼管顯示部分 ................................................................................................. 25 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 MAX7219 芯片介紹 ................................................................................. 26 MAX7219 芯片的功能說明 ..................................................................... 26 MAX7219 的 基本工作原理及使用方法 ................................................. 27 MAX7219 在系統(tǒng)顯示模塊中的應(yīng)用 ..................................................... 29 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 2 總 結(jié) ................................................................................................................................. 32 致 謝 ................................................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 35 附錄 1 小車控制狀態(tài)流程圖 .......................................................................................... 36 附錄二 整機(jī)電路圖 ......................................................................................................... 37 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前言 1 前 言 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展 ,中小功率直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)越來越多地采用脈寬調(diào)制系統(tǒng)。 并詳細(xì)介紹該控制器的硬件組成、 PWM 直流調(diào)速功能 。 直流電動(dòng)機(jī)因其可以方便地通過改變電樞電壓和勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)速而得到廣泛的應(yīng)用，調(diào)節(jié)電樞串聯(lián)電阻來改變電樞上的電壓，是最經(jīng)典 的直流電機(jī)調(diào)速方法，有相當(dāng)部分的電能消耗在所串聯(lián)電阻上 ,很不經(jīng)濟(jì)。將電子化和智能化用于汽車控制是對(duì)汽車工業(yè)的一次變革。小車從起跑線出發(fā)，每碰到一次黑線根據(jù)接收到的信號(hào)，通過直流電機(jī)的調(diào)速，就變換一次狀態(tài)， 每次變換狀態(tài)都有亮燈顯示，不同的狀態(tài)用不同的顏色表示， 到達(dá)終點(diǎn)后，停留 10 秒，然后返回起跑線。 3） 對(duì)控制輸入端的影響。 還有一點(diǎn)也是相當(dāng)重要的，那就是在小車的行駛過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些行駛路程產(chǎn)生偏差的情況，這就要通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來使小車的偏差了降到最低，使小車在設(shè)定的車道中按照設(shè)計(jì)的要求來完成本設(shè)計(jì)所給出的要求。 3. 限速區(qū)車輛要求低速通過，時(shí)間不能少于 8 秒，不允許在限速 區(qū)停車。 整個(gè)系統(tǒng)包括：電源模塊、電機(jī)控制模塊、 數(shù)據(jù)采集模塊、 單片機(jī)控制處理模塊、顯示模塊。 方案一： 采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 基于上述理論分析， 采用利用 8050、 8550 等不同三極管的組合，構(gòu)造一座“橋”，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。 基于 對(duì)系統(tǒng)要求 考慮，采用紅外發(fā)光二極管和接收管組合。 電源模塊的選擇 整個(gè)系統(tǒng)的正常工作要在有電源的情況下，而我們所學(xué)到的知識(shí)中有很多種提供電源的方法，而我們必須考慮到系統(tǒng)的工作環(huán)境以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本等問題我們必須選擇最適合的電源模塊。 我們認(rèn)為本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性更為重要， 電源采用 5 節(jié) AA 電池 和 1 節(jié) 9V方型電池 。 最近 Intel 公司又 推出片內(nèi)帶 E2PROM型的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 （ 2） P1 口 （ ～ ） ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。二極管的作用是起快速泄放電容電量的功能，滿足短時(shí)間多次復(fù)位都能成功。 XTAL1（ 19 腳）是按外部晶體管的一個(gè)引腳。 AT89C51 的 復(fù)位 電路 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，而復(fù)位時(shí)間是 (時(shí)鐘周期 =12 振蕩周期 ,振蕩周期 =1/f)，這個(gè)時(shí)間只能大不能小，具體數(shù)值可以由 RC 電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) 175 系統(tǒng)硬件電路 的模塊 設(shè)計(jì) 由于跑道是白色的，在某些規(guī)定區(qū)域有黑色線條標(biāo)志，根據(jù)顏色對(duì)光的吸收和反射特性，光接收管在黑白區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)不相同。當(dāng)光電反射器在黑白面上移動(dòng)時(shí)， 4 端便得到一個(gè)變化的脈沖電壓 [6]。 V0 “ 1” “ 0” Vi 1/3Vcc 2/3Vcc 圖 52 輸入輸出之間的遲滯回線特性 當(dāng)電壓由低向高變化時(shí)： 0Vi1/3Vcc， V0=“ 1” ； 1/3VccVi2/3Vcc， V0 保持不變。利用下降沿可觸發(fā) AT89C51 中斷“ 0” 。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 15～ 20Hz 效果最佳。 脈沖信號(hào) t1 t2 T 最大值 Vmax 平均值 Vd 最小值 Vmin 圖 53 電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) 20 在脈沖作用下 ， 當(dāng)電機(jī)通 電時(shí)，速度增加； 電機(jī)斷電時(shí)