【正文】 密級：內(nèi)部 I 摘 要 80C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。 80C51 是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評 ,它是第三代單片機的代表。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。 脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。前行與倒車控制電路的核心是橋式電路和繼電器。 方案三：電壓比較器方案。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r間稱為響應時間。 綜合考慮系統(tǒng)的各項性能，最后我們決定采用數(shù)字器件 ——施密特觸發(fā)器。將該信號傳輸?shù)?80C51 單片機的內(nèi)部計數(shù)器計數(shù)，根據(jù)預先實測的數(shù)據(jù)換算關(guān)系即可計算出電動機車的行車距離?？捎脕磉M行串行通訊，擴展并行I/O 口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應用更廣。振蕩晶體可在 到 12MHZ 之間選擇。時鐘頻率選用 6MHZ時， C 取 22uF,Rs 取 200Ω， RK取 1KΩ。 并不是所有單片機應用系統(tǒng)都有前向通道，例如時序控制系統(tǒng)，只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時間序列來控制外部的運行狀態(tài)；分布式測控系統(tǒng)中的智能控制總站完成上級主計算機與現(xiàn)場測、控子站計算機之間的指令、數(shù)據(jù)傳送。但是算法復雜，處理速度慢。根據(jù)目前單片機輸出功率的限制，不能輸出控制對象所要求的功率信號。 本設(shè)計調(diào)速采用 PWM 調(diào)速： 為順利實現(xiàn)電動小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計采用了可逆 PWM 變換器。如果在此期間另一個晶體管已經(jīng)導通 ,則將造成上下兩管之通 ,從而使電源正負極短路。 在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。十分位 sudu equ 39h 。 數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點，所以數(shù)字濾波在微機應用系統(tǒng)中得到了廣泛應用。外設(shè)設(shè)備接受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。故實質(zhì)上它是一種程序濾波。米位 fenzh equ 35h 。 顯示驅(qū)動器支持動態(tài)顯示，其顯示功能如表 42 真值表所示， 00001001 顯示從 09數(shù)字， 1010是未進位時是小數(shù)點清位， 1011是進位后加小數(shù)點， 11001111是八段共陰數(shù)碼管的位選。改變控制電壓的大小 ,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度 ,從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。主要防治伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過信號通道﹑電源以及空間電磁場對計算機系統(tǒng)的干擾。超聲波檢測如圖 33 超聲波檢測電路所示。 不能直接測量距離，算法復雜，處理速度慢。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關(guān)的信號調(diào)節(jié)、變換電路 ,故也可 稱為傳感器接口通道。本設(shè)計就是用的按鍵手動復位。 沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 31 80C51 單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路 80C51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。 (3) 程序存儲器 由于受集成度限制 ，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至 64k 字節(jié)。根據(jù)兩個脈沖信號發(fā)生的先后順序與兩個光電耦合器的位置關(guān)系，即可計算出玩具車的行駛方向（前進或后退）。滯回比較器有兩個數(shù)值不同的閾值，當輸入信號因受干擾或其他原因發(fā)生變化時，只要變化量不超過兩個閾值之差，滯回比較器的輸出 電壓就不會來回變化。由于比較器的輸入信號是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的過渡電路。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達到一定的精度，但有時仍不能滿足某些特殊要求。 此套紅外光電傳感器固定在 底盤前沿，貼近地面。由于電流波形比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小。簡稱 VM 系統(tǒng)。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。實驗測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法及測試結(jié)果分析。該設(shè)計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。 行車起始、終點及光線檢測 本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、終點（ 2cm 寬的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要，利用超聲波傳感器檢測障礙。通過對繼電器開閉的控制即可控制電機的開斷和轉(zhuǎn)速方向進而達到控制玩具車前行與倒車的目的，實現(xiàn)隨動控制系統(tǒng)的糾偏功能。 比較器的特點： (1)工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。具體措施多為在集成運放的兩個輸入端并聯(lián)二極管。 圖 25 行車距離檢測電路 紅外測距儀由測距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。 沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 26 系統(tǒng)原理圖 沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 硬件設(shè)計 一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時 /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒O(shè)計相應的電路。特別值得一提的是該單片機 CPU 中的位處理器，它實際上是一個完整的 1 位微計算機，這個一位微計算機有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集。 復位電路 80C51 的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。 前向通道的含義 當將單片機用作測﹑控系統(tǒng)時，系統(tǒng)中總要有被測信號輸入通道，有計算機拾取必要的輸入信息。其優(yōu)點是價格便宜，易于使用，且在 10m 以內(nèi)能給出精確的測量。 （ 2）超聲波障礙檢測 [4] 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，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。但后向通道是一個輸出通道，而且輸出電平較高，不易受1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA0D a t e : 2 3 J u n 2 0 1 2 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t r a t or \ D e s k t o p \ 新建文件夾 ( 5 ) \ M y D e s i gn 4 . d d bD r a w n B y :RXLX10 0mF04 5LM 138LM 138 0. 1mF 1K2M2M0. 1mF10 0K10 0K1K10 0K2. 2K1K0. 1mF+5沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 到直接損害。 VT1 和 VT4 同時導通和關(guān)斷，其驅(qū)動電路中Ub1=Ub4； VT2 和 VT3 同時動作，其驅(qū)動電壓 Ub2=Ub3=Ub1。 當小車行駛時 ,分別顯示時間和行駛距離原理圖如圖 1。 模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是 [8]： (1)單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試； (2)模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調(diào)用； (3)模塊程序允許設(shè)計者分割任務和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)等。 輸出設(shè)備是電位控制型還是同步鎖存型，對干擾的敏感性相對較大。輸出設(shè)備和慣性（響應速度）與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。為了進行準確測量和控制，必須消除被沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 測信號中的噪音和干擾。 主程序設(shè)計 主程序清單如下： limiw equ 30h 。 圖 35 EM78P458 的管腳 l e d 31l e d 42a3b4g n d5c6d7e8f9g10l e d 220l e d 119v s s181775v c c16d315d214d113d012dp11沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 該芯片共有 20 個管腳，管腳 LED1﹑ LED2﹑ LED3﹑ LED4 分別接 10k 電阻和三極管后與 4 位八段數(shù)碼管 4561 中的 a1﹑ a2﹑ a3﹑ a4 四個數(shù)位選擇端相連，這四個數(shù)位選擇端用來產(chǎn)生 LED 選通信號。 沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 34 雙極式 H 型可逆 PWM 變換器電路原理圖 脈寬調(diào)制原理 脈寬調(diào)制器 [6]本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。 單片機在完成控制處理 后 [5]，總是以數(shù)字信號通過 I/O 口或數(shù)據(jù)總線送給控制對象。利用超聲波 的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應用。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)。 對被測對象 狀態(tài)的測試一般都離不開傳感器或敏感元件，這是因為被測對象的狀態(tài)參數(shù)常常是一些非電物理量，如溫度、壓力、載荷、位移等，而計算機是一個數(shù)字電路系統(tǒng)。 復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種 方式。 MCS51 單片機中 8 位機和 1 位機的硬件資源復合在一起，二者相輔相承，它是單片機技術(shù)上的 一個突破，這也是 MCS51 單片機在設(shè)計的精美之處。 80C51 單片機硬件結(jié)構(gòu) 80C51 單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上 [2]。測距輪安裝在車輪上，這樣能使記數(shù)值準確一些。 圖 24 電壓比較器電路 在本設(shè)計中，光電傳感器只輸出一種高低電平信號且伴有外界雜波干擾，所以我們嘗試采用了一種滯回比較器。因此比較器的性能分析方法與放大、運算電路是不同的。 圖 23 前行與倒車控制電路 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA0D a t e : 1 9 J u n 2 0 1 2 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t r a t or \ D e s k t o p \ 新建文件夾 ( 5 ) \ M y D e s i gn 4 . d d bD r a w n B y :74 LS0 674 LS0 6D1D230 0 50 0V C Cd1d8 82d280 50A+1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA0D a t e : 2 2 J u n 2 0 1 2 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t r a t or \ D e s k t o p \ 新建文件夾 ( 5 ) \ M y D e s i gn 4 . d d bD r a w n B y :32184ALM 393V C C50 0 5K10 K10 K10 K沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 檢測放大器方案： 方案一：使用普通單級比例放大電路。 本系統(tǒng)共設(shè)計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當左側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn)；當右側(cè)光電管受到光照時，單片機控制轉(zhuǎn)向電機向右轉(zhuǎn)；當左、右兩沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 側(cè)光電管都受到光照時，單片機控制直行。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。所以本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強。 (3)The adoption of the new display chip. Keywords