【文章內(nèi)容簡介】 2 單片機有 4 組 8位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8根引腳），共 32 根。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 此部分是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用?？刂品椒ㄓ泻芏啵蟛糠侄疾捎脝纹瑱C控制。由于 51 單片機具有價格低廉是使用簡單的特點，這里選擇了 ATMEL 公司的 STC89C52 作為控制核心部件。 STC89C52單片機系列的存儲器用的是哈佛結(jié)構(gòu)，即將程序和數(shù)據(jù)存儲 截然分開，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式、尋址空間和控制系統(tǒng)。 STC89C52的存 儲器可分為五類：程序存儲器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，特殊功能寄存器，位地址空間，外部數(shù)據(jù)存儲器。 復(fù)位 操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。這佯，只要電源 Vcc的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的， （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 25 復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2個機器周期。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖 25（ b） 上電復(fù)位方式。 光電電路概況 防撞 正前方的一對紅外發(fā)射與接受探頭，可以良好的完成前方是否有障礙物的判斷，當(dāng)前方無障礙物時沒有紅外光線被反射，機器人按原來路線行走。當(dāng)有紅外光線反射時，機器人會根據(jù)內(nèi)部的智能程序來實現(xiàn)不同的功能 。 尋跡 智能尋跡機器人之所以能夠?qū)ほE，主要是由前方的兩對紅外發(fā)射與接收探頭來完成的。我們知道光有反射的特性。 所以說當(dāng)前方的紅外發(fā)射出來的光線遇到物體時，就會形成反射的光線，而這個經(jīng)反射的紅外光線剛好被紅外接收探頭接收到。當(dāng)紅外接收探頭接收到信號后，再將信號送到單片機由單片機內(nèi)部的程序來控制機器人的情況。 紅外光線有一個反射特性。但對于不同的物體反射特性是不一樣的，特別是對白色反光的物體，紅外光線的反射量將會多一點。而對黑色不反光的物體，紅外反射量將會大量的減少。 顯示電路 數(shù)碼管 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 發(fā)光二極管 LED 發(fā)光原理：發(fā)光二極管是由 Ⅲ Ⅳ 族化合物，如 GaAs（砷化鎵）、 GaP（磷化鎵）、 GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是 PN 結(jié)。因此它具有一般PN 結(jié)的 IN 特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)。進入對方區(qū) 域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光 。 假設(shè)發(fā)光是在 P 區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合 外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近 PN 結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。 電機控制 電路 電機 的選擇方案 方案 1：采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位。雖然采用步進電機有諸多優(yōu)點，步進電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降 ，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。 方案 2：直流電機：直流電機的控制方法比較簡單，只需給電機的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C轉(zhuǎn)動起來，電壓越高則電機轉(zhuǎn)速越高。對于直流電機的長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也可采用 PWM 調(diào)速方法。 PWM 調(diào)使加在直流電機兩端的速就是電壓為方波形式，通過改變方波的占空比實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 基于以上分析，我們選擇了方案 一 ，使用直流電機作為電動車的驅(qū)動電機。 電機驅(qū)動 原理 從單片機輸出的信號功率很弱，即 使在 沒 有其它外在負(fù)載時也無法帶動電機，所以在實際電路中我們加入了電機驅(qū)動芯片提高輸入電機信號的功率，從而能夠根據(jù)需要控制電機轉(zhuǎn)動 LG9110 是為控制和驅(qū)動電機設(shè)計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片 IC 之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。該芯片有兩個 TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接驅(qū)動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅(qū)動能力，每通道能通過 750～800mA 的持續(xù)電流，峰值電流能力可達 ～ ；同時它具有較低的輸出飽和壓降與靜態(tài)電流 ；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進電機或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。 9110 被廣泛應(yīng)用于玩具汽車電機驅(qū)動、自動閥門電機驅(qū)動、電磁門鎖驅(qū)動等電路上。 長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 26 LG9110 管腳及功能 聲控 聲控裝置 —話筒采用了模擬電路數(shù)字電路的有機結(jié)合，聲控使機器人更有趣，我們可以用拍手來控制小車的運行與停止。模擬電路的建立有效的濾除了多余的雜波，運行更可靠 。 串口通信 COM端口連接座采用 RS232連接形式，為電腦 機器人實現(xiàn) RS232通信建立了接口。同 時它還是程序下載與燒錄不可少的端口，通過它讓你完全 ISP/IAP 編程，無需編程器。 長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 檢測（ 黑線） 軟件控制 驅(qū)動電機 控制小車 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 總體設(shè)計方案和框圖 整個路系統(tǒng)分為檢測、控制、驅(qū)動三個模塊。首先利用 光電對管 對路面信號進行檢測，經(jīng)過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進行實時控制，輸出相應(yīng)的信號給驅(qū)動芯片驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而控制整個小車的運動。系統(tǒng)方案方框圖如圖所示： 圖 31智能小車尋跡系統(tǒng)框 該簡易智能小車在畫有黑線的白紙“路面”上行使 ,由于黑線和白線對光線的反射系數(shù)不同 ,可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷“道路” —— 黑線。判斷信號可通過單片機控制驅(qū)動模塊修正前進方向，以使其保持沿著黑線行進。當(dāng)小車脫離軌道時，即當(dāng)置于中間的一只光 電開關(guān)脫離軌道時，等待外面任意一只檢測到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復(fù)正向行駛。在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法 —— 紅外探測法。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具 有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號。 本設(shè)計以 STC89C52 單片機作為檢測和控制核心。采用紅外光電傳感器檢測路面黑線及障礙物，用光敏電阻檢測、判斷車庫位置，通過軟件編程實現(xiàn) 智能小車 行進、繞障、停止的精確控制以及檢測數(shù)據(jù)的存儲、顯示。通過對電路的優(yōu)化組合，可以最大限度地利用 51 單片機的全部資源。 P0 口用于數(shù)碼管顯示， P1 口用于電動機的 PWM 驅(qū)動控制， P2， P3 口用于傳感器的數(shù)據(jù)采集與中斷控制。這樣做的優(yōu)點是：充分利用了單片機的內(nèi)部資源，降低了總體設(shè)計的成本。這樣做的優(yōu)點是：充分利用了單片機的內(nèi)部資源，降低了總體設(shè)計的成本。 長 春 大 學(xué) 課程設(shè)計紙 共 26 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 32系統(tǒng)總 流程 圖 該系統(tǒng)配套的軟件程序采用模塊結(jié)構(gòu)，由 C 語言編寫完成。主要由初始化程序、偏道調(diào)整程序、偏離光源調(diào)整程序、聲光指示子程序、讀