【文章內(nèi)容簡介】 可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收；P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號[14]；P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) INT0(外部中斷0) INT1(外部中斷1) T0(記時器0外部輸入) T1(記時器1外部輸入) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)同時P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號；RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高平時間；ALE / PROG ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效[15]；PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期PSEN兩次有效。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)；EA/VPP：當EA保持低電平時，訪問外部ROM；注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)；XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入；XTAL2：來自反向振蕩器的輸出； 最小系統(tǒng)圖21為單片機的最小系統(tǒng)圖，單片機外圍電路就是一個晶振電路和復位電路圖22單片機最小系統(tǒng)模塊圖圖23 ST188外觀圖這里有兩種方案可供選擇：方案一：紅外探測法利用紅外線在不同顏色物體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，當紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被小車上的接收管接收：如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車行走的路線。方案二：采用光敏電阻探測器。由于光敏電阻的阻值隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因為光線照射到白紙上面時，光線反射強烈，照射到黑線上時光線發(fā)射較弱。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平，這樣單片機就可以通過返回來的高低電平來識別黑線了。但這種方案受環(huán)境中光線的影響很大，循跡很不理想，故我們放棄了。最后我們采用光電傳感器，其型號就是最普遍的ST188[16]，做為小車的尋跡探測模塊。其外觀如圖23所示。 圖中AK為紅外發(fā)射管。C_E為紅外接收管。其電器特性如表21所示 實際實用時不要超過此值：表21 ST188電器特性項目符號數(shù)值單位輸入正向電流IF50Ma反向電壓VR6V耗散功率P75mA輸出集射電壓Vceo25V射集電壓Vceo6V集電極功率Pc50mA工作溫度Topr﹣20~65℃儲存溫度Tstg﹣30~75℃其光電特性如表22所示表22 ST188光電特性項目符號測試條件最小典型最大單位輸入正向壓降VfIf=20mA﹣V反向電流IrVr=3V﹣﹣10μA輸出集電極暗電流IceoVce=20V﹣﹣1μA集電極亮電流ILVce=15V If=8mAH1﹣﹣mAH2﹣﹣mAH3﹣﹣mA飽和壓降VceIf=8mA Ic=﹣ ﹣V根據(jù)光電特性，選取發(fā)射管的靜態(tài)電流為20mA。，如果供電電壓為5V，那么，此時在發(fā)射管上需要串聯(lián)電阻，電阻大小為R=（）/。即：R=。取標稱電阻，R=200，那么此時的電流小于20mA，但是不影響結(jié)果[17]。C_E端的電阻比較靈活，畢竟他是用來輸出高低電平的，在此我們接一個2K的電阻，其實上面電路圖中的活動變阻器沒有必要，只是為了測試方便，調(diào)整閾值電壓用的。原理說明：當沒有物體反射紅外線時，ce之間截止，無電流流過，輸出電壓為電源電壓，高電平。當有物體反射紅外線時，be飽和導通ce也就導通了，輸出端就相當于接地。輸出電壓為低電平。整體電路圖如圖24所示。圖24 循跡模塊圖這里，我們有三種方案可供選擇。 方案一：H型橋式驅(qū)動電路這種驅(qū)動電路是封面簡單，可以很方便地實現(xiàn)直流點擊的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)|正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。它的基本原理圖如圖25所示。全橋式驅(qū)動電路的四只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)。當SS2導通時，SS4斷開，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當SS4導通時，SS2斷開，電機兩端加反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。在小車行駛的過程中，我們要不斷地使電機在四個象限之間切換。但是。由于實際的開關(guān)器件都存在開通和關(guān)斷時間，絕對的互補控制邏輯必然導致上下橋臂直通短路，影響小車的行駛。圖 25 H橋式驅(qū)動電路基本原理圖方案二：繼電器控制采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)整。這個方案的優(yōu)點是電路簡單。缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、可靠性不高。方案三：采用L298N集成芯片驅(qū)動L298N是內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，可以驅(qū)動46V，2A以下電機，接受標準TTL邏輯電平信號。用該芯片來驅(qū)動電機，操作起來方便，又穩(wěn)定，輸出電流大，能夠給小車提供較大的速度，且啟動，制動快[18]。所以我們采用方案三。如圖26為L298N的電機驅(qū)動電路。一個L298N芯片可以驅(qū)動兩個電機，四個輸入端，四個輸出端，兩個使能端，單片機輸出PWN給驅(qū)動芯片，從而來控制小車。圖26電機驅(qū)動電路如表23所示為我們設(shè)定通過芯片來確定小車的運行情況。表23 電機運行情況ENA(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機運行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN1(IN3)快速停止LXX停止 我們用專用的超聲波測距芯片來控制兩小車的距離，使其在特定的位置控制其距離來保證小車超車的順利完成。如圖27所示為超聲波測距的時序圖，先發(fā)出一個觸發(fā)信號，模塊內(nèi)部再循環(huán)發(fā)出高脈沖，被拉成高電平，當接收到返回信號時，模塊內(nèi)部被拉低，通過超聲波的波速乘上高電平的一半時間就是小車離前面小車的距離，然后通過程序再對小車進行相應(yīng)的控制[19]。 圖27 超聲波模塊時序圖 無線通信模塊方案一：。它是一款新型的單片射頻收發(fā)器，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低，在以6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 mA。接收時， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計更方便。方案二：采用HC05嵌入式藍牙串口通信，該芯片主從一體，多一個藍牙通信協(xié)