【文章內(nèi)容簡介】 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(dāng)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(dāng)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。 （四）最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng).。對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。應(yīng)用89C51（52）單片機設(shè)計并制作一個單片機最小系統(tǒng)，達(dá)到如下基本要求：具有上電復(fù)位和手動復(fù)位功能。使用單片機片內(nèi)程序存儲器。具有基本的人機交互接口。按鍵輸入、LED顯示功能。具有一定的可擴展性，單片機I/O口可方便地與其他電路板連接。 89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用89C51單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可， 89C51單片機最小系統(tǒng)所示如圖3,。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點：(1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2) 內(nèi)部存儲器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 最小應(yīng)用（12） 三、方案比較與論證 （一）控制模塊的選擇方案方案一：采用FPGA為系統(tǒng)的控制器，F(xiàn)PGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進行功能控制。FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。通過輸入模塊將參數(shù)輸入給FPGA，F(xiàn)PGA通過程序設(shè)計控制直流電機運動，但是由于本設(shè)計對數(shù)據(jù)處理的時間要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。方案二：采用AT89C51單片機進行控制。本設(shè)計需要使用的軟件資源比較簡單，只需要完成數(shù)控部分、鍵盤輸入以及顯示輸出功能。采用AT89C51進行控制比較簡單，但是51單片機資源有限，控制輸入輸出，需要外接8279之類的芯片進行I/O擴展。　　采用AT89C51單片機，能將相當(dāng)一部分外圍器件結(jié)合到一起，使用方便，抗干擾性能提高。（二）電機的選擇方案 方案一：采用直流電機控制小車的運動，直流電機具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，主要表現(xiàn)在調(diào)速方便（可無級調(diào)速）、調(diào)速范圍寬、低速性能好（起動轉(zhuǎn)矩大、起動電流小）、運行平穩(wěn)、效率高等方面。其缺點就是由于存在機械觸點，直流電機容易產(chǎn)生噪聲。　　 方案二：采用步進電機控制小車的爬坡運動，步進電機具有控制簡單、定位精確、無積累誤差等優(yōu)點。但它在運行時高速扭矩小、啟動頻率低、價格較高。基于上述比較，為了方便地對電機進行無級調(diào)速，和需要電機帶負(fù)載能力強的特點，這里我們采用直流變速電機。（三）直流電機驅(qū)動選擇方案 方案一：使用多個功率放大器件驅(qū)動電機 ：通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達(dá)到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進電機，就需要對四路信號分別進行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復(fù)雜。 方案二：使用L298N芯片驅(qū)動電機 ： L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 為了方便快捷我們選擇方案二。 L298N是一款能承受高壓大電流的全橋型直流/步進電機驅(qū)動器。同過對輸入引腳①、②、③、④的高、低不同電壓，使步進電機能正反轉(zhuǎn)，讓電機根據(jù)89C52單片機的控制信號的輸出來控制L298N四個輸入腳的電壓、從而達(dá)到我們所要達(dá)到的功能。 【1】其引腳排列如圖： L298N引腳排列圖（13）【2】電機驅(qū)動A/B的控制邏輯如下表所示 圖（14）L298N簡介L298是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片的主要特點是:工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。 四 傳感部分（一）紅外傳感器這個小車運用了2只紅外發(fā)射管（970nm）和一只紅外接收管構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)，來檢測前方、左前方和右前方的障礙，檢測距離范圍為10～80cm。紅外避障傳感器利用紅外信號遇到障礙物反射的原理，進行有、無障礙物的檢測。紅外傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收管。電路如圖15。 傳感電路（15）紅外傳感器概述　　紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這項技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。 紅外傳感器根據(jù)探測機理可分成為：光子探測器（基于光電效應(yīng)）和熱探測器（基于熱效應(yīng)）。（1）待測目標(biāo)目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。 （2）大氣衰減待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。 （3）光學(xué)接收器它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)天線，常用是物鏡。（4）輻射調(diào)制器對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 （5）紅外探測器這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。 （6）探測器制冷器由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時間，提高探測靈敏度。 （7）信號處理系統(tǒng)將探測的信號進行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。 （8）顯示設(shè)備這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。 依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。 熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。 圖上所示為歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。 紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。 傳感器市場發(fā)展前景咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。 一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳器、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在20072010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。（二）紅外發(fā)射管 簡介：產(chǎn)生或放大高頻功率的靜電控制電子管，有時也稱振蕩管。用于音頻或開關(guān)電路中的發(fā)射管稱調(diào)制管。發(fā)射管是無線電廣播、通信、電視發(fā)射設(shè)備和工業(yè)高頻設(shè)備中的主要電子器件 發(fā)射管外形圖（16） 本設(shè)計采用這種發(fā)射管發(fā)射特定頻率（38KHz）的紅外信號，這樣發(fā)出特定頻率的紅外線可以有效的避免外界或自然光的干擾，也可以增加發(fā)射距離。使小車能準(zhǔn)確判斷發(fā)射回來的紅外線，做出準(zhǔn)確的判斷。本設(shè)計通過程序模擬來完成頻率發(fā)射，給fas這個Io口一定頻率的脈沖接QQ2三級管基極，發(fā)射極接著發(fā)射管，三級管接收到脈沖導(dǎo)通，發(fā)射管發(fā)出相應(yīng)頻率的紅外線， 也可通過硬件設(shè)計來獲得頻率脈沖，可以通過555芯片夠成的震蕩電路調(diào)節(jié)來獲得，或通過CD4069非門芯片構(gòu)成的脈沖自激電路、或三極管構(gòu)成的自激震蕩電路來調(diào)節(jié)獲得，這里就不做詳解。技術(shù)指標(biāo) 頻率一般在30兆赫以下，輸出功率在1919年為2千瓦以下，1930年達(dá)300千瓦，70年代初已超過1000千瓦，效率高達(dá)80％以上。發(fā)射管工作頻率提高時，輸出功率和效率都會降低，因此1936年首次實用的脈沖雷達(dá)工作頻率僅28兆赫，80年代則已達(dá) 400兆赫以上。40年代電視發(fā)射管的工作頻率為數(shù)十兆赫，而80年代初，優(yōu)良的電視發(fā)射管可在1000兆赫下工作，輸出功率達(dá)輸出功率和工作頻率是發(fā)射管的基本技術(shù)指標(biāo)。廣播、通信和工業(yè)設(shè)備的發(fā)射管，工作20千瓦，效率為40％。平面電極結(jié)構(gòu)的小功率發(fā)射三極管可在更高的頻率下工作。 發(fā)射管多采用同心圓筒電極結(jié)構(gòu)。陰極在最內(nèi)層，向外依次為各個柵極和陽極。圖中，自左至右為陰極、第一柵、第二柵、柵極陰極組裝件和裝入陽極后的整個管子。 中小功率發(fā)射管多采用間熱式氧化物陰極。大功率發(fā)射管一般采用碳化釷鎢絲陰極，有螺旋、直條或網(wǎng)籠等結(jié)構(gòu)形式。圖為網(wǎng)籠式陰極。柵極多用鉬絲或鎢絲繞制,或用鉬片經(jīng)電加工等方法制造。柵極表面經(jīng)鍍金(或鉑)或涂敷鋯粉處理等,以降低柵極電子發(fā)射，使發(fā)射管穩(wěn)定工作。用氣相沉積方法制造的石墨柵極，具有良好的性能。 發(fā)射管陽極直流輸入功率轉(zhuǎn)化為高頻輸出功率的部分約為75％，其余25％成為陽極熱損耗，因此對發(fā)射管的陽極必須進行冷卻。中小功率發(fā)射管的陽極采取自然冷卻方式，用鎳、鉬或石墨等材料制造，裝在管殼之內(nèi)，工作溫度可達(dá) 600℃。大功率發(fā)射管的陽極都用銅制成，并作為真空密封管殼的一部分，采用各種強制冷卻方式。各種冷卻方式下每平方厘米陽極內(nèi)表面的散熱能力為：水冷100瓦；風(fēng)冷30瓦。蒸發(fā)冷卻250瓦。超蒸發(fā)冷卻1000瓦以上，80年代已制成陽極損耗功率為1250千瓦的超蒸發(fā)冷卻發(fā)射管。發(fā)射管也常以冷卻方式命名，如風(fēng)冷發(fā)射管、水冷發(fā)射管和蒸發(fā)冷卻發(fā)射管。 發(fā)射管管殼用玻璃或陶瓷制造。小功率發(fā)射管內(nèi)使用含鋇的吸氣劑；大功率發(fā)射管則采用鋯、鈦、鉭等吸氣材料，管內(nèi)壓強約為10的負(fù)五次方帕量級。 發(fā)射管壽命取決于陰極發(fā)射電子的能力。大功率發(fā)射管壽命最高記錄可達(dá)8萬小時。發(fā)射四極管的放大作用和輸出輸入電路間的隔離效果優(yōu)于三極管，應(yīng)用最廣。工業(yè)高頻振蕩器普遍采用三極管。五極管多用在小功率范圍中。（三）紅外接收管接收管簡介 接收管在電子行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，最常用的就是紅外線接收管，是配對紅外線接收管使用的，大多采用無色透明樹脂封裝或黑色、淡藍(lán)色樹脂封裝三種形式，無色透明樹脂封裝的管子，可以透過樹脂材料觀察，管芯下有一個淺盤，它是用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅(qū)動接收光電信號。接收管外形圖（17） 本設(shè)計采用普通的紅外接收管代替了1838B，構(gòu)建外圍電路來模擬1838B，抗干擾能力可能不及1838B效果顯著。我們通過調(diào)節(jié)可變電阻來調(diào)節(jié)靈敏度。當(dāng)接收管接收到紅外線，通過調(diào)節(jié)可變電阻調(diào)節(jié)基極的電流。當(dāng)Q4導(dǎo)通并在Q4三極管集極采集到信號。反應(yīng)給單片機控制系統(tǒng)，單片機就發(fā)出相應(yīng)的指令。接收管的使用 接收管在工作過程中其各項參數(shù)均不得超過極限值，因此在代換選型時應(yīng)當(dāng)注意原裝管子的型號和參數(shù)，不可隨意更換。另外，也不可任意變更接收管的限流電阻。由于紅外光波長的范圍相當(dāng)寬，故發(fā)射管必須與接收管配對使用，否則將影響遙控的靈敏度，甚至造成失控。因此在代換選型時，要務(wù)必關(guān)注其所輻射紅外光信號的波長參數(shù)。（四）光電耦合 光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕