【文章內(nèi)容簡介】 保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用 NPO 電容。30pFC130pFC2 80C51XTAL1XTAL2(內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi) )XTAL2XTAL1VSS80C51內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)圖 33 時鐘電路復(fù)位電路80C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號 [11]。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用 6MHZ 時 C 取 22uF,R取 1KΩ。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖 34。時鐘頻率選用 6MHZ 時，C 取 22uF,Rs 取 200Ω，R K取1KΩ [12]。VccRST/VPDVss80C51VccRST/VPDVss80C511KR110KR21KR22μFC222μFC122μFCRESET +5V+5V圖 34 復(fù)位電路 驅(qū)動控制電路我們采用電機驅(qū)動芯片 L298N 作為電機驅(qū)動，驅(qū)動電路的設(shè)計如圖 35 所示：D4D2D8D6D3D1D7D5A+ B1A+ B2VDDVDDOUT3OUT4GNDVDDOUT1OUT2GNDVDDGNDOUT4OUT3IN4IN3EN BVCCGNDIN2EN AIN1VDDOUT2OUT1GNDISEN A 1OUT1 2OUT2 3VSS4IN1 5EN A6IN2 7GND8VSS(+5V) 9IN310EN B 11IN412OUT3 13OUT414ISEN B 15U1L298N圖 35 電機驅(qū)動控制電路L298N 的 12 四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可以實現(xiàn)兩個直流電機的 PWM 調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。 鍵盤電路 鍵盤中需要 0~9 幾個數(shù)字鍵，在加上一個開始按鈕和一個停止按鈕，所以本設(shè)計采用3*4 矩陣鍵盤電路來完成系統(tǒng)的設(shè)計要求。鍵盤電路工作原理鍵盤電路一般由鍵盤接口電路、按鈕及鍵盤掃描構(gòu)成。由鍵盤按鍵輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機對鍵盤電路的掃描后，運行參數(shù)輸入到單片機內(nèi)，供單片機后續(xù)的運算和處理。鍵盤電路的基本工作原理是利用動片觸點和靜片觸點的接觸和斷開來實現(xiàn)鍵盤按鍵兩引腳的通斷。當按鍵按下時，按鍵內(nèi)的復(fù)位彈簧被壓縮，動片觸點與靜片觸點相連，鍵盤的兩個引腳被接通。當鍵盤松開后，復(fù)位彈簧將動片彈開，使動片觸點與靜片接觸點脫離接觸，鍵盤兩個引腳斷開 [13]。本設(shè)計中使鍵盤接口 80C51 單片機的 p1 口相連，當沒有按鍵被按下時，由于上拉電阻的作用，所以將按鍵上拉為高電平，每當有按鍵按下時，對應(yīng)引腳接地，相應(yīng)按鍵兩個引腳連通接地，變?yōu)榈碗娖健Ｖ骺啬K中的鍵盤電路是采用 34 矩陣式鍵盤輸入。由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。P1 口低三位為行號,高四位為列號。矩陣式鍵盤按鍵的位置由行號和列號唯一決定。行線通過上拉電阻接到+5V 上。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)由與此電平相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平為高，行線電平則為高；列線電平為低，行線電平則為低。上述內(nèi)容為判斷按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。鍵盤掃描工作原理鍵盤掃描方式我采用的是列掃描?，F(xiàn)將列掃描工作原理進行闡述：80C51 的 P1 口作為鍵盤接口電路，其中 ~ 作為行線，~ 作為列線。行線接上拉電阻。~ 四條列掃描線輪流輸出低電平，然后讀 ~，如果沒有按鍵被按下，則 ~ 均為高電平，當其中有某一按鍵按下時，相應(yīng)的 ~ 中某一引腳就會變?yōu)榈碗娖?。如：~ 輸入為 1110 時，~ 輸出為 110 時，則 引腳輸出為低電平，作為輸入引腳的 口為低電平，那么就是 行線和 列線的交叉點對應(yīng)的按鍵被按下了 [14]。鍵盤按鍵編碼鍵盤電路的按鈕個數(shù)不止一個，對不同電路結(jié)構(gòu)鍵盤電路，確定鍵值方法有很多，可以采用行列對應(yīng)的二進制值作為鍵值，如上段中 和 交叉點對應(yīng)的按鍵值為1110，110。這種編碼方式獲得的鍵值分散性大。所以一般采用按順序?qū)︽I盤進行編碼，即將按鍵行列對應(yīng)的二進制碼作為掃描碼，通過查表再轉(zhuǎn)換成鍵值，鍵盤任意按鍵的掃描碼=3行號+列號。設(shè)計的鍵盤電路如圖 36 所示。S10S21S32S43S87S76S65S54S98S109S11UpS12.VCCP1.3P1.4P1.5P1.6圖 36 鍵盤電路 電源電路電源管理單元是系統(tǒng)硬件設(shè)計中的一個重要組成單元。本系統(tǒng)采用7．2V、2022mAh、NiCd 蓄 電池供電。為滿足系統(tǒng)各單元正常工作的需要，系統(tǒng)將電壓值分為 5V、 和 三個檔。三個電壓檔的具體實現(xiàn)及其功能如下： ①采用穩(wěn)壓管芯片 L7805CV 將電源電壓穩(wěn)壓到 5V，穩(wěn)壓 電路如圖 37 所示，給單片機系統(tǒng)電路、路徑識別的光電傳感器電路和驅(qū)動芯片 L298N 電路供電； ②將電源電壓 7．2V 經(jīng)過一個二極管降至 6．5V 左右后給舵機供電； ③將電源電壓 7．2V 直接供給直流驅(qū)動電機。Vout 3Vin1GND2U27805100pFC6 100pFC8VCC圖 37 穩(wěn)壓電源電路 特殊元件介紹 光電傳感器 [14]光電傳感器由于反應(yīng)速度快, 能實現(xiàn)非接觸測量,而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測與工業(yè)自動化控制等多種領(lǐng)域中。當前，世界上光電傳感領(lǐng)域的發(fā)展可分為兩大方向：原理性研究與應(yīng)用開發(fā)。隨著光電技術(shù)的日趨成熟，對光電傳感器實用化的開發(fā)成為整個領(lǐng)域發(fā)展的熱點和關(guān)鍵。光電傳感器又稱光傳感器, 是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器, 敏感波長在可見光()附近, 包括紅外線()和紫外線波長()。常見的光電傳感器有光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電禍合器、顏色傳感器、紅外光傳感器、紫外線傳感器、光纖傳感器和CCD圖像傳感器。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3 部分組成。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電效應(yīng)是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。通常把光電效應(yīng)分為3 類：（1 ）在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等；（2 ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏晶體管等；（3 ）在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，如光電池等。光電傳感器通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的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，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。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的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過 3cm。光電傳感器的應(yīng)用：應(yīng)用概述：用光電元件作敏感元件的光電傳感器，其種類繁多，用途廣泛。按光電傳感器的輸出量性質(zhì)可分為兩類：（1）把被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流而制成的光電測量儀器，可用來測量光的強度以及物體的溫度、透光能力、位移及表面狀態(tài)等物理量。例如：測量光強的照度計，光電高溫計，光電比色計和濁度計，預(yù)防火災(zāi)的光電報警器，構(gòu)成檢查被加工零件的直徑、長度、橢圓度及表面粗糙度等自動檢測裝置和儀器，其敏感元件均用光電元件。半導(dǎo)體光電元件不僅在民用工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，在軍事上更有它重要的地位。例如用硫化鉛敏電阻可做成紅外夜視儀、紅外線照相儀及紅外線導(dǎo)航系統(tǒng)等；（2）把被測量轉(zhuǎn)換成繼續(xù)變化的光電流。利用光電元件在受光照或無光照射時 有 或無電信號輸出的特性制成的各種光電自動裝置。光電元件用作開關(guān)式光電轉(zhuǎn)換元件。例如電子計算機的光電輸入器，開關(guān)式溫度調(diào)節(jié)裝置及轉(zhuǎn)速測量數(shù)字式光電測速儀等。光電傳感器可用于檢測直接引起光量變化的非電量, 如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光電量變化的其它非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度, 以及物體形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點, 因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用。應(yīng)用舉例：1 測量工件表面的缺陷2 測量轉(zhuǎn)速3 光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表 主控制器 80C51 單片機 [15]80C51 單片機是把那些作為控制應(yīng)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]。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行 I/O 口、串行口、