【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(shí)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(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)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(hào) [11]。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用 6MHZ 時(shí) C 取 22uF,R取 1KΩ。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)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(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖 34。時(shí)鐘頻率選用 6MHZ 時(shí)，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(dòng)控制電路我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)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(gè)數(shù)字鍵，在加上一個(gè)開始按鈕和一個(gè)停止按鈕，所以本設(shè)計(jì)采用3*4 矩陣鍵盤電路來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)對(duì)鍵盤電路的掃描后，運(yùn)行參數(shù)輸入到單片機(jī)內(nèi)，供單片機(jī)后續(xù)的運(yùn)算和處理。鍵盤電路的基本工作原理是利用動(dòng)片觸點(diǎn)和靜片觸點(diǎn)的接觸和斷開來實(shí)現(xiàn)鍵盤按鍵兩引腳的通斷。當(dāng)按鍵按下時(shí)，按鍵內(nèi)的復(fù)位彈簧被壓縮，動(dòng)片觸點(diǎn)與靜片觸點(diǎn)相連，鍵盤的兩個(gè)引腳被接通。當(dāng)鍵盤松開后，復(fù)位彈簧將動(dòng)片彈開，使動(dòng)片觸點(diǎn)與靜片接觸點(diǎn)脫離接觸，鍵盤兩個(gè)引腳斷開 [13]。本設(shè)計(jì)中使鍵盤接口 80C51 單片機(jī)的 p1 口相連，當(dāng)沒有按鍵被按下時(shí)，由于上拉電阻的作用，所以將按鍵上拉為高電平，每當(dāng)有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)引腳接地，相應(yīng)按鍵兩個(gè)引腳連通接地，變?yōu)榈碗娖?。主控模塊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(diǎn)上。P1 口低三位為行號(hào),高四位為列號(hào)。矩陣式鍵盤按鍵的位置由行號(hào)和列號(hào)唯一決定。行線通過上拉電阻接到+5V 上。平時(shí)無按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，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。現(xiàn)將列掃描工作原理進(jìn)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(dāng)其中有某一按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的 ~ 中某一引腳就會(huì)變?yōu)榈碗娖?。如：~ 輸入為 1110 時(shí)，~ 輸出為 110 時(shí)，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(diǎn)對(duì)應(yīng)的按鍵被按下了 [14]。鍵盤按鍵編碼鍵盤電路的按鈕個(gè)數(shù)不止一個(gè)，對(duì)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(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值作為鍵值，如上段中 和 交叉點(diǎn)對(duì)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(jìn)行編碼，即將按鍵行列對(duì)應(yīng)的二進(jìn)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(hào)+列號(hào)。設(shè)計(jì)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(jì)中的一個(gè)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(gè)檔。三個(gè)電壓檔的具體實(shí)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(jī)系統(tǒng)電路、路徑識(shí)別的光電傳感器電路和驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 電路供電； ②將電源電壓 7．2V 經(jīng)過一個(gè)二極管降至 6．5V 左右后給舵機(jī)供電； ③將電源電壓 7．2V 直接供給直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。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(shí)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(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測與工業(yè)自動(dòng)化控制等多種領(lǐng)域中。當(dāng)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(duì)光電傳感器實(shí)用化的開發(fā)成為整個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)和關(guān)鍵。光電傳感器又稱光傳感器, 是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。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(gè)物體上，此時(shí)光子能量就傳遞給電子，并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)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(dòng)勢(shì)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(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)的照度計(jì)，光電高溫計(jì)，光電比色計(jì)和濁度計(jì)，預(yù)防火災(zāi)的光電報(bào)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(dòng)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(shí) 有 或無電信號(hào)輸出的特性制成的各種光電自動(dòng)裝置。光電元件用作開關(guān)式光電轉(zhuǎn)換元件。例如電子計(jì)算機(jī)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(qiáng)、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(dòng)、速度、加速度, 以及物體形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn), 因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)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(jī) [15]80C51 單片機(jī)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(gè)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(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行 I/O 口、串行口、