【文章內(nèi)容簡介】 器還有復(fù)位端 R，控制電壓端CV，電源端VCC和接地端GND。 等效的觸發(fā)器和它的功能真值表這個特殊的RS 觸發(fā)器工作原理：①兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端R即閥值端TH要求高電平，而置位端S即觸發(fā)端TR則要求低電平。②兩個輸入端的觸發(fā)電平，是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當(dāng)CV端不接控制電壓時，對TH（R）端來講，大于2/3VCC是高電平1，小于2/3VCC是低電平0；而對 TR（S）端來講，大于1/3VCC是高電平1，小于1/3VCC是低電平0。如果在控制端CV加上控制電壓VC，這時上觸發(fā)電平就變成VC值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC。可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值。（2）超聲波接收電路超聲波接收電路使用超聲波接收傳感器，當(dāng)它接收到超聲波信號（為正弦波信號）后輸入到集成比較器LM393進行處理。LM393輸出的是比較規(guī)范的方波信號。將此方波信號輸出到信號處理電路。 超聲波接收和處理電路（3）信號處理電路 信號處理電路使用集成電路LM2907N，它原是測量轉(zhuǎn)速用的IC,其內(nèi)部有F/V轉(zhuǎn)換器和比較器、充電泵、高增益運算放大器，它的輸出要求有一定頻率的信號，能將頻率信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。LM2907N具有以下特點：① LM2907N進行頻率倍增時只需使用一個RC網(wǎng)絡(luò)；② 以地為參考點的轉(zhuǎn)速計（頻率）輸入可直接從輸入管腳接入；③ 運算放大器／比較器采用浮動三極管輸出；④ 最大50mA的輸出電流可驅(qū)動開關(guān)管、發(fā)光二極管等；⑤ 內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計使用充電泵技術(shù)，對低紋波有頻率倍增功能；⑥ 比較器的滯后電壓為30mV利用這個特性可以抑制外界干擾；⑦ 輸出電壓與輸入頻率成正比，線性度典型值為177。%；⑧ 具有保護電路，不會受高于Vcc值或低于地參考點輸入信號的損傷；⑨ 在零頻率輸入時，LM2907N的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié)；⑩ 當(dāng)輸入頻率達到或超過某一給定值時，可將輸出用于驅(qū)動繼電器、指示燈等負載。，LM2907N的引腳功能如下： ① 腳（F）和11腳（IN）為運算放大器／比較器的輸入端 ② 腳接充電泵的定時電容（C1）③ 3腳接充電泵的輸出電阻和積分電容（R1/C2） ④ 4腳（IN+）和10腳（UF1）為運算放大器的輸入端 ⑤ 5腳為輸出晶體管的發(fā)射極（U0）⑥ 8腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源（UC） ⑦ 9腳為正電源端（VCC） ⑧ 12腳為接地端（GND） ⑨ 6，7，13，14腳未用 LM2907N原理框圖將LM2907N的8腳接到單片機輸入口。，LM290N7的10腳電壓Vop=6V，這是內(nèi)部比較器的參考電壓。內(nèi)部比較器的4腳電壓為Vop+輸入電壓，它是電阻R（51KΩ）上的電壓，這個電壓和頻率有關(guān)的。當(dāng)Vop+大于Vop時，比較器輸出為“1”，LM2907N內(nèi)部三極管導(dǎo)通（或飽和）輸出為“0”,則發(fā)光二極管LED點亮。因此，當(dāng)超聲發(fā)射電路由LM555產(chǎn)生40KHz方波來起振超聲波發(fā)射探頭，使其發(fā)射超聲波，如智能電動小車前方遇到障礙物時，此超聲波信號被障礙物反射回來，超聲波接收電路接收到超聲波信號（為正弦波信號）后輸入到比較器LM393使其調(diào)整為方波輸出到LM2907N，LM2907N芯片會把此方波信號的頻率轉(zhuǎn)化為對應(yīng)電壓值，當(dāng)此電壓值大于由4號引腳輸入的門電壓時，LM2907N的8號引腳輸出低電平，LED處于發(fā)光狀態(tài)。即當(dāng)有障礙物時LED處于發(fā)光狀態(tài)，LM2907N的8號引腳輸出低電平，同時通過8腳將信號送給單片機，使單片機該根據(jù)信號控制小車轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)避開障礙物的目的。3．4 檢測光源電路利用光敏電阻阻值隨光強弱變化的特性組成光控開關(guān)電路，檢測光源。為了檢測光線的強弱，我們在小車左前方、右前方加了2只光敏傳感器，即光敏電阻。它根據(jù)照射在它上面的光線的強弱，阻值發(fā)生變化，輸出電壓隨之變化。當(dāng)小車前方無光照射時, 光敏電阻阻值很大，三極管處于截止狀態(tài), 集電極輸出高電平；當(dāng)有光照射時, 光敏電阻阻值變小, 三極管飽和導(dǎo)通[7]。將檢測到的高低電平信號送單片機, 依此調(diào)整車頭方向, 使其沿光源方向行駛。 光源檢測電路3．5 顯示電路本設(shè)計采用LCD1602顯示。單片機的P1口與LCD1602的連接。 顯示電路該電路用到2行16個字的DM162液晶模塊，它采用標準的14腳接口。其中: DM162液晶模塊(1)第1腳：VSS為地電源(2)第2腳：VDD接5V正電源(3)第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。(4)第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選指令寄存器。(5)第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。(6)第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。(7)第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 3．6 測量里程電路本設(shè)計采用霍爾傳感器A4EE測量里程。A4EE集成霍爾開關(guān)屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（～18V），其輸出的信號符合TTL電平標準。它由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成[12]。在輸入端輸入電壓VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差HV輸出，該HV信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)稱為開。當(dāng)施加的磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)稱為關(guān)。兩次電壓的變換，霍耳開關(guān)就完成了一次開關(guān)動作。 霍爾傳感器A4EE的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將霍爾元器件以一定方式裝成后，再將霍爾傳感器H的1腳和3腳間接2KΩ的電阻[12]。在非磁材料的車后輪上粘貼片磁鋼（N、S磁極），將霍爾傳感器固定在小磁鋼（N、S磁極）附近，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時,磁鋼也跟著轉(zhuǎn)動,霍爾元件感應(yīng)到磁場的變化。若N極經(jīng)過霍爾開關(guān)，其輸出電壓為正，則S極經(jīng)過霍爾開關(guān)，其輸出電壓為負。反之，亦然。所以N極穿過霍爾開關(guān)產(chǎn)生正脈沖，S極穿過霍爾開關(guān)產(chǎn)生負脈沖。每經(jīng)過一對N、S極，就出現(xiàn)一個完整的正弦波或一對正、負方波。因此，汽車后輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾元件產(chǎn)生個脈沖，將其送入單片機進行計數(shù)小汽車車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的正負方波總長度，即是電機的轉(zhuǎn)動周期T。將其送入單片機進行計數(shù)，假設(shè)為N,并設(shè)車輪的周長為L,通過S=N*L,就可以計算出小車在一段時間內(nèi)的距離。，內(nèi)部采用外部中斷1，車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，從而對脈沖計數(shù)。 霍爾傳感器測速電路3．7 電動機驅(qū)動電路直流電機驅(qū)動電路使用最廣泛的就是H型全橋式驅(qū)動電路。這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。 H型全橋式驅(qū)動電路全橋式驅(qū)動電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，SS2為一組，SS4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當(dāng)SS2導(dǎo)通時，S S4關(guān)斷，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(dāng)SS4導(dǎo)通時，SS2關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。當(dāng)全部導(dǎo)通時，電機處于剎車狀態(tài)。當(dāng)全部關(guān)斷時，電機將自由滑行[8]。 電機工作狀態(tài)表狀態(tài)S1S2S3S4正轉(zhuǎn)1100反轉(zhuǎn)0011剎車1111滑行0000在本設(shè)計中用到電機驅(qū)動芯片L298N。PWM輸出脈沖信號經(jīng)雙H橋功率驅(qū)動電路L298N后接至電機，控制小車運動。L298N芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，其設(shè)計是為接受標準TTL邏輯電平信號和驅(qū)動電感負載的。每個H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（SENSEA和SENSEB）用來連接電流檢測電阻。Vcc接邏輯控制的電源。Vs為電機驅(qū)動電源。IN1IN4輸入引腳為標準TTL 邏輯電平信號，用來控制H橋的開與關(guān)即實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實現(xiàn)電機調(diào)速。 H型全橋式驅(qū)動電路第4節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 程序設(shè)計程序設(shè)計(Programming)是指設(shè)計、編制、調(diào)試程序的方法和過程。它是目標明確的智力活動。在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件也占有重要的地位。在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)[13]。為了完成上述任務(wù)，在進行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。把一個程序分成具有多個明確任務(wù)的程序模塊，分別編制、調(diào)試后再把它們連接在一起形成一個完整的程序，這樣的程序設(shè)計方法稱為模塊化程序設(shè)計。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是能完成一定功能，并相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法稱為模塊程序設(shè)計法[14]。模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：(1)單個模塊比起一個完整的程序易編寫、調(diào)試及修改。(2)程序的易讀性好。(3)程序的修改可局部化。(4)模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用。(5)模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑中斷程序（探測金屬和測量里程）、躲避障礙物子程序構(gòu)成。在系統(tǒng)的程序設(shè)計中，主控模塊只負責(zé)根據(jù)消息調(diào)用相應(yīng)模塊的處理函數(shù)，具體如何處理這些消息由各功能模塊中的對應(yīng)程序決定。在主程序模塊中，需要完成對各模塊接口的初始化，LCD1602的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標志寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成不同的操作。當(dāng)接通電源時，小車啟動，同時LCD1602開始計時。在行駛中，結(jié)合程序查詢方式，則控制小車右轉(zhuǎn)；，則控制小車左轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)自動尋跡。當(dāng)檢測到障礙物時，調(diào)用躲避障礙物子程序，達到躲避障礙物的目的。當(dāng)檢測到金屬鐵片時，產(chǎn)生中斷，進行聲光提示。最后通過光源的引導(dǎo)，停車。 主程序流程圖主程序：RIGHT_BLACK EQU 。右邊黑線LEFT_BLACK EQU 。左邊黑線 ZHANGAI EQU LEFT_LAMP EQU 。左邊光源 RIGHT_LAMP EQU 。右邊光源 BELL EQU 。蜂鳴器 LED EQU 。LED DATA1602 EQU P1 。1602數(shù)據(jù)端口 RS EQU