【文章內(nèi)容簡介】 型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測距及材料探傷、測厚等。本設(shè)計(jì)采用T/R4012小型超聲波傳感器作為探測前方障礙物體的檢測元件，其中心頻率為40Hz，由80C51發(fā)出的40KHz脈沖信號驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出40KHz的脈沖超聲波，如電動(dòng)車前方遇到有障礙物時(shí)，此超聲波信號被障礙物反射回來，由接收器接收，經(jīng)LM318兩級放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片LM567解碼，當(dāng)LM567的輸入信號大于25mV時(shí)，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，?0C51單片機(jī)處理。超聲波檢測（如圖33超聲波檢測電路）所示。圖 33 超聲波檢測電路 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)總要對控制對象實(shí)現(xiàn)操作，因此，在這樣的系統(tǒng)中，總要有后向通道。后向通道是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)算處理后，對控制對象的輸出通道接口。根據(jù)單片機(jī)的輸出和控制對象實(shí)現(xiàn)控制信號的要求，后向通道具有以下特點(diǎn)：⑴、小信號輸出、大功率控制。根據(jù)目前單片機(jī)輸出功率的限制，不能輸出控制對象所要求的功率信號。⑵、是一個(gè)輸出通道。輸出伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制信號，而伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋信號通常是作為檢測信號輸入前向通道。⑶、接近控制對象，環(huán)境惡劣?？刂茖ο蠖酁榇蠊β仕欧?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電磁、機(jī)械干擾較為嚴(yán)重。但后向通道是一個(gè)輸出通道，而且輸出電平較高，不易受到直接損害。但這些干擾易從系統(tǒng)的前向通道竄入。單片機(jī)在完成控制處理后，總是以數(shù)字信號通過I/O口或數(shù)據(jù)總線送給控制對象。這些數(shù)字信號形態(tài)主要有開關(guān)量、二進(jìn)制數(shù)字量和頻率量，可直接用于開關(guān)量、數(shù)字量系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)，但對于一些模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號。 根據(jù)單片機(jī)輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應(yīng)解決：⑴、功率驅(qū)動(dòng)。將單片機(jī)輸出信號進(jìn)行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動(dòng)的功率要求。⑵、干擾防治。主要防治伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過信號通道﹑電源以及空間電磁場對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾。通常采用信號隔離﹑電源隔離和對功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零切換等方法進(jìn)行干擾防治。⑶、數(shù)/模轉(zhuǎn)換。對于二進(jìn)制輸出的數(shù)字量采用D/A變換器；對于頻率量輸出則可以采用本設(shè)計(jì)調(diào)速采用PWM調(diào)速：為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器。可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖34為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。4個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組。VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū)動(dòng)電壓Ub2=Ub3= Ub1。雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。脈寬調(diào)制原理：脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號。一個(gè)輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性,也就改變了PWM變換器輸出平均電壓的極性,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的.圖34 雙極式H型可逆PWM變換器電路原理圖邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)：在可逆PWM變換器中,跨接在電源兩端的上下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作。由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲時(shí)間和電流下降時(shí)間,總稱關(guān)斷時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通,則將造成上下兩管之通,從而使電源正負(fù)極短路。為避免發(fā)生這種情況,設(shè)置了由RC電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié)。電源的設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)的電源為車載電源。為保證電源工作可靠，單片機(jī)系統(tǒng)與動(dòng)力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。本設(shè)計(jì)中用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器，并具有雙重功能，在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年月,另一片顯示時(shí)、分，當(dāng)小車行駛時(shí)、分別顯示時(shí)間和行駛距離。本設(shè)計(jì)中采用新型芯片EM78P458作為顯示驅(qū)動(dòng)器,它的管腳(如圖35 EM78P458管腳介紹)所示,用單片機(jī)的并行口控制,一個(gè)數(shù)碼顯示電路用4個(gè)口線,用專用驅(qū)動(dòng)芯片控制可以減少對CPU的利用時(shí)間,單片機(jī)將有更多的時(shí)間去完成其他功能。圖35 EM78P458的管腳該芯片共有20個(gè)管腳，管腳 LED1﹑LED2﹑LED3﹑LED4分別接10k電阻和三極管后與4位八段數(shù)碼管5461中的a1﹑a2﹑a3﹑a4四個(gè)數(shù)位選擇端相連，這四個(gè)數(shù)位選擇端用來產(chǎn)生LED選通信號。管腳a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp分別接680歐電阻后與四位八段數(shù)碼管5461中的a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp相連，分別控制各段碼和小數(shù)點(diǎn)。管腳d0﹑d1﹑d2﹑d3接單片機(jī)并行口，通過對單片機(jī)對芯片進(jìn)行控制。管腳vss串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。該芯片所驅(qū)動(dòng)的顯示電路（如圖36 EM78P458集成顯示電路）所示顯示驅(qū)動(dòng)器支持動(dòng)態(tài)顯示，其顯示功能（如表32真值表）所示，00001001顯示從09數(shù)字，1010是未進(jìn)位時(shí)是小數(shù)點(diǎn)清位，1011是進(jìn)位后加小數(shù)點(diǎn)，11001111是八段共陰數(shù)碼管的位選。圖36 EM78P458集成顯示電路43表32真值表D3D2D1D0顯示000000001100102001130100401015011060111710008100191010清小數(shù)點(diǎn)1011加小數(shù)點(diǎn)1100a1選通1101a2選通1110a3選通1111a4選通第4節(jié) 軟件設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明：在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)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(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。二、模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試；模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時(shí)子程序、避障子程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑調(diào)速子程序﹑算法子程序構(gòu)成。 主程序清單如下：limiw equ 30h 。厘米位 miao equ 31h 。秒位 fenmi equ 32h 。分米位 fmiao equ 33h 。分秒位 meter equ 34h 。米位 fenzh equ 35h 。分位 point equ 36h 。小數(shù)點(diǎn)位 shimi equ 37h 。十米位 shifn equ 38h 。十分位 sudu equ 39h 。速度控制 jishk equ 3ah 。記時(shí)開始 zhond equ 3bh zhodu equ 3ch zhon equ 3eh maicho equ 3fh jinweb equ 40h bhcs equ 41h dpan equ 42h fenchu equ 43h fencun equ 44h pand equ 45h fenmc equ 51h org 0000h ajmp main org 000bh ajmp st0 org 001bh ajmp st1 org 0100h main: mov limiw,00h mov miao,00h mov fenmi,00h mov fmiao,00h mov meter,00h mov fenzh,00h mov point,0bh mov shimi,00h mov shifn,00h mov jishk,00h mov zhond,00h mov zhodu,00h mov zhon,00h mov maicho,00h mov jinweb,03h mov bhcs,00h mov sp,6fh mov tmod,21h mov th0,3ch mov tl0,0b0h mov th1,9ch mov tl1,9ch setb ea setb et0 setb et1 mov p1,0aah acall xianshi軟件流程（如圖41流程圖）所示：圖41 流程圖程序清單如下：xianshi: mov p1,0aah mov p1,0cch mov a,limiw swap a add a,miao mov p1,a nop nop mov p1,0ddh mov a,fenmi swap a add a,fmiao mov p1,a nop nop mov p1,0eeh mov a,0b0h add a,point mov p1,a nop nop mov p1,0eeh mov a,meter swap a add a,fenzh mov p1,a nop nop mov p1,0ffh mov a,shimi swap a add a,shif