【文章內容簡介】 源于計算機，所以 SCM 是單片機的最好的稱謂?，F在的單片機已經不是單單的計算，而是控制，國際上也逐漸采用“ MCU”，即微控制器來代替 SCM，形成了單片機界公認的、最終的統(tǒng)一名詞 。 無人駕駛車 的設計 5 目前 ,八位高性能單片機以成為主流 ,單片機發(fā)展具體體現在以下幾個方面 : 功能增強 ； ； ； 。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機的發(fā)展趨勢將是進一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等方向發(fā)展。單片機的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設備中。 在目前，用戶對單片機的需要越來越多，但是，要求也越來越高。下面分別就這四個方面說明單片機的技術進步狀況 。 ① 內部結構的進步 。② 功耗、封裝及電源電壓的進步 。③ 工藝上的進步 單片機的特點 及應用 ，可靠性高，適用性強。 ，體積小。 優(yōu)異的性能價格比。 、低電壓，便于生產便攜式產品。 I2C（ InterIntegrated Circuit）串行總線方式、 SPI（ Sprial Peripheral Interface）串行接口等，進一步縮小了體積，簡化了結構。 、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。 在日益發(fā)展的經濟時代中，由于單片機具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質， 近年來，單片機在各行各業(yè)的發(fā)展中得到了極其廣泛的應用，可概括為以下幾個方面： 智能儀器儀表 機電一體化產品 實時工業(yè) 控制 分布系統(tǒng)的前端模塊 家用電器 另外還在交通行業(yè)得到廣泛的應用 ，如汽車的自動駕駛、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等。 AT89C2051 單片機簡介 本 設計的自動輸送帶及機械手的設計與制作主要由 AT89C2051 這塊單片機控制，因為 AT89C2051 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 2k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 無人駕駛車 的設計 6 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大 AT89C2051 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合。 AT89C2051 是一個功能強大的單片機，但它只有 20 個引腳， 15 個雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 P1 是一個完整的 8 位雙向 I/O 口，兩個外中斷口，兩個 16 位可編程定時計數器 ,兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。 同時 AT89C2051 的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時 /計數器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內 RAM 將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。 （一） 這塊芯片的主要功能特性如下： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 2k 可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 15 個雙向 I/O 口 6 個中斷源 兩個 16 位可編程定時 /計數器 的寬工作電壓范圍 時鐘頻率 024MHz 128x8bit 內部 RAM 兩個外部中斷源 兩個串行中斷 可直接驅動 LED 兩級加密位 低功耗睡眠功能 內置一個模擬比較放大器 可編程 UARL 通道 軟件設置睡眠和喚醒功能圖及擾技術 （二） AT98C2051 單片機內部邏輯及引腳 內部邏輯電路 ， AT98C2051 內部邏輯可分為三部分： 8 位 CPU 電路 存儲器電路 輸入、輸出接口電路 無人駕駛車 的設計 7 單片機抗干擾設計 干擾的來源 單片機控制系統(tǒng)的應用很廣泛，引起系統(tǒng)干擾的原因也很多，概括起來有以下幾種： （ 1） 交流電源的干擾 （ 2） 信號輸入輸出通道的干擾 （ 3） 空間的輻射干擾 由于軟件抗干擾措施是以 CPU 為代價的，如果沒有硬件消除絕大多數干擾， CPU 將疲于奔命，無暇顧及正常工 作，嚴重影響系統(tǒng)的工作效率和實時性。因此，一個成功的抗干擾系統(tǒng)是由硬件和軟件相結合構成的。 抗干擾 措施 使用硬件抗干擾技術是一種較為有效的抗干擾方法，常用的硬件抗干擾系統(tǒng)有：濾波技術、隔離技術、去耦技術、接地技術等。 抑制來自電源的干擾 （ 1）屏蔽電源變壓器 可 將電源變壓器的原、副邊分別加以屏蔽。 （ 2）使用交流穩(wěn)壓器用以克服電網電壓波動對系統(tǒng)的影響。 （ 3）低通濾波器抑制由電網侵入的外部高額干擾。 （ 4）應用隔離變壓器抑制高頻噪聲干擾。 光電隔離 供 電抗干擾 設計 配置 濾波 電容 接地技術 在單片機控制系統(tǒng)中，只要有以下幾種接地：模擬地、數字地、信號地、系統(tǒng)地、交流地和保護地。 在進行微機 控制系統(tǒng)設計時，除系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據每個生產對象的實際需求設計應用程序，因此，軟件程序的設計在微機控制系統(tǒng)設計中占有重要地位，對于本系統(tǒng)軟件更為重要。 為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分為若干個部分，每一個部分叫做一個模塊，所謂模塊就是完成一定的功能，相對獨立的程序段，這種程序段設計方法叫做模塊程序設計法。 模塊程序設計法的主要有點是： ? 單個模塊比起一個 完整的程序 容易編寫和調試； 無人駕駛車 的設計 8 ? 模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務同時在不同的條件下調用； ? 模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。 “看門狗”技術 電路中 Pc 受到干擾而失控，引起程序亂飛也可能使得程序陷入死循環(huán)，指令技術、軟件陷阱技術不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，此時系統(tǒng)完全癱瘓，如果操作者再長的話就可以按下人工復位按鈕，強制系統(tǒng)復位，但是操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng) ，也往往是在引起不良后果的時候才進行人工復位的，為使程序脫離“死循環(huán)”通常采用“看門狗”技術?！翱?門狗 ” 技術就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)進行時間的，若發(fā)現時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”然后強迫程序返回的 0000H 入口，在 0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行納入正規(guī)狀態(tài)中?？撮T狗技術可用硬件實現，也可由軟件實現，也可由兩者結合實現， 本系統(tǒng)采用硬件電路 與軟件結合的方式 來實現看門狗技術。 無人駕駛車 的設計 9 5 硬件 系統(tǒng)原理圖 整體工作原理及原理圖 原理分析 我的 無人駕駛車 是采用小車作為運動載體，通過控制小車電動機的運動來控制小車前進和后退。 為了實 現小汽車的自動往返和智能控制，我選用了單片機 進行控制 。設計以AT89C2051CPU 為核心， CPU 將傳感器得到的信息進行綜合判別和處理，然后發(fā)出指令給電機驅動 電路 ，控制小車 、語音以及機械手進行運動 ；使小 車能夠實現往返，并且能夠精確地在停車線附近停車 ，利用循跡電路來控制小車的前進路線 。本設計使用了光電傳感器 裝置檢查物體 ， CPU 的綜合數據處理為小 車按照預定程序運行提供了充分的保證。由于沒 有語音 芯片，最終只 能 蜂鳴器 實現了語音播放 的功能 。 在運動過程中當光電檢查裝置檢查到物體時，小車停止運行并啟動 蜂鳴器進行 播放語音， 語音播放完后機械手開始運行一段時間抓取物體后，小車開始前進（當光電檢查裝置再次檢查到物體時，我們在設計時把它作為小車運行的目的地）。在光電檢查裝置再次檢查到物體后系統(tǒng)再次啟動 蜂鳴器的 播放語音，在語音播放完后機械手開始運行并把物體放下，小車退回到出發(fā)地。 該 無人駕駛車 實際上是一個自動控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)用單片機來實現是比較合適的。鑒于市場上常見的 51 系列 8 位單片機的售價比較低廉，我們的設計采用 了 AT89C2051 作為 控制器件的核心 ， AT89C2051 作為 處理 傳感器 傳來的信號 和 控制 轉 電動機的正反轉的核心部件 。 這樣的設計不僅可以降低 成本 ， 還可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 同時由于安裝和調試工作可以并行進行，極大地縮短了總體設計和制造的時間。 整體 結構 圖 CPU AT98C2051 循跡電路 供電電源 目標檢測 小車驅動 手抓驅動 蜂鳴器啟動 圖 51 結構框圖 無人駕駛車 的設計 10 硬件流程圖 圖 5－ 2 硬件流程圖 小車前進 啟動蜂鳴器 紅外檢測 未檢測到信號 小車停止 檢測到信號 啟動蜂鳴器 啟動手抓驅動 手抓閉合 小車前行 紅外檢測 未檢測到信號 檢測到信號 再次啟動蜂鳴器 小車停止 驅動手抓張開 小車后退 紅外檢測 小車停止 未檢測到信號 檢測到信號 進入下一次操作運行 無人駕駛車 的設計 11 整體原理圖 圖 5－ 3 小車的整體結構圖 無人駕駛車 的設計 12 本設計是采用單片機為核心部件，以多個單元電路為主要電路，構成小車系統(tǒng)控制電路，主要模塊有主控制器單片機 AT89C2051 主控制器 、循跡電路、紅外檢測電路、電源電