【導讀】本系統(tǒng)采用80C51單片機為控制核心，主要完成了超聲波檢測避障模塊，設計采用左右獨立的傳動模式行駛，利用超聲波傳感器，檢測道路上。紅外、傳感器實現(xiàn)自動尋跡和尋光功能。最后，通過匯編語言編程控制51單片機。系統(tǒng)來決策智能車的行駛狀態(tài)。整個系統(tǒng)的電路結構簡單，可靠性能高。試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設計方法及測試結果分析。

　　

【正文】 : jb 25h,stop jnb 22h,youzhuan jnb 23h,youzhuan jnb 24h,zuozhuan jnb 26h,zuozhuan ajmp jiance zuozhuan: clr clr mov sudu,05h acall delaa setb setb mov sudu,07h ajmp jiance youzhuan: clr clr mov sudu,05h acall delaa setb setb mov sudu,07h ajmp jiance stop: acall delay jnb 25h,zhangai 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 30 clr tr0 mov a,fenmi mov fenmc,a mov a,02h add a,fenmc mov fenmc,a here: cjne a,fenmi,here clr tr1 setb acall delaa setb ajmp $ 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 軟件抗干擾技術 提高玩具車智能控制的可靠性，僅靠硬件抗干擾是不夠的，需要進一步借助于軟件抗干擾技術來克服某些干擾。在單片機控制系統(tǒng)中，如能正確的采用軟件抗干擾技術，與硬件干擾措施構成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術是數(shù)字濾波技術、開關量的軟件抗干擾技術、指令冗余技術、軟件陷阱技術等。 數(shù)字濾波技術： 所謂數(shù)字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號中的比重。故實質上它是一種程序濾波。數(shù) 字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比 ，有以下幾個優(yōu)點： (1) 數(shù)字濾波是用程序實現(xiàn)的，不需要增加硬設備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好。 (2) 數(shù)字濾波可以根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便，功能強的特點。 (3) 數(shù)字濾波可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。 (4) 數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點，所以數(shù)字濾波在微機應用系統(tǒng)中得到了廣泛應用。 開關量的軟件抗干擾技術： 關型狀態(tài)傳感器，如限位開關、操作按鈕、電氣觸點等，對這些信號的采集不能用多次平均的方法， 必須絕對一致才行。如果開關量信號超過 8個，可按 8 個一組進行分組處理，也可定義多字節(jié)信息暫存區(qū)，按類似方法處理。在滿足實時性要求的前提下，如果在各次采集數(shù)字信號之間接入一段延時，效果會好一些，就能對抗較寬的干擾。 指令冗余技術： 當 CPU 受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。當程序彈飛到某一字節(jié)指令上時，便自動納入正軌。當彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。當程序彈飛到三字節(jié)指令上時，因它有兩個操作數(shù)，繼續(xù)出錯的機會就更大。因此，我們應多采用單字節(jié)指令（ NOP)或將單字節(jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效率，但在絕大多數(shù)情況下，CPU還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度，故這種方法還是被廣泛采用。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 32 4﹑軟件陷阱技術： 指令冗余使彈飛的程序安定下來是有條件的。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行到冗余指令。所謂軟件陷阱，就是一套引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。如果我們把這段程序的入口標號記為 ERR 的話，軟件陷阱即為一條無條件轉移指令，為了加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩 條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由 3條指令構成： NOP， NOP， ERR。 軟件陷阱安排在以下三 種地方： (1) 未使用的中斷向量區(qū) (2) 未使用的大片 ROM空間 (3) 表格 程序區(qū)： 由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，故不影響程序執(zhí)行效率，在當前 EPROM 容量不成問題的條件下，還是多多益善。 “看門狗”技術 看門狗 (Watch Dog Timer，簡稱為 WDT)技術就是最常見的抗干擾技術?？撮T狗WDT有硬件看門 狗和軟件看門狗之分，無論是硬件看門狗還是軟件看門狗實際上都是一個可清零的定時計數(shù)器。如果該定時計數(shù)器用 MCU 芯片外部電路實現(xiàn)，則為硬件看門狗，如果該定時計數(shù)器用 MCU芯片內部定時器／計數(shù)器實現(xiàn)，則稱為軟件看門狗。本文介紹硬件看門狗技術，并給出了實用的基于 CD4060 的硬件看門狗電路。 硬件看門狗電路及其工作原理基于 CD4060 的硬件看門狗電路如圖 32 所示，它是針對工程項目所設計的一個實用電路，并且該電路實際使用情況良好 [8]。 “ 看門狗”技術可由硬件實現(xiàn)，可由軟件實現(xiàn)，也可由兩者結合實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用硬件 “ 看門狗”電路。 實現(xiàn)硬件 “ 看門狗”電路方案較多，目前采用較多的方案有以下幾種： (1) 采用微處理器監(jiān)控器； (2) 采用單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn) “ 看門狗”，單穩(wěn)定電路可采用 74LS123。 (3) 采用內帶震蕩器的記數(shù)芯片。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 33 本設計采用第三種方案實現(xiàn) “ 看門狗”電路，下面就對該方案作以介紹。 基本原理 CD4060 是帶震蕩器的 14 位計數(shù)器，由該芯片構成的看門狗電路如圖 32看門狗電路圖所示。 4060 記數(shù)頻率由 RT 和 CT 決定。設實際的程序所需工作周期為 T，分頻器記滿時間為 T′ ,當 T′ T 且系統(tǒng)正常工作時， 程序每隔 T 對 4060 進行掃描一次，分頻且永無記滿輸出信號。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序對 4060 發(fā)不出掃描信號，分頻器記滿輸出一脈沖號使 CPU 復位。 參數(shù)選擇 4060 的振蕩頻率 f 由 RT 、 CT 決定。 Rs 用于改善振蕩器的穩(wěn)定性， Rs 要大于RT。一般取 Rs=10RT，且 RT1kΩ ,CT≥ 100pF。如果 Rs=450Ω， RT=45Ω， CT=1uF,則f=10HZ。 4060 的振蕩頻率和 Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情況確定。 幾個原則 看門狗電路必須 由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數(shù)器充當，因為 CPU 失控后，可能會修改可編程器件參數(shù)，使看門狗失效。 4060 的 RST 線上阻容組成的微分電路很重要，因為掃描輸入信號是 CPU 產(chǎn)生的正脈沖，若此信號變“ 1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上跳沿通過，不會封死 4060，看門狗仍能計數(shù)起作用。若沒有微分電路，掃描輸入信號上的“ 1”狀態(tài)封死 4060，使之不能記數(shù)，看門狗不起作用。 圖 32 看門狗電路圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 34 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里 有死循環(huán)，看門狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動 CPU。 4060的記滿輸出信號不但要接到 MCS51的 RST腳，而且還應接到其它芯片的 RST腳，因為程序亂飛后，其它具有 RST腳的芯片也混亂了，必須全部復位。 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件 GAL16V8是 LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復編程的低密度 PLD 器件。它采用更為靈活的可編 I/O 結構，并采用了先進的 EECOMS 工藝，數(shù) 秒內即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。 GAL16V8 技術特性 ： (1) 電可擦除工藝 可重編程單元 100％成品率 可重配置邏輯 (2) 高性能 E2CMOS 工藝 低功耗： 45mA 最大運行功耗， 35mA 最大維持功耗 高速度： 15～ 25us 最快存取速度 (3) 8個輸出邏輯單元 對于復雜邏輯設計具有最大靈活性 GAL16V8 可仿真 20 條引腳的 PAL 器件，具有功能 / 熔絲圖 /參數(shù)的完全兼容性 (4) 預置、加電復位全部寄存器 (5) 具有保密單元、電子標簽 (6) 數(shù)據(jù)保持超過 20年 80C51 按鍵電路直接由 80C51 接口電路查詢。消抖 (延時 20ms)由軟件延時完成。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 第 4 章 測試數(shù)據(jù)、測試結果分析 測試方法與儀器 測試儀器 測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、 MCS51 仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。 測試方法 (1) 數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導通狀態(tài)等參數(shù)； (2) 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸； (3) MCS51 仿真機用于測試軟件； (4) 直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電； (5) 秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務書的基本要求對制成的 電動車進行產(chǎn)品測試。 測試數(shù)據(jù)及測試結果分析 計時精度分析計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到 1秒 /年。 測距精度分析 測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比 1/16。車輪周長 135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產(chǎn)生 2 個脈沖，車輪每轉產(chǎn)生 32 個脈沖，理論測量精度可達135mm/32=。 定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位 精度提高到誤差 10mm。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 36 結 論 歷時三個月的設計過程中，我邊查資料，邊在電子閱覽室寫論文，在學習的過程中我遇到了很多問題當我上網(wǎng)查資料時有太多的東西，而我不知道那些對我有用，在老師和同學的幫助下，我得到了自己有用戶的資料，對網(wǎng)絡這個學習工具有了新的認識。在寫論文的過程中因為論文的格式是有嚴格限制的錯一點都不行所以我要很耐心的把自己的論文檢查了一遍又一遍，培養(yǎng)了自己的認真和耐心，也在探索中對電腦的應用更加的熟練。 本設計采用的是 80C51 單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它 系列的單片機。如采用陵陽單片機，可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好所以在本設計中采用到了很多芯片來補充他的缺點，我對電路的整體設計，各芯片的功能及應用有了充分的認識。 我還學會了用 Protel 99 SE 畫圖軟件來畫整體電路圖，通過歷時四天的畫圖經(jīng)歷我對此畫圖軟件有了很好的認識，并能夠熟練應用此軟件，雖然在畫圖的過程中遇到了很多困難但在同學的幫助下都得到了解決，也讓我深感到團隊的合作精神是多么重要。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 37 謝 辭 在 這次的畢業(yè)設計中我首 先要感謝我的畢業(yè)設計老師，在一開始老師就把我的實際情況考慮到了，所以老師給我們的設計題目很適合我們來做，而且我們在設計的過程中老師時時刻刻關注著我們的進展，每周老師都會把我們叫到辦公室給我們解答問題，所以我遇到的及時得到解決，才沒影響到我設計的進展；其次，我要感謝我小組的成員，正是在他們的幫助下我的電路圖猜得以很順利的畫完，同時設計中的部分原理圖我不是太懂，他們細心的講給我聽，我才能把整個電動智能小車的原理搞明白；我同時還要感謝我的室友，在這個非常時期大家都在忙畢業(yè)設計所以休息好是很重要的，室友們每天都早睡 早起，從不做影響別人休息的事，遇到困難大家一起幫忙解決。必要時用室友的電腦他們也很樂意幫忙。 最后要感謝學校給我做畢業(yè)設計的機會和環(huán)境，因為在做畢業(yè)設計時間內學校電子閱覽室是免費上網(wǎng)的，這就讓我在查資料和寫畢業(yè)時方便了很多，同時電子閱覽室限制貪玩的同學上網(wǎng)，這給我寫畢業(yè)論文時提供了很好的學習環(huán)境，所以我感謝我的母校洛陽理工學院。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 38 參考文獻 [1] 清源計算機工作室 . Protel 99 SE 電路設計與仿真 . 2020 年 [2]