【正文】 開始 設(shè)置初始參數(shù) 掃描按鍵 開中斷 是否有鍵按下 發(fā)送數(shù)據(jù) Y N 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 26 圖 42 發(fā)送端中斷子程序流程圖 接收端 程序 流程圖 接收端主程序流程圖 接收端程序主要完成紅外信號(hào)的接收、解碼，以及直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和液晶屏的顯示。在本章中列出了此次設(shè)計(jì)所用的全部器件以及一些主要技術(shù)和器件的介紹。圖中 SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由 SYS參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率） 。 AT89C51是屬于 CMOS8位微處理器，它的時(shí)鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于NMOS型的單片機(jī)。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU 從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 23 常運(yùn)轉(zhuǎn)。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在 RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使 MCS51有效的復(fù)位。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸 出高電平。 LCD1602 功能特性 1602LCD 有以下特性： （ 1） +5V電壓，對(duì)比度可調(diào)； （ 2）內(nèi)含復(fù)位電路； （ 3） 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能； （ 4）有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM； （ 5）內(nèi)建有 160 個(gè) 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； （ 6） 8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 圖 37 一體化紅外接收探頭 HS0038 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 21 顯示 系統(tǒng) LCD1602 簡(jiǎn)介 顯示模塊用液晶顯示器 LCD1602 來顯示小車各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。就是說如果接收電路里收到這些數(shù)據(jù)碼中的某一個(gè)就知道哪一個(gè)鍵按下了，從而執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。 K6 K7 K8 K9D6L E DC 1 01 0 0 pC 1 11 0 0 pR 1 21kR 1 347X2CR Y S T A LK2 K3 K4 K5D7L E DR 1 43 3 0R11R22R33R44DO UT5V D D6D77X28X19VSS10A IN20C119C218C317C416C515C614C713C812L E D11HT 6 2 2 1Q1B U80 6 圖 36 紅外發(fā)射電路 圖中 D6 就是紅外發(fā)射二極管， R13 是限流電阻 47Ω，由此可見，紅外發(fā)射管的電流是很大的，這是為了保證足夠的發(fā)射功率。原理圖見圖 35。其原理與循跡一樣， 利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體 三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。當(dāng) “”端電壓高于 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。 LM324集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是： (1)失調(diào)電壓小，典型值為 2mV； (2)電源電壓范圍寬，單電源為 236V，雙電源電壓為 177。避障亦是此原理。 循跡 系統(tǒng) 循跡原理 小車循跡原理是 小車在畫有黑線的白紙 “路面 ”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷 “道路 ”黑線。 （ 3） PWM 調(diào)速原理 AT89C51 單片機(jī)有集成的定時(shí)器產(chǎn)生 PWM 波形，我們可通過用它的一個(gè)定時(shí)器來產(chǎn)生占空比和頻率可調(diào)方波來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。造成這種現(xiàn)象的原因是：小車轉(zhuǎn)彎是通過一側(cè)的輪子停轉(zhuǎn)，另一側(cè)的輪子正 轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。 方案一： 在設(shè)計(jì)中只要讓一側(cè)的電機(jī)停轉(zhuǎn)，讓另一側(cè)的電機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)，這樣小車就會(huì)朝著一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。由上表可知兩個(gè)電機(jī)都正轉(zhuǎn)的控制組合為 P4_7P4_4 為1001，也就是說只要把 P4_7P4_4 設(shè)置為 1001 就實(shí)現(xiàn)了小車的前進(jìn)功能。引腳 8 為芯片的接地引腳，它與 L298N 芯片的散熱片連接在一起。引腳 5，7， 10， 12 為單片機(jī)輸入到 L298N 芯片的輸入引腳。其內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路 , 即內(nèi)含二個(gè)吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 14 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TT L 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、 2A 以下的電機(jī)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)，輸出腳 SENSEA 和SENSEB 用來連接電流檢測(cè)電阻， Vss 接邏輯控制的電源。 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 由 L298N 構(gòu)成的 PWM 功率放大器的工作形式為單極可逆模式， PWM 電路由四個(gè)大功率晶體管組成 H 橋電路構(gòu)成，四個(gè)晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，兩個(gè) H 橋的下側(cè)橋晶體管發(fā)射極連在一起， 1 腳和 15 腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器 , 形成電 流傳號(hào)。 XTAL1： 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘放大器電路的輸出端。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī) 器周期的高電平時(shí)間。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 AT89C51 引腳說明 AT89C51 的引腳說明如下： VCC：供電電壓。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 通過比較，兩種方案都可實(shí)現(xiàn)無線遙控功能，不過方案二成本較高，所以選取方案一作為本次設(shè)計(jì)最終方案。 TX2 的 11 腳和 12腳之間接的電阻決定振蕩頻率； 3 腳接地； 10 腳接 35V 電源； 14 腳、 1 腳、 4腳、 5 腳、 6 腳分別為 5 路發(fā)射控制端； 9 腳為發(fā)射指示端，當(dāng)有按鍵按下時(shí) LED1發(fā)光提示； 7 腳為帶載波的編碼信號(hào)輸出端，即編碼信號(hào)已經(jīng)內(nèi)調(diào)制到 38KHZ的載波上，該腳的信號(hào)通過一個(gè) NPN 型三極管放大后可直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射信號(hào)； 8 腳為不帶載波的編碼信號(hào)輸出端。 方案一： 將紅外碼調(diào)制成 38KHZ 的脈沖信號(hào)通過紅 外發(fā)射二極管將紅外碼發(fā)出。 方案三： 采用 8 支 電池雙電源分別給單片機(jī)與電機(jī)供電可解決方案二的問題且能讓小車完成其功能。通過測(cè)試此種方案就能很好的實(shí)現(xiàn)小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費(fèi)。 方案二： 采用二只紅外對(duì)管分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對(duì)小車與障礙物相對(duì)距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時(shí)反應(yīng)。可以看出，第二級(jí)方向傳感器實(shí)際是第一級(jí)的后備保護(hù)，從而提高了小車循跡的可靠性。圖中循跡傳感器共安裝 4個(gè)，全部在一條直線上。 方案二： 采用 2 只紅外對(duì)管，分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，測(cè)試表明，只要合理安裝好兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功 能。 綜上方案，方案三直觀方便， 是我設(shè)計(jì) 最佳的狀態(tài)顯示方案。對(duì)于本系統(tǒng)來說，由于 CPU 任務(wù)多，時(shí)間資源有限，此方案反而會(huì)使系統(tǒng)變得復(fù)雜而且難以調(diào)試。 9 0 1 38 0 5 08 0 5 08 5 5 08 5 5 01k4 1 4 84 1 4 84 1 4 84 1 4 81k9 0 1 31k1kP W M 1P W M 2 圖 22 H 橋式電路 顯示模塊方案設(shè)計(jì)與論證 方案一： 采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示，一個(gè)鎖存器對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)碼管。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高， H 型橋式電路保證了簡(jiǎn) 單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。更主要的問題在于一般的電動(dòng)機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。根據(jù)這些分析 ,我選定了 AT89C51 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置， 51 單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令， I/O 口均可按位尋址，程序空間多達(dá)8K，對(duì)于本設(shè)計(jì)也綽綽有余，更可貴的是 51 單片機(jī)價(jià)格非常低廉。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢(shì) 控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。同時(shí)， CPLD 的處理速度非常快，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高，在這一點(diǎn)上， MCU 就已經(jīng)可以 勝任了。 主 控 系 統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 遙控接收模塊 循跡模塊 避障模塊 顯示模塊 遙控發(fā)射模塊 遙控器芯片 復(fù)位模塊 時(shí)鐘振蕩模塊 電源模塊 報(bào)警模塊 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 4 主控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我認(rèn)為此設(shè)計(jì)屬于多輸入量的復(fù)雜程序控制問題。第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 3 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理框圖 按照設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)基本功能模塊：無線遙控模塊、顯示模塊、避障模塊、循跡模塊、顯示 模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及報(bào)警模塊等。 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用 AT89C51 芯片作為控 制核心，紅外發(fā)送和接收電路、 LCD液晶屏顯示、直流電機(jī)、光電傳感器、行列式鍵盤相結(jié)合的系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)意義 隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的智能控制系統(tǒng)就是其中之一。通過這次畢業(yè)論文及設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)自己綜合素質(zhì)和專業(yè)教育的培養(yǎng)效果，并且學(xué)會(huì)閱讀、利用英文文獻(xiàn)資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，進(jìn)一步提高對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和撰寫論文的能力。通過設(shè)計(jì) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用四年大學(xué)所學(xué)知識(shí)去分析問題和解決實(shí)際問題的能力。 在設(shè)計(jì)中，對(duì)紅外遙控、電機(jī)控制等技術(shù)做些深入了解，真身體驗(yàn)為什么科學(xué)技術(shù)才是第一生產(chǎn)力。 我國(guó)作為世界電子產(chǎn)品生產(chǎn)大 國(guó)，可在高科技產(chǎn)品的發(fā)展方面和外國(guó)的差距還是有的 。Integration infrared sensor 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì) 背景及目的 設(shè)計(jì)背景 隨著消費(fèi)電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等的快速發(fā)展 ,以及人們生活水平的提高，各種方便于生活的消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展如雨后春筍般，層出不窮 。 這次設(shè)計(jì)通過基于完備的軟硬件系統(tǒng)，很好的實(shí)現(xiàn)了小車循跡避障、顯示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等功能。本設(shè)計(jì)對(duì)紅外遙控智能玩具小車的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了全面描述 ,包括主體設(shè) 計(jì)方案、各模塊的硬件電路設(shè)計(jì)描述以及單片機(jī)控制程序的編寫。小車設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、循跡模塊、避障模塊、顯示模塊以及無線接收發(fā)射模塊組成，集成驅(qū)動(dòng)、控制、傳感和能源等于一體。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；紅外對(duì)管；比較器；一體化紅外接收頭 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 II ABSTRACT The infrared remote controlled car has a small size, low cost, survival ability, and other features. It is a new type of car proposed in the last century. And it have broad application prospects in the dangerous and evil work environment of the military reconnaissance, terrorism, explosionproof, preventing the nucleation and pollution in slightly. This design of infrared remote controlled car design processing of the intelligent a prehensive description, including main body design, hardware circuit design of each module is described