【正文】 而且要學(xué)會(huì)與人合作，這樣做起事情來就可以事半功倍。 通過此次的論文，我學(xué)到了很多知識(shí)，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。 在此，謹(jǐn)向倪老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝倪老師在我撰寫論文的過程中給與我的極大地幫助。 論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝倪虹霞老師，因?yàn)檎撐氖窃谀呃蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。謝 辭畢業(yè)設(shè)計(jì)是大四的最后一門課程，主要來促使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握電子信息工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)理論以及相關(guān)學(xué)科知識(shí)，使學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固所學(xué)過的理論與專業(yè)知識(shí)，并予以適當(dāng)?shù)纳罨?；熟悉和掌握本專業(yè)工程設(shè)計(jì)的程序、方法與技術(shù)規(guī)范；指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析處理等科學(xué)研究與應(yīng)用的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題、進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索、開發(fā)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和獨(dú)立工作的能力，以及嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)作風(fēng)和奉獻(xiàn)精神。[11]谷樹忠， 2022 實(shí)用教程——原理圖與 PCB 設(shè)計(jì)[M].北京電子工業(yè)出版社，2022 年 2 月。[7] 黃智偉主編. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022 年 2月。[3] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2022 年 6 月。智能車輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)——它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)——是典型的高新技術(shù)綜合體。總之，通過本次設(shè)計(jì)，我主要得到了以下幾方面的收獲：通過此次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和鞏固單片機(jī)及其相關(guān)的知識(shí)，并能在設(shè)計(jì)過程中綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容。用一個(gè)字節(jié)來代表車底的 2 個(gè)光電傳感器，用每一個(gè)位來代表當(dāng)前傳感器的檢測(cè)狀態(tài)，以此把小車直線行進(jìn)時(shí)分成三種狀態(tài)，當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到白線時(shí)，小車在跑道的正上方，這時(shí)控制兩電機(jī)同速度全速運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)到有一個(gè)傳感器偏出白線時(shí)，小車處于微偏狀態(tài)，這時(shí)將一個(gè)電機(jī)速度調(diào)慢，另一電機(jī)速度調(diào)快，完成調(diào)整；當(dāng)檢測(cè)到有兩個(gè)電機(jī)偏出時(shí)，小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時(shí)把一個(gè)電機(jī)的速度調(diào)至極低，另一電機(jī)全速運(yùn)行，從而在較短時(shí)間內(nèi)完成路線的調(diào)整。本設(shè)計(jì)所采用的紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。自動(dòng)尋跡小車系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科。 主程序流程圖圖 41 主程序流程圖 傳感器信息處理子程序圖 42 傳感器信息處理流程圖 系統(tǒng)初始化子程序圖 43 系統(tǒng)初始化流程圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序圖 44 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖5 預(yù)期結(jié)果和創(chuàng)新成果通過系統(tǒng)的模塊仿真及實(shí)際的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡小車所要實(shí)現(xiàn)的功能，沿著固定的軌跡行駛，不會(huì)出現(xiàn)行駛過程中脫離軌跡向別的方向行駛。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。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。引腳 13：OUTPUT1,全橋驅(qū)動(dòng)器 B 的輸出端。引腳 8：GND，地。引腳 3：OUTPUT2,全橋驅(qū)動(dòng)器 A 的輸出端。L298 采用 15 腳 Multiwatt 塑料封裝，通過散熱片可用螺絲固定在散熱器上，內(nèi)部包含：兩個(gè) H 橋的高電壓打電流全橋式驅(qū)動(dòng)器 A 和 B，每個(gè)全橋包括 4 只 NPN 型晶體管、邏輯電路供電穩(wěn)壓器、邏輯控制電路等。芯片內(nèi)有邏輯部分電源。MCS51 單片機(jī)中 8 位機(jī)和 1 位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是MCS51 單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的 RAM 區(qū)。6 串行口1 個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)為 128 個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至 64k 字節(jié)，用來存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行 I/O 口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。例如電子計(jì)算機(jī)的光電輸入器，開關(guān)式溫度調(diào)節(jié)裝置及轉(zhuǎn)速測(cè)量數(shù)字式光電測(cè)速儀等。半導(dǎo)體光電元件不僅在民用工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，在軍事上更有它重要的地位。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過 3cm。通常把光電效應(yīng)分為3 類：（1 ）在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等；（2 ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏晶體管等；（3 ）在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，如光電池等。常見的光電傳感器有光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電禍合器、顏色傳感器、紅外光傳感器、紫外線傳感器、光纖傳感器和CCD圖像傳感器。Vout 3Vin1GND2U27805100pFC6 100pFC8VCC圖 37 穩(wěn)壓電源電路 特殊元件介紹 光電傳感器 [14]光電傳感器由于反應(yīng)速度快, 能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量,而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測(cè)與工業(yè)自動(dòng)化控制等多種領(lǐng)域中。S10S21S32S43S87S76S65S54S98S109S11UpS12.VCCP1.3P1.4P1.5P1.6圖 36 鍵盤電路 電源電路電源管理單元是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成單元。鍵盤按鍵編碼鍵盤電路的按鈕個(gè)數(shù)不止一個(gè)，對(duì)不同電路結(jié)構(gòu)鍵盤電路，確定鍵值方法有很多，可以采用行列對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值作為鍵值，如上段中 和 交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的按鍵值為1110，110?，F(xiàn)將列掃描工作原理進(jìn)行闡述：80C51 的 P1 口作為鍵盤接口電路，其中 ~ 作為行線，~ 作為列線。平時(shí)無按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)由與此電平相連的列線電平?jīng)Q定。由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。當(dāng)按鍵按下時(shí)，按鍵內(nèi)的復(fù)位彈簧被壓縮，動(dòng)片觸點(diǎn)與靜片觸點(diǎn)相連，鍵盤的兩個(gè)引腳被接通。 鍵盤電路 鍵盤中需要 0~9 幾個(gè)數(shù)字鍵，在加上一個(gè)開始按鈕和一個(gè)停止按鈕，所以本設(shè)計(jì)采用3*4 矩陣鍵盤電路來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率用 6MHZ 時(shí) C 取 22uF,R取 1KΩ。復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào) [11]。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇 6MHZ,電容選擇 65pF[9]。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTALXTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。用80C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖 80C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。V1 V2150R1 10KR3VCC23418U1ALM393N 123JP1VCCV3圖 32 光電傳感器電路在圖 32 中，可調(diào)電阻 R3 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)良好的輸出波形。 單元電路設(shè)計(jì) 光電傳感器電路我們?cè)O(shè)計(jì)并論證了兩種光電對(duì)管檢測(cè)及調(diào)理電路，電路原理圖分別如圖 31 和圖 32 所示：470R110KR21KR420R3V1VT1VCCV2123JP1VCC圖 31 光電傳感器電路圖 所示電路中，R1 起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來時(shí)，光電對(duì)管中的二極管V2 導(dǎo)通，R2 的上端變?yōu)楦唠娖?，此時(shí) VT1 飽和導(dǎo)通，二極管集電極輸出低電平。（3）用蓄電池經(jīng) 7812 穩(wěn)壓后為直流電機(jī)供電，將 12V 電壓經(jīng) 2576 降壓、穩(wěn)壓后為單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良 [9]。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。我們所選用的直流電機(jī)減速比為 1：74，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 100r/min。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。由于本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案。方案 3：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。 尋跡傳感器模塊方案 1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。 穩(wěn)壓模塊方案 1： 采用兩片 7812 將電壓穩(wěn)壓至 12V 后給直流電機(jī)供電，然后采用一片 7809 將電壓穩(wěn)定至 9V，最后經(jīng) 7805 將電壓穩(wěn)至 5V，給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電，但由于 7809和 7805 壓降過大，使得 7809 和 7805 消耗的功率過大，會(huì)導(dǎo)致 7809 和 7805 發(fā)熱量過大 [4]。方案 3：采用 12V 蓄電池為直流電機(jī)供電，將 12V 電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但由于干電池電量有限，使用大量的干電池會(huì)給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大