【正文】 紅外。 圖 41 發(fā)送端主程序流程圖 發(fā)送端中斷子程序流程圖 圖 42 為發(fā)送端中斷子程序流程圖，該中斷運(yùn)為定時(shí) 0 中斷，主要完成紅外信號(hào)的編碼和發(fā)送。這樣不僅能使我們能夠正確的選擇合適的元器件，而且能讓我們對(duì)各個(gè)主要器件的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有詳細(xì)的了解，為以后系統(tǒng)程序的編寫做了充分的準(zhǔn)備。 圖 39 時(shí)鐘振蕩電路 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 24 本章小結(jié) 本章是在各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì)方案確定之后，對(duì)各電路中所用的元器件進(jìn)行整理和介紹。電容 C1和 C2的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ CC2大， f變?。?，其典型值為 22pF。清 “0”PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時(shí)鐘，單片機(jī)便正常運(yùn)行。 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如 AT89C51）有一個(gè)可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 38為 CMOS型單片機(jī)時(shí)鐘電路框圖。 MCS51單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的典型值為 12MHZ MCS51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。復(fù)位電路如圖 38 所示。 RC時(shí)間常數(shù)越大，上電 RST端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。 RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括 VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間， Vss上升時(shí)間若為 10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。對(duì)于 MOS(AT89C51)單片機(jī)只要接一個(gè)電容至 VCC即可。 RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位， CPU從初始狀態(tài)開始工作。 MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，它是史密特觸發(fā)輸入 (對(duì)于 CHMOS單片機(jī)， RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻 )，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期 (即 24個(gè)時(shí)鐘周期 )以上的高電平，使器件復(fù)位，只要 RST保持高電平， MCS51保持復(fù)位狀態(tài)。 LCD1602 引腳說(shuō)明 字符型 LCD1602 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2條線是背光電源線 VCC（ 15 腳）和地線 GND（ 16 腳）。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間 距和行間距的作用。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊 。在沒(méi)有接收到紅外信號(hào)的時(shí)候輸出高電平，有信號(hào)時(shí)輸出 HT6221 的編碼，直接提供給單片機(jī)。 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 20 HT6221 簡(jiǎn)介 HT6221 是一款常用的遙控器芯片，其各引腳功能說(shuō)明見表 33： 表 33 HT6221 引腳說(shuō)明 引腳號(hào) 引腳名稱 I/O 描述 14 R1R4 輸入 鍵盤行控制，高電平有效 5 DOUT 輸出 串行數(shù)據(jù)輸出引腳， 38KHz 發(fā)射頻率 6 VDD 輸入 7 D7 輸入 最重要數(shù)據(jù)位代碼設(shè)置 8 X2 輸出 455KHz 振蕩器輸出 9 X1 輸入 455KHz 振蕩器輸入 10 Vss 輸入 地 11 LED 輸出 發(fā)射輸出 1219 C8C1 輸入 /輸出 鍵盤列控制 20 AIN 輸入 低 8 位地址碼輸入 紅外接收電路 紅外接收電路最簡(jiǎn)單，使用 HS0038（如圖 37）一體化紅外接收頭，只需要連接 3 只引腳就可以了，至于信號(hào)的解調(diào)是它內(nèi)部做的事，只需搞清楚它的輸出信號(hào)就可以了。按照上圖的接法， K2~K9 的數(shù)據(jù)碼分別為： 0x00， 0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。 D7 是按鍵指示，在有按鍵按下時(shí)此二極管亮。電路原理圖見圖 36。 圖 35 報(bào)警系統(tǒng) 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 19 無(wú)線 遙控系統(tǒng) 無(wú)線模塊由發(fā)射電路和接收電路兩部分組成，發(fā)射電路主要是是通過(guò)遙控器芯片 HT6221 控制，接收電路是用一體化紅外接收頭 HS0038。 避障報(bào)警 在小車行進(jìn)過(guò)程中，如果小車前方發(fā)現(xiàn)障礙物，必然會(huì)被紅外傳感器捕捉到，將信號(hào)回饋給單片機(jī)，再由單片機(jī)控制報(bào)警電路，小車將會(huì)立即停止前進(jìn)，發(fā)出報(bào)警。在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)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，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過(guò)LM324 作比較器來(lái)采 集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè) 。通過(guò)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)。另外，各 比較器的輸出端允許連接在一起使用。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。兩個(gè)輸入吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 18 端電壓差別大于 10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM324用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。當(dāng) “+”端電壓高于 “”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用 “+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用 “”表示。 LM324類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。1V177。 圖 34 循跡原理圖 LM324 比較器 LM324四比較器功能應(yīng)用。 TCRT5000 光電對(duì)管簡(jiǎn)介 在小車具體的循跡行走過(guò)程中， 我選用 TCRT5000 型光電對(duì)管。在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)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，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過(guò) LM324 作比較器來(lái)采集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。筆者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法 紅外探 測(cè)法。這樣就通過(guò) PWM 資源調(diào)節(jié)加在電機(jī)兩端的平均電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)小車速度的目的。 調(diào)速部分直接連接到了 單片機(jī)接口，只要在程序中進(jìn)行合理的設(shè)置，在相應(yīng)的端口就有 PWM 信號(hào)產(chǎn)生，加在小車電機(jī)兩端的電機(jī)就是 PWM 電壓信號(hào)。且只要搭配恰當(dāng)就能實(shí)現(xiàn)正常功能。但是由于慣性的作用，雖然一側(cè)的電機(jī)停轉(zhuǎn)了，另一側(cè)的輪子會(huì)帶著停轉(zhuǎn)的輪子一起運(yùn)動(dòng)，這樣小車偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)就不明顯，小車轉(zhuǎn)彎的半徑就會(huì)比較大，不能達(dá)到理想的目的。 但是這種轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)方案在實(shí)際測(cè)試中并不十分理想，小車轉(zhuǎn)彎所走的弧線吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 16 半徑比較大，有時(shí)近似在走直線。比如讓右側(cè)的輪子停轉(zhuǎn)，左側(cè)的輪子前傳，對(duì)應(yīng)的端口P4_7P4_4 輸出狀態(tài)為 0001，此時(shí)小車就會(huì)向右前方旋轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)右前轉(zhuǎn)。 （ 2）轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)原理 智能車行進(jìn)過(guò)程中要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避開障礙物，因而需實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎功能。 同理，只要讓兩個(gè)電機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)，就實(shí)現(xiàn)了小車的倒退功能。 表 32 控制電機(jī)轉(zhuǎn)向表 P4_7P4_4 左電機(jī) 右電機(jī) 小車 0000 停轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 停止 0001 停轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 左前轉(zhuǎn) 0010 停轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 左后轉(zhuǎn) 0100 反轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 右后轉(zhuǎn) 1000 正轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 右前轉(zhuǎn) 1001 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 前進(jìn) 0110 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 后 退 1010 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 0101 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) （ 1）直走的實(shí)現(xiàn)原理 由于小車每一側(cè)的輪子由同一側(cè)的電機(jī)控制，只要讓小車的左右兩側(cè)的輪子同時(shí)以相同速度正向旋轉(zhuǎn)，小車就會(huì)受到向前的作用力而向前運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了小車的直走功能。由于本芯片的工作電流比較大，發(fā)熱量也比較大，所以在本芯片的散熱片上又連接了一塊鋁合金，以增大它的散熱面積。在可設(shè)計(jì)中就將它們直接接地。表 31 是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系： 表 31 L298N 芯片引腳的邏輯關(guān)系 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機(jī)運(yùn)行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 控制使能引腳 ENA 或者 ENB 就可以實(shí)現(xiàn) PWM 脈寬速度調(diào)整。引腳 6 和 11 腳為電動(dòng)機(jī)的使能接線腳。 L298N 見圖 33 圖 33 L298N 它的引腳 2， 3， 13， 14 為 L298N 芯片輸入到電動(dòng)機(jī)的輸出端，其中引腳 2和 3 能控制兩相電機(jī)，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，即可控制一個(gè)電動(dòng)機(jī)。 圖 32 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298N 簡(jiǎn)介 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品。這些特性使得 L298N很適合用作小型直流電機(jī)控制芯片。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 L298N 可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī) , OUT l、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 13 部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，該引腳懸空。當(dāng)使用片 內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，該引腳接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào) 。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置 位無(wú)效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 （ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口 作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1 圖 31 AT89C51 單片機(jī) 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 11 AT89C51 功能部件和特性 At89c51 單片機(jī)具有如下功能部件和特性如下： （ 1） 8 位微處理器 (CPU)； （ 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 128B RAM)； （ 3）程序存儲(chǔ)器（ 4KB Flash ROM）； （ 4） 4 個(gè) 8 位可編程并行 I/O 口（ P0 口、 P1 口、 P2 口、 P3 口）； （ 5）一個(gè)全雙工的異步串行口； （ 6） 2 個(gè)可編程的 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 7） 1 個(gè)看門狗定時(shí)器； （ 8）中斷系統(tǒng)具有 5 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷向量； （ 9）特殊功能寄存器（ SFR） 26 個(gè)； （ 10）低功 耗節(jié)電模式有空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式下的中斷恢復(fù)模式； （ 11）