【正文】 26 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 $ 四 軟件抗干擾技術(shù) 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(jìn)一步借助于軟件抗干擾技術(shù)來克服某些干擾 [6]。十分位 sudu equ 39h 。小數(shù)點(diǎn)位 shimi equ 37h 。米位 fenzh equ 35h 。分米位 fmiao equ 33h 。厘米位 miao equ 31h 。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定 時(shí)子程序、避障子程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑調(diào)速子程序﹑算法子程序構(gòu)成。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。 le d31le d42a3b4gnd5c6d7e8f9g10dp11d012d113d214d315vc c161775vs s18le d119le d220E M 78 P 45 8 17 該芯片所驅(qū)動(dòng)的顯示電路如圖 EM78P458 集成顯示電路所示 顯示驅(qū)動(dòng) 器支持動(dòng)態(tài)顯示，其顯示功能如表 真值表所示， 00001001 顯示從09數(shù)字， 1010 是未進(jìn)位時(shí)是小數(shù)點(diǎn)清位， 1011 是進(jìn)位后加小數(shù)點(diǎn)， 11001111 是八段共陰數(shù)碼管的位選。 管腳 d0﹑ d1﹑ d2﹑ d3 接單片機(jī)并行口，通過對(duì)單片機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行控制。 五 顯示電路設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì)中用兩片 4位八段數(shù)碼管 gem4561ae作顯示器 ,并具有雙重功能 ,在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年月 ,另一片顯示時(shí) .分 . 當(dāng)小車行駛時(shí) ,分別顯示時(shí)間和行駛距離原理圖如圖 1. 本設(shè)計(jì)中采用新型芯片 EM78P458 作為顯示驅(qū)動(dòng)器 ,它的管腳如圖 EM78P458管腳介紹所示 ,用單片機(jī)的并行口控制 ,一個(gè)數(shù)碼顯示電路用 4 個(gè)口線 ,用專用驅(qū)動(dòng)芯片控制可以減少對(duì) CPU 的利用時(shí)間 ,單片機(jī)將有更多的時(shí)間去完成其他功能 . 圖 EM78P458的管腳 該芯片共有 20 個(gè)管腳，管腳 LED1﹑ LED2﹑ LED3﹑ LED4分別接 10k電阻和三極管后與 4 位八段數(shù)碼管 5461 中的 a1﹑ a2﹑ a3﹑ a4 四個(gè)數(shù)位選擇端相連，這四個(gè)數(shù)位選擇端用來產(chǎn)生 LED 選通信號(hào)。只要改變控制電壓的極性 ,也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性 ,因而改變了電動(dòng)q48050q28050q18550q38550r110kr210kr4r3M1 2A74 L S 061 2A74 L S 0612A74 L S 0612A74 L S 061K1KV C C D1 D3D2 D410K10K 16 機(jī)的轉(zhuǎn)向 .改變控制電壓的大小 ,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度 ,從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 .只要鋸齒波的線性度足夠好 ,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正 比的 . 邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)： 在可逆 PWM 變換器中 ,跨接在電源兩端的上下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作 .由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲(chǔ)時(shí)間和電流下降時(shí)間 ,總稱關(guān)斷時(shí)間 ,在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷 .如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通 ,則將造成上下兩管之通 ,從而使電源正負(fù)極短路 .為避免發(fā)生這種情況 ,設(shè)置了由 RC 電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié) . 電源的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的電源為車載電源。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。 脈寬調(diào)制原理： 脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。 VT1 和 VT4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中 Ub1=Ub4； VT2 和 VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū) 動(dòng)電壓 Ub2=Ub3= Ub1。圖 為雙極式 H 型可逆 PWM 變換器的電路原理圖。可逆 PWM 15 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H型、 T型等類型。 （ 3） 數(shù) /模轉(zhuǎn)換。主要防治伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過信號(hào)通道﹑電源以及空間電磁場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾。將單片機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動(dòng)的功率要求。這些數(shù)字信號(hào)形態(tài)主要有開關(guān)量、二進(jìn)制數(shù)字量和頻率量，可直接用于開關(guān)量、數(shù)字量系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)，但對(duì)于一些模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)。但這些干擾易從系統(tǒng)的前向通 道竄入?？刂茖?duì)象多為大功率伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電磁、機(jī)械干擾較為嚴(yán)重。輸出伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制信號(hào)，而伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋信號(hào)通常是作為檢測(cè)信號(hào)輸入前向通道。根據(jù)目前單片機(jī)輸出功率的限制，不能輸出控制對(duì)象所要求的功率信號(hào)。后向通道是 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)算處理后，對(duì)控制對(duì)象的輸出通道接口。超聲波檢測(cè)如圖 超聲波檢測(cè)電路所示。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測(cè)距及材料探傷、測(cè)厚等。 作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。它有折射和反射現(xiàn)象， 且在傳播過程中有衰減。但是仍存在性價(jià)比的問題 。主要優(yōu)點(diǎn)是可以魯棒地探測(cè)到障礙而不受天氣或燈光條件限制。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。 價(jià)格貴 視覺傳感器在 CW 系統(tǒng)中使用得非常廣 泛。 不能直接測(cè)量距離，算法復(fù)雜，處理速度慢。 價(jià)格相合理，夜間不受影響 不受燈光、天氣影響。 表 傳感器性能比較 13 傳感器類型 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 超聲波 視覺 激光雷達(dá) MMW 雷達(dá) 價(jià)格合理，夜間不受影響。首先因其只能在 10m 以內(nèi)有效使用，所以并不適合 ITS 系 統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于使用，且在 10m 以內(nèi)能給出精確的測(cè)量。探測(cè)障礙的最簡(jiǎn)單的方法是使用超聲波傳感器，它是利用向目標(biāo)發(fā)射超聲波脈沖，計(jì)算其往返時(shí)間來判定距離的。這些應(yīng)用系統(tǒng)沒有被測(cè)對(duì)象，故不需要前向通道。故只要反映外界狀態(tài)的信號(hào)輸入通道都可稱為前向通道。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)輸入、傳感、變換應(yīng)作廣義理解，例如開關(guān)量的檢測(cè)及信號(hào)輸入，在單片機(jī)的各種應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 因此，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道體現(xiàn)了被測(cè)對(duì)象與系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號(hào)輸入通道，原始參數(shù)輸入通道。 對(duì)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)的拾取其主要任務(wù)就是最忠實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)，它包括實(shí)時(shí)性與測(cè)量精度。 對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試一般都離不開傳感器或敏感元件，這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)常常是一些非電物理量，如溫度、壓力、載荷、位移等，而計(jì)算機(jī)是一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)。 1﹑前向通道的含義 當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)﹑控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，有計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。在前向通道設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到傳感 12 器或敏感元件選擇、通道結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、電源配置、抗干擾設(shè)計(jì)等。 圖 80C51復(fù)位電路 三 前向通道設(shè)計(jì) 單片機(jī)用與測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有與被測(cè)對(duì)象相聯(lián)系的前向通道。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖 。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 復(fù)位電路 80C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。 在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度 11 有 少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，但在 60pF 到 70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 圖 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 80C51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。 (2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 80C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。 1 位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而 8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。 由上可見， 80C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。 10 8 特殊功能寄存器 共有 21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行 I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。 5 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)有 2個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。 3 程序存儲(chǔ)器 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至 64k 字節(jié)。 1 微處理器 該單片機(jī)中有一個(gè) 8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 一 80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 80C51 單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上 [2]。 圖 系統(tǒng)原理圖 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 0 C 5 1調(diào)速時(shí)間、里程顯示起停、避障、位移、檢測(cè)看門狗電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路 9 第三章 硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時(shí) /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。開始由手動(dòng)啟動(dòng)小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的起始黑線，由超聲波傳感器和紅外光電傳感器檢測(cè)，通過單片機(jī)控制小車開始記數(shù)顯示并避障、調(diào)速；系統(tǒng)的自動(dòng)避障功能通過超聲波傳感器正前方檢測(cè)和紅外光電傳感器左右側(cè)檢測(cè)，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動(dòng)車進(jìn)駛過程中，采用雙極式H 型 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能；采用動(dòng)態(tài)共陰顯示行駛時(shí)間和里程。 三 顯示電路 本設(shè)計(jì)中用兩片 4位八段數(shù)碼管 gem4561ae作顯示器 ,并具有雙重功能 ,在小車不行駛時(shí)其中一片顯示年﹑月 ,另一片顯示時(shí)﹑分； 當(dāng) 小車行駛時(shí) ,分別顯示時(shí)間和行駛距離。由于光柵隨電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，則紅外線三極管接收到的就是一系列脈沖信號(hào)。 遮光盤及槽型光電耦合器均安裝在不透光的盒子里，以避免外界光線的干 擾，使電路不能正常工作。 為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我們?cè)跍y(cè)距儀中并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合器，遮光盤先后通過凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。測(cè)距輪安裝在車輪上，這樣能使記數(shù)值準(zhǔn)確一些。具體電路同圖 行車距離檢測(cè)電路所示： 圖 行車距離檢測(cè)電路 紅外測(cè)距儀由測(cè)距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。施密特觸發(fā)器具有與滯回比較器相類似的滯回特性，但施 密特觸發(fā)器的抗干擾能力比滯回比較器更強(qiáng)。 綜合考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，最后我們決定采用數(shù)字器件 —— 施密特觸發(fā)器。 但是，滯回比較器畢竟是模擬器件，溫度的漂移是它