【正文】 ：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [12]郭惠，吳迅 .單片機(jī) C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊(cè) [M].電子工業(yè)出版社 ,： 1200. 25 附錄 1 電路原理圖 26 附錄 2 小車(chē)程序 g an employment tribunal claim Employment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: ? you don39。感謝大學(xué)四年的各位同學(xué)，有了你們的相伴，大學(xué)生活才更精彩更有意義。在此對(duì)他們的幫助表示由衷的感謝！ 感謝系里的各位老師，在大學(xué)四年里，你們教會(huì)了我很多知識(shí)， 不管是書(shū)本上的還是那些做人方面的，你們的言傳身教將使我終生受益。同時(shí)在設(shè)計(jì)方向和流程方面，指導(dǎo)老師也給了我寶貴的意見(jiàn)。 23 致 謝 經(jīng)過(guò)半年左右的準(zhǔn)備，此次大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文終于在預(yù)定的時(shí)間里順利完成。總之，這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使我更深入的了解了 51 系統(tǒng)單片機(jī)的工作原理，提高了對(duì)其的運(yùn)用能力。進(jìn)一步提高了焊接技術(shù)和檢查電路等實(shí)際操作能力。 22 結(jié)束語(yǔ) 這次設(shè)計(jì)的智能小車(chē)系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了既定的功能。經(jīng)過(guò)不斷的努力，堅(jiān)持不懈的 調(diào)試，查找并解決設(shè)計(jì)中出啊線(xiàn)的問(wèn)題，系統(tǒng)最終達(dá)到了基本的要求，能夠按照預(yù)定的模式完成循跡、計(jì)數(shù)、避障、超車(chē)等功能。 可增加無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)兩輛小車(chē)的通信。步進(jìn)電機(jī)調(diào)速更加容易。這樣需要給小車(chē)輪子加一個(gè)軸承，讓小車(chē)的重量壓在這個(gè)軸承上面，電機(jī)只用來(lái)控制軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)。 誤差的定性分析及改進(jìn)措施 由于器件精度的限制電路很難做到十分精確，并且各種干擾對(duì)電路的正常工作都是有害的，硬 件設(shè)計(jì)中除含有焊接誤差外，計(jì)數(shù)傳感器還容易受到抖動(dòng)的干擾。 功能測(cè)試 完成了整體調(diào)試后，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行功能測(cè)試。最后等模塊逐一調(diào)通后，再進(jìn)行聯(lián)調(diào)。 在軟件和硬件都基本調(diào)通的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)。 程序流程圖如下 20 圖 46 程序流程圖如下 開(kāi)始 初始化各端口 超車(chē) 判斷全部傳器正常 N Y 向前直行 是邊界 相反方向轉(zhuǎn)向 障礙 到超車(chē)區(qū) 暫停 結(jié)束 Y Y Y N N N 減速直行 第 1 圈 停車(chē)區(qū) N 21 軟硬聯(lián)調(diào) 本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。 （ 1）軟件設(shè)計(jì)框圖 本系統(tǒng)上電以后單片機(jī)對(duì)相應(yīng) I/O 進(jìn)行檢測(cè)，判斷小車(chē)開(kāi)始的狀態(tài)，然后向前運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中判斷是否遇到邊界，遇到邊界就做相應(yīng)的操作（左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)），同時(shí)判斷前方有無(wú)障礙物若有障礙物且不在超車(chē)區(qū)，就減速慢行直到無(wú)障礙物，若有障礙物且在超車(chē)區(qū)，接下來(lái)要判斷是第幾圈，若是第一圈就停止片刻，若是到第二圈則 實(shí)施超車(chē)。但是也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，接近開(kāi)關(guān)傳感器的計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，電機(jī)延時(shí)沒(méi)起到效果等等。如小車(chē)紅外線(xiàn)尋跡程序，在調(diào)試時(shí)將它放在一個(gè)子程序里單獨(dú)測(cè)試，看其是否能夠完成預(yù)定的功能，如能，測(cè)試通過(guò)，否則，修改并反復(fù)測(cè)試直到通過(guò)。在調(diào)節(jié)確定電位器電阻后測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到，小車(chē)的避障有效范圍可以達(dá)到 30CM 左右，同時(shí)也可以再通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的阻值增加和減小有效距離。當(dāng)紅外對(duì)管經(jīng)過(guò)黑線(xiàn)時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng) I/O 口收到的電平都為低，輸入電壓為 左右，同時(shí)指示等紅燈亮，當(dāng)把紅外對(duì)管放到白線(xiàn)上時(shí)，對(duì)應(yīng)電平變高，為 左右，指示等紅燈不亮。當(dāng)把紅外對(duì)管放到白線(xiàn)上時(shí)，對(duì)應(yīng)電平變高，為 左右，指示等紅燈不亮，兩個(gè)電機(jī)都向前。當(dāng)把紅外對(duì)管放到白線(xiàn)上時(shí)，對(duì)應(yīng)電平變高，為 17 左右，指示等紅燈不亮，兩個(gè)電機(jī)都向前。 表 41 電機(jī)測(cè)試記錄 小車(chē)行駛狀態(tài) 0 1 0 1 小車(chē)向前行駛 1 0 1 0 小車(chē)向后行駛 0 1 1 0 小車(chē)向前右轉(zhuǎn) 1 0 0 1 小車(chē)向前左轉(zhuǎn) 0（ 1） 0（ 1） 0（ 1） 0（ 1） 小車(chē)停止行駛 （ 2）接近開(kāi)關(guān)傳感器 接近開(kāi)關(guān)傳感器有三個(gè)組成，所以一路一路進(jìn)行調(diào)試。 16 圖 41 小車(chē)實(shí)體圖 （ 1）電機(jī)控制 此模塊調(diào)試實(shí)現(xiàn)的功能是結(jié)合軟件共同實(shí)現(xiàn)，當(dāng)連接單片機(jī)與電機(jī)控制芯片的I/0 加上一定的電平可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)左右轉(zhuǎn)向，前后轉(zhuǎn)向以及停止等功能，同時(shí)通過(guò)程序延時(shí)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。檢查完畢，用萬(wàn)用表測(cè)量一下電路板正負(fù)電源兩端之間的電阻，排除電源短路的可能性。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試， 對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào) 試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。電路按模塊調(diào)試，各模塊逐個(gè)調(diào)試后，再進(jìn)行聯(lián)調(diào)。 傳感器內(nèi)部原理圖 如下圖。檢測(cè)障礙物的距離可以根據(jù)要求通過(guò)尾部的電位器旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。有效避免了可見(jiàn)光的干擾。 傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線(xiàn)，當(dāng)發(fā)射出的紅外線(xiàn)沒(méi)有被反射回來(lái)或被反射回來(lái)但強(qiáng)度不夠大時(shí)，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)， 當(dāng)發(fā)射管的紅外信號(hào)經(jīng)反射被接收管接收后 ,接收管的電阻會(huì)發(fā)生變化 ,在電路上一般以電壓的變化形式體現(xiàn)出來(lái) ,而經(jīng)過(guò) ADC 轉(zhuǎn)換或 LM393 等電路整形后得到處理后的輸出結(jié)果 .電阻的變化起取于接收管所接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度 ,常表現(xiàn)在反射面的顏色和反射面接收管的距離兩二方面 。傳感器采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體 管組成，輸出信號(hào)經(jīng)施密特電路整形，穩(wěn)定可靠。通過(guò)調(diào)制后面兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)速或正反轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到控制小車(chē)轉(zhuǎn)向的目的。下圖是其與 AT89S52 單片機(jī)連接的電路圖。若沒(méi)接收到信號(hào)，則繼續(xù)檢測(cè)。ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４為數(shù)據(jù)輸入引腳，對(duì)應(yīng) L298N 的 12 分別接到 AT89S52 的 ；ＯＵＴ１、ＯＵＴ ＯＵＴＯＵＴ 4 為數(shù)據(jù)輸出引腳分別接電機(jī)的正負(fù)極。VCC， VS 是接電源引腳，電壓范圍分別是 、 ，設(shè)計(jì)中ＶＣＣ端與單片機(jī)電源共用５Ｖ工作電源，ＶＳ端獨(dú)立接９Ｖ電源。 POWER 接直流電源，注意正負(fù)，電源正端為 VCC，電源負(fù)端為 GND。同理，當(dāng)ＥＮＢ＝１，ＩＮ３＝１ＩＮ４＝０電機(jī)２正轉(zhuǎn)，ＥＮＢ＝１，ＩＮ３＝０ＩＮ４＝１ 電機(jī)２反轉(zhuǎn)。ＥＮＡ為ＩＮ１和ＩＮ２的使能端，ＥＮＢ為ＩＮ３和ＩＮ４的使能端。 圖 38 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 故該模塊采用芯片 L298N 控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 L298N 引腳封裝圖如下所示。其輸出電流為 2A，最高電流為 4A，最高工作電壓 50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)、步進(jìn)電 機(jī)、電磁閥、特別是輸入端可以與單片機(jī)直接相連，從而很方便的受單片機(jī)控制。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平和單片機(jī)一致，則可以與單片機(jī)復(fù)位腳相連， 其電路圖如下圖： 10 圖 35 復(fù)位電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N,內(nèi)部同樣包 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。按鈕按下時(shí)， RST 上同樣出現(xiàn)高電平，實(shí)現(xiàn)了按 鈕復(fù)位。 上電時(shí)， +5V 電源立即對(duì)單片機(jī)芯片供電，同時(shí)經(jīng)電阻 R對(duì)電容 C7 充電。按鈕復(fù)位是指用戶(hù)按下“復(fù)位”按鈕，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 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。 其電路圖如下圖： 圖 34 時(shí)鐘電路 (2)復(fù)位電路 復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電容值無(wú)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、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶振和電容組成的并聯(lián)諧振回路。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 8 AT89S52 芯片的實(shí)物如圖 32 所示： 圖 32 AT89S52 芯片實(shí)物圖 最小系統(tǒng)電路如下圖： 圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng) (1)時(shí)鐘電路 AT89S52 雖然有內(nèi)部振蕩電路， 但要形成時(shí)鐘，必須外附加電路。 EA/VPP——外部訪(fǎng)問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG——當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 RST——復(fù)位輸入。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在使用 8 位地址訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高八位地址。對(duì) P2 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 6 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè) TTL 邏 輯電平。 基本電路包括晶振，常選用 和 12MHZ，復(fù)位電路采取電容充電的方式來(lái)上電復(fù)位，為了方便和性能，本小車(chē)采用干電池作為動(dòng)力，由于使用片內(nèi)存儲(chǔ)器，所 有 EA/VPP 要接地?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)終端結(jié)構(gòu)，全雙工串口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 單片機(jī)最小系統(tǒng)： 根據(jù)題目要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車(chē)的基礎(chǔ)上，加裝 E18D80NK 紅外避障 傳感器， TCRT5000 紅外反射式接近開(kāi)關(guān) 傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)小車(chē)的循跡、檢測(cè)、避障、超車(chē)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將測(cè)量數(shù)據(jù)送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能控制。 圖 31 5V 穩(wěn)壓電源 AT89S52 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊