【正文】 科研的態(tài)度，在研究方面方法的教導(dǎo)為我們今后的學(xué)習(xí)工作提供了指導(dǎo)思想。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 致 謝 誠摯感謝指導(dǎo)老師 白老師 的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨 ，白 老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、追求真理的科研作風(fēng)和嚴(yán)于利己、寬以待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。 在本次設(shè)計過程中，遇到了許多突發(fā)事件和各種困難，設(shè)計制作曾一度中斷，但通過仔細(xì)分析和自我狀態(tài)調(diào)整后解決了問題。 畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這些在我們在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助。畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實(shí)踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更 順利、更好。歸納起來，主要有以下幾點(diǎn)： 有兩年多的時間都是在學(xué)習(xí)單片機(jī)原理知識，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。 經(jīng)過三個多月時間的畢業(yè)設(shè)計鍛煉，我覺得自己對單片機(jī)知識的掌握又進(jìn)了一層。 光耦合器也應(yīng)用到 設(shè)計中， 完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換起到輸入、輸出、隔離的作用 。在設(shè)計系統(tǒng)中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點(diǎn)，來滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。 圖 34 T1定時中斷流 程圖 入 棧 開 始 給記數(shù)器賦值 50MS R4 減 1 給 R4 重賦初值。當(dāng)退出時，將計數(shù)值移入74H~76H 顯示數(shù)據(jù)存儲單元，見流程圖 33 所示。 圖 31 主程序流程圖 跑道標(biāo)志處理程序 (外中斷 0 服務(wù)程序 ) 其任務(wù)是根據(jù)小車到達(dá)黑線的位置控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，其程序流程圖 32 所 示 。 P0 口作段碼數(shù)據(jù)輸出， P2 口為掃描輸出口。前三位數(shù)碼管顯示的數(shù)值表示里程，顯示的范圍為 1~999 米；后四位數(shù)碼管的數(shù)值表示一次往返過程中所需的總時間，其中前兩位表示分，后兩位表示秒。 顯示電路 采用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。用于檢測跑道標(biāo)志的脈沖信號由光敏二極管、發(fā)光二極管電路組成?；魻栐惭b在后左輪，車輪每轉(zhuǎn)一周就由其產(chǎn)生一個低電平脈沖，使單片機(jī)外部中斷 1 產(chǎn)生中斷，從而使里程脈沖數(shù)累計 一次。 圖 27 電機(jī)調(diào)速電路 傳感脈沖檢測電路 檢測電路由霍爾元件里程檢測、跑道標(biāo)志光電管檢測兩部分組成，如下圖 28 和29。當(dāng) 為 0， 為1 時，電機(jī)驅(qū)動電壓為 +，小車進(jìn)入高速行駛狀態(tài)；當(dāng) 為 1， 為 0 時，電機(jī)驅(qū)動電壓為 +，小車進(jìn)入低速行駛狀態(tài)。 為了防止電機(jī)轉(zhuǎn)動時對單片機(jī)的干擾影響，提高單片機(jī)的穩(wěn)定性，本電路在電機(jī)的兩端加了抗干擾電容，其電路圖 26。飽和時導(dǎo)通截止時關(guān)斷。輸入特性曲線圖如 25 所示 。截 止區(qū)的特點(diǎn) iC 幾乎等于零。硅三極管開始進(jìn)入飽和區(qū)的 Vce 值約為 ～ 。放大區(qū)的特點(diǎn)是 iC 隨著 iB 成正比地變化，而幾乎不收 Vce變化的影響。開啟電壓 Von 硅管為 ～ ，鍺三極管的約為 ～ 。管芯由三層 P 型和 N 型半導(dǎo)體結(jié)合在一起構(gòu)成，由 NPN 型和 PNP 型兩種，因?yàn)樵诠ぷ鲿r由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過程，故稱這類三極管為雙極 型三極管。 三極管的開關(guān)作用 雙極型三極管由管芯，三個引出電極和外殼組成。 在設(shè)計中發(fā)光二極管和光敏 二 極管組成一部分來完成跑道標(biāo)志檢測。當(dāng)人射光子在基區(qū)及集點(diǎn)電區(qū)被吸收而產(chǎn)生電子 — 空穴對時，變形成光生電壓。因此可以利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。當(dāng)光線照射 PN結(jié)時，可以使 PN 結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。由于發(fā)光二極管最大允許工作電流隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此，發(fā)光二極管不宜在高溫環(huán)境中使用。 發(fā)光二極管的伏安特性與整流二極管相似。通常正向壓降值在 ～ 3V范圍內(nèi)。 光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來區(qū)分有磷化鎵（ GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（ GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（ GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼睛看不見的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來區(qū)別可分為小功率（ HG 400 系列）、中功率（ HG50 系列）和大功率（ HG52 系列）發(fā)光二極管：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。當(dāng)在發(fā)光二極管 PN結(jié)上加正向電壓時，空間電荷層變窄，載流子擴(kuò)散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，致使 P區(qū)的空穴注入 N 區(qū)， N 區(qū)的電子注入 P區(qū)。與其它發(fā)光器件相比，具有體積小、功耗低、發(fā)光均 勻、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器、音響設(shè)備、計算機(jī)等作電流指示、音頻指示和信息狀態(tài)顯示等。 C3 用于抑制芯片自激震蕩， C4 用于壓榨芯片的高頻帶寬， 減小高頻噪聲。三斷固定式穩(wěn)壓器的 基本電路如圖 24所示，只要把正輸入電壓 Ui加到 MC7805的輸入端，MC7805 的公共端接地，其輸出端便能輸出芯片標(biāo)稱正電壓 U。 LED 數(shù)碼管具有：低耗能、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對外界環(huán)境要求低易于維護(hù)，同時其精確度比較高，操作簡單。共陽極接法的發(fā)光二機(jī)管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時，公共陽極接 +5V 電壓，在陰極輸入低電平，發(fā)光二機(jī)管 導(dǎo)通發(fā)光；共陰 極接法的發(fā)光二機(jī)管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時，公共陰極接地，在陽極兩端輸入高電平時，發(fā)光二機(jī)管就導(dǎo)通發(fā)光。 圖 23 波形曲線圖 b） LED 顯示器 LED 顯示器是由發(fā)光二機(jī)管構(gòu)成的最為常用的顯示器，數(shù)字 LED 顯示器利用 7個發(fā)光二機(jī)管顯示數(shù)字，通常被稱為七段 LED 顯示器或數(shù)碼管，另外數(shù)碼管中還有一個圓點(diǎn)型發(fā)光二機(jī)管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。 圖 23 波形曲線圖 a） 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 當(dāng)傳輸?shù)男盘柺艿礁蓴_而發(fā)生畸變時，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號整形成較好的矩形脈沖，如圖 所示 。 (2)、 電壓傳輸特性 圖 22 電壓傳輸特性曲線 有兩種情況：左圖中輸入與輸出為 反相關(guān)系，右圖中輸入與輸出為 同相關(guān)系 (3)、 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 ： 三角波、正弦波及其它不規(guī)則信號 → 矩形脈沖。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 施密特觸發(fā)器（ 4093） (1)、 特點(diǎn) ： ，其維持和轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。在長邊的兩個端面上焊上兩根控制電流端引線， 在元件短邊的中間以點(diǎn)的形式焊上兩根霍耳輸出端引線，在焊接處要求接觸電阻小，而且呈純電阻性質(zhì)。 霍耳元件的結(jié)構(gòu)很簡單，它由霍耳片、引線和殼體組成。砷化銦元件的輸出信號沒有銻化銦元件大，但是受溫度的影響卻比銻化銦要小，而且線性度也較好，因此，采用砷化銦做霍耳元件的材料受到普遍重視。銻化銦元件的輸出較大，但受溫度的影響也較大。 霍耳電勢 U=BbI/neb 式中： B—— 外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度： I—— 通過基片的電流； n—— 基片材料中的載流子濃度； e—— 電子電荷量； b—— 基片寬度； d—— 基片厚度。 霍耳傳感器（ HD3020） 霍耳傳感器是利用半導(dǎo)體的磁電效應(yīng)中的霍耳 效應(yīng)，將被測物理量轉(zhuǎn)換成霍耳電勢。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ 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)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 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。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 21所示 。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3口 —— P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部 存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P1口 —— P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 圖 21 AT89C52的芯片管腳圖 引腳功能說明 ： VCC—— 電源電壓 GND—— 地 P0口 —— P0口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 里程檢測 AT89C52 數(shù)碼顯示 電機(jī)驅(qū)動 電機(jī)調(diào)速 跑道標(biāo)志檢測 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹 下面介紹 AT89C52 芯片 、霍耳傳感器、施密特觸發(fā)器等元器件 . AT89C52 芯片 特點(diǎn)： ● 與 MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ● 8K 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存 ● 1000 次擦寫周期 ● 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz ● 三級加密程序存儲器 ● 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ● 32 個可編程 I/O 口線 ● 3 個 16 位定時 /計數(shù)器 ● 8 個中斷源 ● 可編程串行 UART 通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 ： AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) FLASH 閃存， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行 通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。方框圖如 14 所示 。檢測電路采用光敏管來控制小車的快行 ,慢行 ,停止 。 圖 13 方案二方框圖 數(shù)據(jù)采集 1線標(biāo)志檢測 數(shù)據(jù)采集 2 圈數(shù)檢測 單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1 顯示結(jié)果 電動機(jī)控制 紅外發(fā)射 鍵盤輸入 紅外接收 單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1 速度、時間、里程顯示 鍵盤輸入 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 方案三： 采用單片機(jī) AT89C52 作為系統(tǒng)的控制中心。鍵盤設(shè)置在小車中，對速度的控制調(diào)整更加方便、精確。 電動小車 控制器 傳感器 控制信號 路面數(shù)據(jù) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 圖 12 方案一方框圖 方案二： 系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 作為核心器件實(shí)現(xiàn)小車行駛的自動控制。后置式紅、綠方向燈行駛狀態(tài)一目了然?；谶@些完備而可靠的硬件設(shè)計，使用了一套獨(dú)特的軟件算法，實(shí)現(xiàn)了小車在限速和壓線過程中的精確控制。 圖 自動 往返 小車原理圖 可行性方案的介紹 方案一： 本設(shè)計 選 用兩塊單片機(jī) (89C52 和 89C2051)作為自動往返小汽車的檢測和控制核心。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 基于單片機(jī)的自動往返小車 第 1 章 方案設(shè)計及論證 基本 原理 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動小車的基礎(chǔ)上，加裝傳感器，實(shí)現(xiàn)對路面特殊軌跡的實(shí)時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至主控制器進(jìn)行處理，然后由主控制器根據(jù)所檢測的數(shù)據(jù)對電動車進(jìn)行控制， 實(shí)現(xiàn)按照路徑自動行駛。 本論文將 詳細(xì) 介紹硬件設(shè)計和軟 件設(shè)計的思路及方法。 基于設(shè)計 要求將設(shè)計分為以下幾個模塊：AT89C5電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)調(diào)速、里程檢