【正文】 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。焊接板子之前先準(zhǔn)備好恒溫焊臺(tái)、熱風(fēng)槍、吸錫絲、焊錫絲、助焊劑、鑷子等工具。③ 過孔（VIA）在本設(shè)計(jì)中過孔的尺寸為 (50mil/28mil)。② 焊盤（PAD）在本設(shè)計(jì)中焊盤（PAD）與過渡孔（VIA）的設(shè)計(jì)規(guī)則是：插腳式電阻、電容和集成電路等，采用盤/孔尺寸 /（63mil/32mil） ；插座、插針和二極管等，采江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 23 頁 共 55 頁用 （71mil/39mil） 。（1）PCB 布線工藝焊盤、線、過孔的間距要求：PAD and VIA ： ≥ （12mil）PAD and PAD ： ≥ （12mil）PAD and TRACK ： ≥ （12mil）TRACK and TRACK ： ≥ （12mil）密度較高時(shí)：PAD and VIA ： ≥ （10mil）PAD and PAD ： ≥ （10mil）PAD and TRACK ： ≥ （10mil）TRACK and TRACK ： ≥ （10mil）（2）本設(shè)計(jì)中 PCB 布線工藝規(guī)則① 線在本設(shè)計(jì)中，信號(hào)線寬為 (12mil)，電源線寬為 (50mil)；線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于 (13mil)。將設(shè)計(jì)好的 PCB 文件發(fā)給廠家進(jìn)行生產(chǎn)制作，這就是整個(gè)電路板的制作過程。經(jīng)測(cè)試在用此種供電方式下，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好。本設(shè)計(jì)中是利用 AMS1117 將電池的 電壓轉(zhuǎn)換為 5V 電壓供給單片機(jī)和外圍的傳感器江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 22 頁 共 55 頁設(shè)備。AMS1117 的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。表 電池電源VCC MCU 電源VCC_Motor 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源BLU_VCC 藍(lán)牙通訊模塊電源在電源電路設(shè)計(jì)中采用的 AMS1117 穩(wěn)壓芯片有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。S1,S2 是電池供電和 USB 供電的切換開關(guān)，當(dāng) S1 撥到2,4 位、S2 撥到 3,6 位時(shí)小車由電池供電，當(dāng) S1 撥到 3,6 位、S2 撥到 2,4 位時(shí)，小車由 USB 供電。，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和智能手機(jī)之間的無線串口通訊。WE40C 應(yīng)用范圍：，包含 TXD 和 RXD 兩組信號(hào)，可以直接接入單片機(jī)等帶有串口的系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過 MAX232 芯片轉(zhuǎn)換成RS232 電平后使用。，開闊地 40 米。，可通過簡(jiǎn)單的 AT 指令任意切換主從模式。 5V 和 兩種接口。當(dāng)藍(lán)牙模塊上電后紅色指示燈閃爍，與另一藍(lán)牙模快時(shí)，藍(lán)色指示燈常亮。通過發(fā)送 AT 指令來控制智能車的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。在單片機(jī)中，主要使用異步通訊方式。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱為全雙工。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 }江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 19 頁 共 55 頁 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，本設(shè)計(jì)是通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無線通訊功能，所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。LCM_E = 1。 LCM_E = 0。 LCM_E = 0。LCM_RW = 0。LCM_RS = 1。表 LCD引腳定義江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 18 頁 共 55 頁符號(hào) 引腳說明 符號(hào) 引腳說明VSS 電源地 D2 Data I/OVDD 電源正極 D3 Data I/OVL 液晶顯示偏壓信號(hào) D4 Data I/ORS 數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L） D5 Data I/OR/W 讀/寫選擇端（H/L） D6 Data I/OE 使能信號(hào) D7 Data I/OD0 Data I/O BLA 背光源正極D1 Data I/O BLK 背光源負(fù)極示例程序：//****************寫數(shù)據(jù)************************//void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) {ReadStatusLCM()。E:\單 片 機(jī) \STC125A60S2GNDVC VCGND1VC2O3RS4W5E6DB071829DB3104512DB63714LA5BK16LCD 1602LCD1 LCD1602S3雙 刀 單 柄 開 關(guān)1KR9 LCD_B01L_2CDB3L_45LD_B67LCD_RSWE圖 LCD1602 電路圖LCD 的 DB0—DB7 口與單片機(jī)的 P0 口相連，RS 連接到 口，RW 連接到 口，使能端 E 口連接到 口。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示，這樣即可以顯示出圖形。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機(jī)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作方便。}江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 17 頁 共 55 頁 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用 LCD1602 字符型液晶屏為下位機(jī)顯示設(shè)備，在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 CCAP1L=PWM1_DATA。而本次設(shè)計(jì)中采用的是 MCU 自帶的 PWM 脈沖發(fā)生器，stc12c5a60s2 有內(nèi)置的一個(gè)計(jì)數(shù)器和比較寄存器 CCAPnL 和 CL，CCAPnL 用來存放一個(gè) 0255 之間的一個(gè)數(shù)據(jù)，CL 是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng) CL 的值小于 CCAPnL 時(shí)，PWM 引腳輸出低電平脈沖，當(dāng) CL 的值大于 CCAPnL 時(shí)，PWM引腳輸出高電平脈沖示例程序 2：void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA){CCAP0L=PWM0_DATA。示例程序 2 為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中 PWM_Set 為 PWM 調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計(jì)采用的是軟件調(diào)速，Speed_Right、Speed_Left 為用戶給定的初值速度，速度值范圍：0 ~255,數(shù)值越大，速度越快。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。 PWM_Set(255Speed_Right,255Speed_Left)。 L293D_IN3=1。表 L293D真值表IN1 IN2 IN3 IN4 右電機(jī) 左電機(jī) 1 0 1 0 正 正 1 0 0 1 正 反 0 1 1 0 反 正 0 1 0 1 反 反 0 0 0 0 當(dāng) INININ3 和 IN4 分別為 1010 時(shí)，TT4 、T5 和 T8 導(dǎo)通，左電機(jī)和右電機(jī)正轉(zhuǎn)； 示例程序 1：void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進(jìn)江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 16 頁 共 55 頁{ L293D_IN1=1。通過控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來，而通過控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會(huì)發(fā)生改變，電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H 橋電路保證了江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 15 頁 共 55 頁可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。其輸出電流為 100mA，最高電流 2A，最高工作電壓 36V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，且很容易被單片機(jī)控制。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)EN11I2OUT13GND45OUT26IN7VC28 EN29I310OUTGND123OUT414IN5VC5v16U3L293D 1KR312J312J2 12J512J4VC1KRL293D_INGNDL293D_EN1L293D_EN2L293D_IN2VC_Motr L293D_IN4L293D_IN3圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖本設(shè)計(jì)采用 L293D 芯片，L293 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 13 頁 共 55 頁圖 STC12C5A60S2 引腳圖表 STC12C5A60S2 硬件結(jié)構(gòu)表類型參數(shù)STC12C5A60S2 STC89C51 RC工作電壓（V） Flash 程序存儲(chǔ)器字節(jié) 60k 4kRAM 字節(jié) 1280 512定時(shí)器 T0、T1 有 有PCA 定時(shí)器 2 無UART 1 1獨(dú)立波特率發(fā)生器 有 無DPTR 2 無EPPROM 有 有E:\單 片 機(jī) \25P4./P1./1STC12C5A60S2U4STC12C5A60S2江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 14 頁 共 55 頁P(yáng)CA（16 位）PWM（8 位）2 路 無A/D8 路 25 萬次每秒 10 位 無I/O 44 40看門狗 有 有內(nèi)置復(fù)位 有 無外部可調(diào)門檻電壓 有 無外部中斷 4 路 4 路由上表可見，STC12C5A60S2 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)。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、PWM 發(fā)生器、內(nèi)置看門狗、內(nèi)置 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換、獨(dú)特波特率發(fā)生器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等。 MCU 的選型本設(shè)計(jì)中使用的是 STC12C5A60S2 單片機(jī)。第四章 控制系統(tǒng)電路設(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。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作，但是在小車行駛過程中的穩(wěn)定性不足，且由于萬向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。表 機(jī)械零部件表格 整體裝配圖圖 整車裝配圖圖 整車材料明細(xì)圖整體車體由車盤，輪子，電機(jī)，電機(jī)支架，測(cè)速碼盤，托板組成。它通過慒孔和 Ф4 圓孔來綁定電機(jī)，靠左右兩側(cè)的肩臺(tái)與底板卡在一起。從圖中可以看出，底板的中間部分是應(yīng)力最集中的一塊，也是最危險(xiǎn)的一塊，如果車體的振動(dòng)頻率過快，底板很可能會(huì)從中間層開始斷裂，所以要對(duì)底板經(jīng)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小底板的長(zhǎng)度或者加大底板的厚度。安裝方便， 結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。每個(gè)器件的安裝位置如圖 所示。 底板設(shè)計(jì) 圖 智能車底板圖底板是用來支撐車體的主要部件。但存在一些不足，如：四輪驅(qū)動(dòng)式的車子更加耗電，而且車體比一般的 2 輪驅(qū)動(dòng)式的車體重。四輪驅(qū)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)中因?yàn)楹筝喌霓D(zhuǎn)動(dòng)力矩的增大，所以在橫向上的輪胎阻力要大于 2 輪驅(qū)動(dòng)式的，因此四輪驅(qū)動(dòng)式的車子不易發(fā)生方向偏移。表 幾種傳感器的比較超聲波探測(cè) 紅外式探測(cè)檢測(cè)范圍(M) 環(huán)境要求 高 低檢測(cè)精度 高 低江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 9 頁 共 55 頁開發(fā)難易 難 易模塊成本 高 低方案：通過綜合考慮，我最終選擇了兩個(gè)方案合用，即將超聲波模塊安裝在小車車尾實(shí)現(xiàn)小車倒車壁障，在小車的兩側(cè)安裝光電檢測(cè)器來實(shí)現(xiàn)前行壁障。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。方案二：紅外式探測(cè)采用紅外式發(fā)射、檢測(cè)一體化模塊。超聲波波瓣較寬，一個(gè)發(fā)生器就可以監(jiān)視較寬的范圍。在基本不影響效果的前提下，為了簡(jiǎn)便起見，我選用了方案二。直接用直流電壓對(duì)發(fā)射管進(jìn)行供電，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境光源的抗干擾能力強(qiáng)，在要求不高時(shí)可以使用。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。方案一：采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射－接收電路。方案：根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)要求和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)選用了方案三。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。表 幾種調(diào)速方式的比較串電阻調(diào)速系統(tǒng) 靜止可控整流器 脈寬調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)特性 低 低 高調(diào)速精度 低 較低 高開發(fā)難易 易 難 易模塊成本 高 較低 低PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1：10000 左右。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation） ，簡(jiǎn)稱 PWM。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶