【正文】 候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了 ； PORT1（ ～ ）：端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。 AT89S51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分 別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用 64K的定址范圍 ； PORT0（ ～ ）：端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時(shí)，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓（ Vpp） ； ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。 單片機(jī)芯片 AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其內(nèi)部程序代碼容量為 4KB。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域 ，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型 /專用型、總線型 /非總線型及工控型 /家電型。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址， CPU 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 通過它們將地址輸出到存儲(chǔ)器或 I/O 接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在 CPU 與存儲(chǔ)器或I/O 接口之間，或存儲(chǔ)器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括 CPU 發(fā)出的控制信號線和外部送入 CPU 的應(yīng)答信號線等。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī) 。專家認(rèn)為，雖然世界上的 MCU 品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明， 8051 可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯 片。這樣， 8051 就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 8051 系列。 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。目前生產(chǎn)的 CHMOS 電路已達(dá)到 LSTTL 的速度，傳輸延遲時(shí)間小于 2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于 TTL 電路。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 HMOS（高密度、高速度 MOS）和 CHMOS工藝。 CMOS 電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。這也是今后以 80S51 取代 8051 為標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯片的原因。 近年，由于 CHMOS 技術(shù)的進(jìn)步，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的 CMOS 化。 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 6 3 單片機(jī) AT89S51 模塊 與步進(jìn)電機(jī) 3. 1 單片機(jī)概述 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。通過 P1 口輸出段選信號，控制了數(shù)碼管顯示的內(nèi)容。當(dāng)陽極端輸入高電平時(shí)， 段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。把 發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共 陰極接地。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 數(shù)碼管顯示電路的 選擇 方案一 ：共陽極接法。 由于 ULN2803 八 NPN 達(dá)林頓連接晶體管的結(jié)構(gòu)簡單而且能為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖信號，進(jìn)而將脈沖轉(zhuǎn)化為步進(jìn)角度，從而能控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑 制的續(xù)流箝位二極管。 方案二：使用 ULN2803 八 NPN 達(dá)林頓連接晶體管驅(qū)動(dòng)電機(jī) ULN2803 八 NPN 達(dá)林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如 TTL,CMOS 或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)錘和其他類似負(fù)載間的接口的理想器件。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的 選擇 方案一：使用多個(gè)功率放大器件驅(qū)動(dòng)電機(jī) 通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可 以達(dá)到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。 方案二：選擇 AT89S51 單片機(jī) AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 4k 的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash 程序存儲(chǔ)器 ，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 4 造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) 及 80C51 引腳 結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位 的 內(nèi)部 中央處理器 和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 ， AT89S51 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 單片機(jī)的選擇 方案一：選擇 ARM7TDMI S3C44BOX 單片機(jī) S3C44BOX 單片機(jī)包含 ARM7TDMI 處理器。 由于永磁式步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能比較好，而且結(jié)構(gòu)相對比較簡單，價(jià)格適中，是電子業(yè)余愛好者中常用的步進(jìn)電機(jī)。 這是 PM 和 VR 的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。它的出力大，動(dòng)態(tài)性能好；但步距角一般比較大。 轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其 外側(cè)配置齒狀定子。 采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當(dāng)小，但動(dòng)態(tài)性能相對較差。 智能小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，有很大的擴(kuò)展空間，稍加改動(dòng)便可應(yīng)用于實(shí) 際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學(xué)生以及廣大機(jī)器人愛好者學(xué)習(xí)研究使用 。 本題目設(shè)計(jì)的是具有自動(dòng)避障功能的智能小車，其設(shè)計(jì)思想與一些日常生活迫切需要的機(jī)器 人（如測距機(jī)器人，搜索機(jī)器人，管道探傷機(jī)器人）類似。與普遍意義上的機(jī)器人相比智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便，具有很強(qiáng)的趣味性，為此其深受廣大機(jī)器人愛好者以及高校學(xué)生的喜愛。國外研究機(jī)構(gòu)正試圖將機(jī)器人應(yīng)用于人 類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。 在國外機(jī)器人的發(fā)展有如下趨勢。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明了各式各樣的具有感知，決策，行動(dòng)和交互能力的機(jī)器人，自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以 來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等多個(gè)領(lǐng)域。 智能人，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。因此，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國的普遍關(guān)注。 隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信總處理及智能控制的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也在逐步深入和細(xì)化。 本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了，當(dāng)駕駛員因疏忽或打瞌睡時(shí)這樣的智能汽車的設(shè)計(jì)就能體現(xiàn)出它的作用。 該智能小車主要分為檢測和控制兩個(gè)部分，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、光電檢測電路、紅外檢測電路、金屬檢測電路、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、 4 個(gè)控制按鈕、液晶顯示等電路。 130610— 110616（第 15 周） 10 答辯并總結(jié)設(shè)計(jì)工作。 130513— 130528（第 1 12 周） 8 完善設(shè)計(jì)，并撰寫論文。（ 接受中期檢查） 130415— 130428（第 8 周） 6 完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部份。 130318— 130331（第 4 周） 4 繪制硬件電路圖，用 Proteus 驗(yàn)證電路的可行性，編寫程序。 — 130303 2 確定總體設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行方案的可行性論證，并完成開題報(bào)告。 （ 7）要考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)保存、顯示問題。 （ 5）要求小車 自動(dòng)的左右轉(zhuǎn)彎。 （ 3）使用編程語言推薦使用匯編語言或 C 語言編程。 2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 （ 1）用單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)，要有完整的硬件設(shè)計(jì)電原理圖。 （ 4）課題目標(biāo)更著重在于對軟件的設(shè)計(jì)，好的程序不僅節(jié)省硬件資源，而且又不易出現(xiàn)錯(cuò)誤，要求各部份程序可靠地完成設(shè)計(jì)要求。 （ 3）熟練掌握單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境 Keil C51μVision 4及其使用。 （ 2）掌握單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)的編程方法，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。 特此申明。 學(xué) 位 論 文 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車 設(shè)計(jì) 學(xué) 科 專 業(yè)： 電子信息工程 太原工業(yè)學(xué)院 Taiyuan Institute of Technology太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 誠信聲明 本人申明： 本人所提交的畢業(yè)論文 《 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車 設(shè)計(jì) 》的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作、完成的成果，論文中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文 中加以說明；有關(guān)教師、 同學(xué)和其他人員對我的論文的寫作、修訂提出過并為我在論文 中加以采納的意見、建議，均已在 我的致謝辭中加以說明并深致謝意。 本論文 和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名： 年 月 日 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) II 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) 系部： 電子工程系 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號： 092022135 學(xué)生： 譚加加 指導(dǎo)教師（含職稱） ： 樓國紅 （ 副教授 ） 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 郭彩萍 1．設(shè)計(jì)（論文） 的主要任務(wù)及目標(biāo) 課題目標(biāo)： （ 1）通過此次設(shè)計(jì)，熟悉單片機(jī)硬件電路，電源回路、時(shí)鐘回路、復(fù)位電路、鍵盤電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展和 LCD 顯示等方面的知識，加深對單片機(jī)的認(rèn)識和硬件電路的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)編程時(shí)，可用 C 語言或匯編語言或兩者結(jié)合的混合編程來實(shí)現(xiàn)算法。 μV4采用 Windows風(fēng)格界面，集編輯、編譯、程序調(diào)試和仿真于一體，支持匯編語言和 C51 高級語言的程序設(shè)計(jì)，是目前最流行的開發(fā) 51 單片 機(jī)的軟件工具。 （ 5）學(xué)習(xí)使用 Proteus 仿真軟件，并對本系統(tǒng)的軟硬件包括外圍電子器件進(jìn)行總體仿真。 （ 2）建議使用 Keil C51μVision 4 集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。 （ 4）要求小車 自動(dòng)的前進(jìn)。 （ 6）要求小 車自動(dòng)后退。 3．主要參考文獻(xiàn) （ 1） 歐偉明等 .單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx. 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III （ 2）江世明 .基于 Proteus 的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx. （ 3）張靖武等 .單片機(jī)系統(tǒng)的 Proteus 設(shè)計(jì)與仿真 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx. （ 4）張友德 .單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,20xx. （ 5）周明德 .單片機(jī)原理與技術(shù) [M].北京 :人民郵電出版社 ,20xx. （ 6）何 立民 .單片機(jī)高級教程 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,20xx. （ 7） KEIL Software Realtime Kernel. /rtx51, 20xx （ 8）徐愛鈞等 .Keil Cx51 單片機(jī)高級語言編程與 μVision2 應(yīng)用實(shí)踐 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. （ 9）楊振江等 .單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐指導(dǎo) .西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,20xx. 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱資料，復(fù)習(xí)有關(guān)專業(yè)知識， 明確設(shè)計(jì)要求 。 130304— 130317（第 2 周） 3 選定具體實(shí)施方案，設(shè)計(jì)硬件及軟件程序框圖。 130401— 130414（第 6 周） 5 完成硬件設(shè)計(jì) 、程序設(shè)計(jì)并調(diào)試。 130429— 130512（第 10 周） 7 系統(tǒng)總調(diào)，程序整合并根據(jù)實(shí)際效果改進(jìn)電路 。 130529— 130609（第 1 14 周） 9 完善論文，并完成打印裝訂工作，準(zhǔn)備答辯材料 。 110617— 110623（第 16 周） 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) IV 基于步進(jìn)電機(jī)的智能小車 設(shè)計(jì) 摘要 我 本次設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司中的 AT89S51 單 片機(jī)為控制核心，在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對外圍傳感器信號和控制按鍵的檢測，控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速和停止使智能小車可以循著黑線自動(dòng)循跡，碰到障礙物可以合理的避障，探測到金屬可以發(fā)出報(bào)警信號