【正文】 停 止 驅(qū) 動 電 機(jī) 模 塊 程 序 開 始 NY接 收停 止信 號行運(yùn)機(jī)電 圖 42 驅(qū)動電機(jī)模塊 程序流程圖 表 41 驅(qū)動電機(jī)模塊程序 功能對照表 接 收 真 值 表（前左，后右） 對應(yīng)功能 11 前進(jìn) 00 停車 10 左轉(zhuǎn) 01 右轉(zhuǎn) 顯示模塊 程序流程圖 該程序主要用來 把 18B20所傳過來的溫度值實時顯示 出來。 尋跡模塊 程序流程圖 在用戶沒有對 水缸裝滿和溫度沒到達(dá)上限 時，程序不停的進(jìn)行 水缸水位和溫度 掃描，直到 水位達(dá)到和溫度達(dá)到上限 的時候，程序跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的位置執(zhí)行。 5. 水泵風(fēng)扇模塊 程序：主要用來 控制 一 個 水泵 和 風(fēng)扇 ，實現(xiàn) 噴水、吹風(fēng) 等功能。 3. 顯示模塊主 程序：主要 通過單片機(jī) 用來 顯示實時溫度值 。 1. 尋跡模塊 主 程序：由 是否遇到黑線產(chǎn)生信號的操作，信號返回到單片機(jī)，再通過單片機(jī) 來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 對于一個完整控制系統(tǒng)來說，除了要有一個完整的硬件控制以外，還應(yīng)該有一個能充分發(fā)揮硬件功能的軟件系統(tǒng)來支持它，本章將詳細(xì)介紹 尋跡模塊 、 電機(jī)驅(qū)動 、 顯示模塊 、 溫度 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方法。采用的是 L298N。 綜上考慮，我們選擇了方案 2。 對于車架材料的選擇，我們經(jīng)過比較選擇了有機(jī)玻璃。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過 低而使左右兩驅(qū)動輪驅(qū)動力不夠的情況。 在安裝時我 保證兩個驅(qū)動電機(jī)同軸。即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流 減速 電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動， 車體前 部裝一個萬向輪。 方案 2：自己制作電動車。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 而且這種電動車一般都價格不菲。其次，這種電動車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn) 90 度甚至 180 度的彎角。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動電路。 7） 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間 200MS（典型值） 8） 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)。 溫度 系統(tǒng)設(shè) 計 本控制系統(tǒng) 采 用 18B20溫度傳感器。 2) 動態(tài)顯示 如果要在同一時刻顯示不同的字符，從電路上看，這是辦不到的。 1) 靜態(tài)顯示 所謂靜態(tài)顯示，就是在同一時刻只能顯示一種字符，或者說被顯示的字符在同一時刻是穩(wěn)定不變的。它使哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 用了 8 個 LED 發(fā) 光二極管，其中 7 個用于顯示字符， 1 個用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通稱之為 7 段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 綜上考慮，我 選擇了方案 2。 方案 2：使用 CD4511 芯片 直接與四位一體的七段 數(shù)碼共陰 管相連，優(yōu)點(diǎn)只占用八個數(shù)據(jù)口，四個片選口，四個段碼值口。需要八個段碼口接上拉電阻和三級管放大。 但 蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便 ， 綜上考慮，我 選擇了方案 1。 方案 3： 采用 12V蓄電池為 直流電機(jī) 供電 ，將 12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。 鋰 電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因此，這種方案比較可行。并且電池的價格比較低 。 驅(qū)動電路的設(shè)計如圖 323 所示： 圖 323 驅(qū)動電機(jī)模塊 原理圖 電源 系統(tǒng) 方案 設(shè)計 由于本系統(tǒng)需要電池供電，我 考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 方案 2：對于直流電機(jī)用分立元件 構(gòu)成驅(qū)動電路。 L298N 是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。因此我選擇此電路作為我的傳感器檢測與調(diào)理電路 。 圖 3222 光電對管檢測電路 2 在圖 3222 中，可調(diào)電阻 R3 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。究其原因，是因為光敏三極管和三極管 VT1 導(dǎo)通時的導(dǎo)通電流較大。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實現(xiàn)良好的輸出波形。 VT1 在該電路中起到濾波整形的作用。 該 設(shè)計的 尋跡 原理 圖 322如 下所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 322 尋跡模塊 原理 圖 用 光電對管電路的設(shè)計 我 設(shè)計并論證了兩種光電對管檢測及調(diào)理電路，電路原理圖分別如3221 和圖 3222 所示 ： 圖 3221 光電對管檢測電路 1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 3221 所示電路中， R1 起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射 回來時，光電對管中的三極管導(dǎo)通， R2 的上端變?yōu)楦唠娖?，此時 VT1 飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。 因此我 選擇了方案 3。 當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。 內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。 RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本 能夠滿足要求，但是工作不夠穩(wěn)定，且容易受外界光線的影響，因此我 放棄了這個方案。 方案 2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。 但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。 尋跡 系統(tǒng) 方案 設(shè)計 這里的尋 跡是 指小車在 地板上，尋著黑 線行走，通常采取的方法是 以下三種方案 。 5. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，持續(xù)給出 RST 引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。 表 31 P3 口各功能對照表 P3 . 2P3 . 3位 線 引 腳 第 二 功 能P3 . 01 0 R X D （ 串 行 輸 入 口 ）P3 . 11 1 T X D （ 串 行 輸 出 口 ）1 2 I N T0（ 外 部 中 斷 0 ）1 3 I N T1（ 外 部 中 斷 1 ）P3 . 41 4 T0（ 定 時 器 0 的 計 數(shù) 輸 入 ）P3 . 51 5 T1（ 定 時 器 1 的 計 數(shù) 輸 入 ）1 6 W R （ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 寫 脈 沖 ）1 7 R D （ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 讀 脈 沖 ）位 線 引 腳 第 二 功 能（ 串 行 輸 入 口 ）（ 串 行 輸 出 口 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 寫 脈 沖 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 讀 脈 沖 ）位 線位 線 引 腳引 腳 第 二 功 能第 二 功 能（ 串 行 輸 入 口 ）（ 串 行 輸 入 口 ）（ 串 行 輸 出 口 ）（ 串 行 輸 出 口 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 外 部 中 斷 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 定 時 器 的 計 數(shù) 輸 入 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 寫 脈 沖 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 寫 脈 沖 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 讀 脈 沖 ）（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 讀 脈 沖 ）P3 . 7P3 . 6 4. RST：復(fù)位輸入。 P3 口（ ～ ）： 為內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙 向 I/O 口， P3 口除了作為一般的 I/O 口使用之外，每個引腳都具有第二功能。 P2 口（ ～ ）： 它為一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口， P2口的驅(qū)動能力也為 4 個 LSTTL 負(fù)載。 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R ST / V PDR X D / P3 . 0TX D / P3 .1IN T 0 / P 3 . 2IN T 1 / P 3 . 3T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5WR / P3 . 6RD / P 3 . 7X TA L2X TA L112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262521222324V CCP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / V ppA LE / PR O GPS ENP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0GNDAT 89 C 52哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 3. P0 口（ ～ ）： 該 端口為漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向口，它為外部低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線復(fù)用端口，驅(qū)動能力為 8 個 LSTTL 負(fù)載。 AT89C52 芯片的 40 個引腳功能為： 1. Vcc：電源電壓。空閑模式下 ， CPU暫停工作 ,而 RAM定時計數(shù)器串行口 ，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作 ， 掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù) ， 停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 時 鐘 源 系 統(tǒng) 總 線 T0 T1 P 0 P 1 P 2 P 3 T X D R X D I N T0 I N T1 C P U時 鐘 電 路并 行 端 口串 行 端 口 中 斷 系 統(tǒng)S F R 和 R A MR O M定 時 / 計 數(shù) 器 圖 32 AT89C52 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu) AT89C52 具有如下特點(diǎn)： 40 個引腳 ， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器 ，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷 ， 2 個16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口 ， 看門狗（ WDT）電路 ， 片內(nèi)時鐘振蕩器。 （ 8）內(nèi)部時鐘電路。 （ 6）一個串行端口，用于數(shù)據(jù)的串行通信。 （ 4）兩個定時 /計數(shù)器 T0、 T1，可用作定時器，也可用以 對外部脈沖進(jìn)行計 數(shù)。 （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR。設(shè)計本著應(yīng)用性，因此選擇 AT89C52單片機(jī)作為本控制系統(tǒng)的中央處理器。 硬件設(shè)計及主控芯片介紹 在智能尋跡滅火 小車控制系統(tǒng)的設(shè)計中，共用了 一片 AT89C52 單片機(jī)作為本控制系統(tǒng)的主控芯片，硬件設(shè)計模塊共分為： 尋跡模塊、電機(jī) 、風(fēng)扇水泵 驅(qū)動 模塊、電源模塊、顯示模塊、溫度 模塊 、水泵風(fēng)扇模塊 。當(dāng)產(chǎn)生信號驅(qū)動小車前進(jìn)時，是 通 過 尋跡模塊里的RPR220 是否尋到黑線產(chǎn)生的 電平 信號返回到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)計AT89C52 主控芯片 溫度模塊 顯示模塊 報警 尋跡 模塊 檢測水位 驅(qū)動電機(jī) 模塊 水泵 風(fēng)扇 模塊 ~ ~ ~ ~ ~ ~ P2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 的 要求 做出相應(yīng)的判斷送給電機(jī)驅(qū)動模塊，讓小車 來實現(xiàn) 前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車等 基本 功能。 首先單片機(jī)根據(jù)檢測水位及溫度是否到達(dá)上限的信號，來判斷小車是否前進(jìn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件設(shè)計框圖 本控制系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 31 如下所示： 圖 31 硬件設(shè)計框圖 在 智能尋跡滅火 小 車控制系統(tǒng)的設(shè)計中， 以 AT89C52 為核心， 用了兩片L298N，一片用于驅(qū)動兩個減速電機(jī) ， 一片用于驅(qū)動水泵和風(fēng)扇。 再一次運(yùn)行。小車開始尋跡返回。 到達(dá)指定地點(diǎn)時，小車停止，啟動風(fēng)扇和水泵，開哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）