【正文】 化結構，由主程序﹑障礙物報警子程序 、 顯示子程序 、躲避障礙物子程序構成。 (4)模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用。 (2)程序的易讀性好。所謂“模塊”，實質上就是能完成一定功能，并相對獨立的程序段，這種程序設計方法稱為模塊程序設計法 [14]。 為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。數(shù)畢業(yè)設計說明書（論文） 16 據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換等。對于本系統(tǒng)，軟件也占有重要的地位。在進行微機控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設計應用程序。 圖 10 報警電路 4 軟件設計 系統(tǒng)軟件設計說明 程序設計 (Programming)是指設計、編制、調試程序的方法和過程。 電路圖如圖10所 示： 報警電路由一個蜂鳴器，一個 PNP 型三極管接構成。這就是 LCD顯示的基本原理。 LCD1602 液晶顯示器各種圖形的顯示原理線段的顯示：點陣圖形式液晶由 M N 個顯示單元組成，假設 LCD顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8列對應 1字節(jié)的 8 位，即每行由 16字節(jié)，共 16 8=128 個點組成，屏上 64 16 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相 應位置的亮暗對應。 畢業(yè)設計說明書（論文） 15 (6)第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 (5)第 5腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 (3)第 3腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。 圖 9 顯示電路 該電路用到 2 行 16 個字的 DM162 液晶模塊，它采用標準的 14 腳接口， 其中： (1)第 1腳： VSS 為地電源。 因此，本設計采用方案二 本設計采用 LCD1602 顯示，其與單片 機的連接方式如圖 9 所示。目前已廣泛應用在各種顯示領域。 LCD 廣泛應用于微型計算機控制系統(tǒng)中。缺點是只能顯示 0～ 9 的數(shù) 字和一些簡單的字符，電路設計繁鎖，且占用空間。 在系統(tǒng)中要用到多只 LED 數(shù)碼管進行動態(tài)顯示即可達到要求。按 /CE鍵復位為第一段。這時的 /M2 有效成為快進選段鍵，每按一下 /M2 即向后移動一段，例如現(xiàn)在按了三下 /M2，再按 /M1 就放音第四段。在放音時（ /RE=1）有兩種狀態(tài)， /M8 置 1 為串行順序控制方式，按一下 /M1 即放音第一段，再按一下即放第二段，如此順序逐段放音，到最后一段結束時即停止放音，必須按一下 CE 鍵復位 ，然后再按 /M1 鍵就可以又從第一段放音。將全功能應用電路板上撥碼開關的第 2位開關向下?lián)?，?3位開關向上撥，第 4 位開關向上撥，將撥碼開關的第 1位置向上撥進入錄音模式，按住 /M1 即開始錄第一段，松鍵即停止。 串行控制方式用到的鍵要少得多 ，它僅需要一、二個鍵來控制所有的語音段錄放，而且段數(shù)可以足夠多，每段也沒有時間限制。 如圖 8所示 總的來說工作方式分為串行控制和并行控制兩種，由芯片 MSEL1（ 24腳）、MSEL2（ 25 腳）、 /M8（ 9 腳）的設置來實現(xiàn)。 APR9600 的電性能參數(shù)：電源電壓 ，靜態(tài)電流 1uA ，工作電流 25mA。 語音播報 系統(tǒng)設計 本系統(tǒng)采用的 APR9600 語音芯片 ，有關芯片介紹： APR9600 語音芯片 一款音質好、噪音低、不怕斷電、可反復錄放的新型語音電路，單片電路可錄放 3260 秒，串行控制時可分 256 段以上，并行控制時最大可分 8段。 因此，當超聲發(fā)射電路由 LM555 產(chǎn)生 40KHz 方波來起振超聲波發(fā)射探頭，使其發(fā)射超聲波 ，如智能電動小車前方遇到障礙物時，此超聲波信號被障礙物反射回來，超聲波 接收電路接收到超聲波信號（為正弦波信號）后輸入到比較器LM393 使其調整為方波輸出到 LM2907N， LM2907N 芯片會把此方波信號的頻率轉化為對應電壓值，當此電壓值大于由 4 號引腳輸入的門電壓時， LM2907N 的 8號引腳輸出低電平， LED 處于發(fā)光狀態(tài)。內部比較器的 4 腳電壓為 Vop+輸入電壓，它是電阻 R（ 51KΩ ）上的電壓，這個電壓和頻率有關的。 圖 7 LM2907N 原理框圖 將 LM2907N 的 8 腳接到單片機輸入口。 12 腳為接地端（ GND） 。 8 腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源（ UC）。 4 腳（ IN+）和 10 腳（ UF1）為運算放大器的輸入端。 腳接充電泵的定時電容（ C1）。%； 具有保護電路，不會受高于 Vcc 值或低于地參考點輸入信號的損傷； 在零頻率輸入時， LM2907N 的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調節(jié)； 當輸入頻率達到或超過某一給定值時，可將輸出用于驅動繼電器、指示燈等負載。 信號處理電路使用集成電路 LM2907N，它原是測量轉速用的 IC,其內部有 F/V轉換器和比 較器 、充電泵、高增益運算放大器， 它的輸出要求有一定頻率的信號，能將頻率信號轉換為直流電壓信號。 選頻放大電路的作用是僅允許一定頻率的信號通過并放大，而其他頻率的信號將被阻斷或衰減。電容決定其鎖定帶寬。 圖 6 超聲波接受電路 接收探頭 將超聲波調制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，?jīng)運算放大器兩極放大后加至 LM567。 放大后的交流信號經(jīng) LM567 鎖相環(huán)鎖定后 向 CPU 發(fā)中斷申請。由于是倒車雷達系統(tǒng)所畢業(yè)設計說明書（論文） 11 測距離在兩米左右所以采用兩級放大，用 LF353 實現(xiàn)。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對應的型號，關鍵是頻率要一致，本設計采用發(fā)生端同型號的壓電式超聲波傳感器，否則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無法接收。 7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒有接收信號時該端輸出為高電平，有信號時則會下降。例如，取 R=200kΩ時， fn≈ 42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈ 38kHz。 4腳：接地端。但 C 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R=， C=μ F。 2腳：該腳與 GND之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。 由于 38KHZ 的紅外線頻率與 40KHZ 的超聲波振蕩頻率相近，并且外圍電路簡單，故選用 CX20216A 芯片作為超聲波接收電路的主體。當 R超聲波接收頭感應到超聲波回波的時候，輸出就會從高電平變?yōu)榈碗娖剑a(chǎn)生一個下降沿觸發(fā)信 號。實驗證明用 CX20216A接收超聲波 (無信號時輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。 集成塊 CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結構上稍有不同，使用時應分清器件上的標志。超聲波換能器內部有兩個壓電晶片和一個換能板。上位電阻 R1O、 R11一方面可以提高反向器 CD4069輸出高電平的 驅動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振畢業(yè)設計說明書（論文） 10 蕩時間。 超聲波發(fā)射電路 超聲發(fā)射電路由 CD4069 電 路組成，振蕩電路的頻率可以調整， R18 通常是1k,可以將接受超聲傳感器的輸出電壓調至最大 .如圖 5所示： 圖 5 超聲波發(fā)射電路 發(fā)射電路主要由反相器 CD4069和超聲波發(fā)射換能器 T構成，單片機 輸出的 40kHz的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應用。 超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩，其頻率超過 20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播， 其傳播速度不同。超聲波碰到雜質或分界面會產(chǎn)生顯著反射，形成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。 這樣不但能準確完成測量，而且能避免電路的復雜性 . 同時， 超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。聲波遇到障礙物反射回來 。 測距的公式表示為： L=C T 式中 L為測量的距離長度； C 為超聲波在空氣中的傳播速度； T 為測量距離傳播的時間差 (T 為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半 )。 超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。超聲波在空氣中的傳播速度在溫度為 20oC 時約為345m/s，根 據(jù)計時器記錄的時間△ t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即： s=345△ t/2。 超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內，當探測到障礙物時，超聲波傳感器給出脈沖信號至單片機，單片機檢測到該信號后，調整小車的方向，以控制小車準確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉彎而導致的盲目方向控制。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤；范圍 過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。若沒有收到信號就重新發(fā)射信號一次，直到收到脈沖信號，計數(shù)器停止計數(shù)。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/ s，根據(jù)計時器記錄的時間 t ，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 s，即 s=340 t/2， 這就是常用的時差法測距。該電路分為超聲發(fā)射電路，超聲接收電路和信號處理電路。 方案二 : 采用超 聲波探測障礙物。 障礙物檢測電路設計 方案一 :采用激光傳感器探測障礙物?？刂破湎蜃筠D。 如果左方向偏離，則右側的探頭就會檢測到障礙物，把信號傳送到單片機，進行處理校正。 為了 保證小車沿一邊行駛，采用了兩個檢測器并行排列，左右方向都可以進行控制，控制精度得以提高。將檢測到的信號送到單片機 I/O口，當 I/O 口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的障礙物引導線吸收了，表明小車處在障礙物的引導線上；同理，當I/O 口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。 當小車在行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號， 經(jīng) 反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，光敏三極管將導通， 輸出低電平，經(jīng) LM306電壓比較器送單片機控制。該電路包括一個紅外發(fā)光二極管、一個紅外光敏三極管及其上拉電阻。 所以本設計 采用方案三。它的外圍電路簡單。 采 用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信號進行隔離。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收；如果遇到障礙物則紅外光被吸收，電動小車上的接收管接收不到紅外光。 方案三 : 采用反射式紅外線光電傳感器 。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到障礙物上面時，光線 發(fā)射較弱。 方案二：利用光敏電阻組成光敏探測器。 軌跡電路設計 方案一： 采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。 L293D 芯片中 J16 和 J17 控制左邊電機， J18 和 J19 控制右邊電機。通過單片機的 I/O 輸入改變芯片控制端畢業(yè)設計說明書（論文） 7 的電平，即可以對電機進行正反轉，停止的操作，非常方便，用程序輸入對應的碼值，能夠實現(xiàn)對應的動作，有效控制電機運動。內部包含 4 通道邏輯驅