【正文】 89C51引腳說明AT89C51的引腳說明如下：VCC：供電電壓。AT89C51單片機見圖31。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。設計中采用一片AT89C51單片機來實現(xiàn)所有功能，在軟件方面通過對結構的特殊設計，基本上實現(xiàn)了多任務并發(fā)運行，并且通過軟件的分層結構將功能實現(xiàn)和具體的硬件分離開，這將給后續(xù)的各模塊軟件的設計帶來方便。通過比較，兩種方案都可實現(xiàn)無線遙控功能，不過方案二成本較高，所以選取方案一作為本次設計最終方案。另外，為了方便操作，可以將TX2的5路功能擴展成9功能，即在遙控發(fā)射端可以接9個按鍵。TX2的11腳和12腳之間接的電阻決定振蕩頻率；3腳接地；10腳接35V電源；14腳、1腳、4腳、5腳、6腳分別為5路發(fā)射控制端；9腳為發(fā)射指示端，當有按鍵按下時LED1發(fā)光提示；7腳為帶載波的編碼信號輸出端，即編碼信號已經(jīng)內調制到38KHZ的載波上，該腳的信號通過一個NPN型三極管放大后可直接驅動紅外發(fā)射二極管發(fā)射信號；8腳為不帶載波的編碼信號輸出端。開始時參照了《電子制作》上的一篇論文，使用的是NEC的upd6121，但是后來發(fā)現(xiàn)這種芯片不是很好買到，即所謂的市場貨源不充足，這是電子制作必須考慮的問題，所以放棄了這款芯片，改選HOTEK的HT6221，他們的性能及其外圍電路幾乎相同。方案一：將紅外碼調制成38KHZ的脈沖信號通過紅外發(fā)射二極管將紅外碼發(fā)出。 紅外線模塊方案設計與論證由于在遙控端的按鍵數(shù)目有多個，而紅外通道傳輸?shù)闹荒苁怯?、1組成的串行代碼，所以需要在發(fā)射端對按鍵進行“并串”編碼，在接收端相應的要進行“串并”解碼。方案三：。 電源模塊方案設計與論證方案一：采用實驗室有線電源通過穩(wěn)壓芯片供電，其優(yōu)點是可穩(wěn)定的提供5V電壓，但占用資源過大。通過測試此種方案就能很好的實現(xiàn)小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費。方案三：采用超聲波傳感器置于小車右側，方向與小車前進方向平行，當前方出現(xiàn)障礙物時，超聲波傳感器會收到信號，并將傳給單片機，檢測距離調整在20cm內，即只有在20cm之內有障礙時小車才會做出避讓動作，在這個范圍之外的障礙小車不予處理。方案二：采用二只紅外對管分別置于小車的前端兩側，方向與小車前進方向平行，對小車與障礙物相對距離和方位能作出較為準確的判別和及時反應。 R2L1R1L2圖23 小車底面仰視圖 避障模塊方案設計與論證方案一：采用一只紅外對管置于小車中央?？梢钥闯?，第二級方向傳感器實際是第一級的后備保護，從而提高了小車循跡的可靠性。小車行走時，始終保持黑線在R1和L1這兩個第一級傳感器之間，當小車偏離黑線時，第一級傳感器一旦探測到有黑線，單片機就會按照預先編定的程序發(fā)送指令給小車的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再對小車路徑予以糾正。圖中循跡傳感器共安裝4個，全部在一條直線上。方案三：采用同時在底盤裝設4只紅外對管，進行兩級方向糾正控制，提高其循跡的可靠性。方案二：采用2只紅外對管，分別置于小車車身前軌道的兩側，根據(jù)兩只光電開關接受到白線與黑線的情況來控制小車轉向來調整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關的位置就可以很好的實現(xiàn)循跡的功能。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因為 該部件造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。綜上方案，方案三直觀方便， 是我設計最佳的狀態(tài)顯示方案。方案三：為了能直觀的顯示出小車的各種狀態(tài)，這里使用LCD液晶屏顯示這樣不僅能直觀的顯示出小車的運動狀態(tài)，而且能顯示小車的運動模式。對于本系統(tǒng)來說，由于CPU任務多，時間資源有限，此方案反而會使系統(tǒng)變得復雜而且難以調試。方案二：采用數(shù)碼管動態(tài)顯示，利用視覺暫留效應，通過對數(shù)碼管進行不停的掃描來產生視覺效果。圖22 H橋式電路 顯示模塊方案設計與論證方案一：采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示，一個鎖存器對應一個數(shù)碼管。這種調速方式有調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉等優(yōu)點。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型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉速和方向的控制，電子管的開關速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的 PWM調速技術。線性型驅動的電路結構和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的 H型橋式電路(如圖22)。更主要的問題在于一般的電動機電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案二：采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調節(jié)電動機的分壓，從而達到分壓的目的。根據(jù)這些分析,我選定了AT89C51單片機作為本設計的主控裝置，51單片機具有功能強大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達8K，對于本設計也綽綽有余，更可貴的是51單片機價格非常低廉。因此，這種方案是一種較為理想的方案。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢控制簡單、方便、快捷。為此，我們不采用該種方案，進而提出了第二種設想。同時，CPLD的處理速度非常快，而小車的行進速度不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高，在這一點上，MCU就已經(jīng)可以勝任了。CPLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，可利用VHDL語言進行編寫開發(fā)。 主控系統(tǒng)方案設計與論證根據(jù)設計要求，我認為此設計屬于多輸入量的復雜程序控制問題。根據(jù)設計內容及要求將各個模塊系統(tǒng)組架起來，畫出系統(tǒng)原理框圖，見圖21。3第2章 總體方案設計第2章 總體方案設計 系統(tǒng)原理框圖按照設計要求，系統(tǒng)可以分為以下幾個基本功能模塊：無線遙控模塊、顯示模塊、避障模塊、循跡模塊、顯示模塊、電機驅動模塊以及報警模塊等。其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。本設計主要應用AT89C51芯片作為控制核心，紅外發(fā)送和接收電路、LCD液晶屏顯示、直流電機、光電傳感器、行列式鍵盤相結合的系統(tǒng)。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。 設計意義隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的智能控制系統(tǒng)就是其中之一。該電動車要具備下述功能：（1）能夠接受并識別紅外遙控信號，并根據(jù)此命令動作；（2）具有避障功能，當探測到有障礙物時能夠及時避開；（3）能夠顯示停車、倒車、左轉、右轉等狀態(tài)；（4）能夠按事先設定好的軌跡行走。通過這次畢業(yè)論文及設計，檢驗自己綜合素質和專業(yè)教育的培養(yǎng)效果，并且學會閱讀、利用英文文獻資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，進一步提高對系統(tǒng)設計和撰寫論文的能力。 體驗一個科研項目開發(fā)的全過程，學會單片機開發(fā)應用方法,鍛煉應用能力,動手能力。通過設計培養(yǎng)學生綜合運用四年大學所學知識去分析問題和解決實際問題的能力。希望在以后能在科學技術領域扎根創(chuàng)新，與時俱進，有所成就，撐起IT行業(yè)一片天地，并應用于民生，造福于大眾。在設計中，對紅外遙控、電機控制等技術做些深入了解，真身體驗為什么科學技術才是第一生產力。所以，及時投入精力廣泛開展這方面的研究，無論對技術創(chuàng)新應用，還是社會經(jīng)濟發(fā)展，都有重大的現(xiàn)實意義。我國作為世界電子產品生產大國，可在高科技產品的發(fā)展方面和外國的差距還是有的?，F(xiàn)今智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質成果。紅外遙控玩具車的設計方案第1章 緒論 設計背景及目的 設計背景隨著消費電子技術和自動控制技術等的快速發(fā)展,以及人們生活水平的提高，各種方便于生活的消費電子產品行業(yè)發(fā)展如雨后春筍般，層出不窮。當今市場傳統(tǒng)低科技含量產品比重逐步縮水，而高科技含量的電子產品則蒸蒸日上。其基本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、聲控系統(tǒng)等功能，飛思卡爾智能小車更是走在前列。比如說蘋果公司把產品90%的利潤帶走，而只給制造商留下10%，少部分人拿走了巨額財富，卻要讓數(shù)十萬人再去瓜分那可憐的10%利潤。鑒于國內和國外科技方面發(fā)展較落后的原因，我選擇了紅外遙玩具車為我的畢業(yè)論文題目。也同時希望在設計中使用更多的先進技術且能有效的控制設計成本，使其表現(xiàn)出極高的性價比和極強的市場競爭力。 設計目的直流電機的控制技術是電機控制的最基本技術，本設計目的是通過設計直流電動玩具車，實現(xiàn)兩個直流電機的控制，使小車可按規(guī)定線路和要求行駛。在實踐中檢驗所學知識,從而加強理論與實踐的相結合。本課題設計是具有一定難度的基于單片機的應用系統(tǒng)開發(fā)項目，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。 設計主要內容和要求 設計主要內容設計一個紅外遙控的電動車，使之可按遙控器的控制行走。 設計要求（1）提出合理的方案；（2）繪制小車控制系統(tǒng)原理圖； （3）編寫解碼軟件，調整對紅外信號的解碼，編寫控制軟件實現(xiàn)功能。同時也標志了自動控制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它更讓人類懂得，數(shù)字時代的發(fā)展將改變人類的生活，將加快科學技術的發(fā)展。充分發(fā)揮了單片機的性能。 本章小結 本章主要講述紅外遙控小車所應用的技術目前的發(fā)展背景，闡明這次設計的目的，概括這次設計的主要任務及要求，并表述了紅外遙控小車所代表的時代意義。將系統(tǒng)拆分成以上的這些基本功能模塊后，再根據(jù)各個模塊所要完成的功能分別去設計，也就是按照“逐步求精”的思想去設計本系統(tǒng)，這將使設計工作細化，也有助于制定進度安排。報警模塊主控系統(tǒng)電機驅動模塊遙控接收模塊循跡模塊避障模塊顯示模塊遙控發(fā)射模塊遙控器芯片復位模塊時鐘振蕩模塊電源模塊圖21 系統(tǒng)原理框圖 主要功能模塊方案設計與論證本章節(jié)主要介紹的是主控模塊、電機驅動模塊、循跡模塊、避障模塊、遙控發(fā)射模塊和電源模塊的方案設計與論證，選出最適宜的方案。據(jù)此，擬定了以下兩種方案并進行了綜合的比較論證，具體如下：方案一：選用一片CPLD（如EPM7128LC8415）作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。但CPLD在控制上較單片機有較大的劣勢。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。方案二：采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。針對本設計特點多開關量輸入的復雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長處理多開關量的標準單片機，而不能用精簡I/O口和程序存儲器的小體積單片機，D/A、A/D功能也不必選用。 電機驅動模塊方案設計與論證方案一：采用繼電器對電動機的開或關進行控制,缺點是繼電器的響應時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。但電阻網(wǎng)絡只能實現(xiàn)有級調速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。方案三：采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)下，精確調整電動機轉速?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。此方案雖然軟件設計比較簡單，但是硬件設計相對復雜，并且用數(shù)碼管進行狀態(tài)顯示很不直觀。這樣硬件設計簡單，但軟件設計復雜，并且要占用太多CPU時間。并且用數(shù)碼管顯示不直觀。軟件部分可以直接調用液晶屏對應的顯示子程序，漢字代碼可以在漢字顯示字庫里查詢，直觀方便。 循跡模塊方案設計與論證方案一：采用簡易光電傳感器結合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質影響。故最終未采用該方案。只不過如果小車運動速度過快，由于慣性的緣故，左右只有一級方向控制傳感器的情況下，不能很好地實現(xiàn)循跡功能，有可能跨國黑線，導致整個設計所要求的功能不能很好地實現(xiàn)，故未采納此方案。這4個紅外探測器的具體位置如圖23所示。其中R1與L1 為第一級方向控制傳感器， R2 與L2 為第二級方向控制傳感器。若小車回到了軌道上，即4個探測器都只檢測到白紙，則小車會繼續(xù)行走；若小車由于慣性過大依舊偏離軌道，越出了第一級兩個傳感器的探測范圍，這時第二級動作，再次對小車的運動進行糾正，使之回到正確軌道上去。通過比較，我選擇第三種方案來實現(xiàn)循跡功能。其安裝簡易，也可以檢測到障礙物的存在，但難以確定小車在水平方向上是否會與障礙物相撞，也不易讓小車做出精確的轉向反應。但此方案過于依賴硬件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性，而且置于小車左方的紅外對管用到的幾率很小，所以最終未采用。方案四：采用一只紅外對管置于小車右側。通過比較，我采用方案三。方案二：，但6V的電壓太小不能同時給單片機與與電機供電。所以，我選擇了方案三來實現(xiàn)供電。碼的波特率在收、發(fā)兩端應該是一致的。不過這些工作都由一塊集成電路完成，自己需要做的是搭建外圍電路，當選定一種型號的發(fā)射IC后只要按照它的說明書上的典型電路搭建就可以了。方案二：采用臺灣瑞昱公司生產的專用于遙控車模的CMOS大規(guī)模集成電路TX2/RX2，該編解碼芯片具有5種控制功能，使用方便。接收電路RX2的4腳和5腳之間接的電阻阻值要和TX2的11腳、12腳間的電阻阻值接近，相差在20%之內方可正確的解碼，本設計中這兩個電阻都選用150KΩ；2腳接地；13腳接35V電源；3腳接輸入信號，由一體化紅外接收頭1838輸出的信號需要加一個反向器才是正確的編碼信號；6腳、7腳、10腳、11腳、12腳為5路遙控命令的輸出端，分別和TX2的5路輸入端的