【正文】 少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。第二章 凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A SPCE061A單片機(jī)SPCE061A 是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司推出的一款功能強(qiáng)大的產(chǎn)品。 本文主要研究?jī)?nèi)容本文首先對(duì)智能小車(chē)所涉及到的技術(shù)做了介紹，其中包括單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)融合。另外，智能小車(chē)控制的研究將有助于智能車(chē)輛的研究。早在幾年前，美國(guó)的科學(xué)家就設(shè)計(jì)出了一種雙輪機(jī)器人，人站在上面操控它就可以平穩(wěn)而且任意行駛，該項(xiàng)成果也就成了機(jī)器人平衡控制技術(shù)的典型的應(yīng)用。電子制造業(yè)中的SMT產(chǎn)線上的貼片機(jī)，是機(jī)器人在工業(yè)自動(dòng)化中的一個(gè)應(yīng)用，它利用各種傳感與探測(cè)技術(shù)和智能機(jī)器人結(jié)合來(lái)完成元器件的焊接任務(wù)，這種焊接技術(shù)精度高、集成度高，所以在現(xiàn)在的電子制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展是生產(chǎn)力發(fā)展的必然結(jié)果，也是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，它的發(fā)展勢(shì)必會(huì)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)更多的便利，也會(huì)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展歸功于第二次世界大戰(zhàn)后各國(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，從而推動(dòng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】：?jiǎn)纹瑱C(jī)、SPCE061A、智能小車(chē)、傳感器Design the balance controlling system of robot based on sunplus MCUAbstractNowadays, in many fields of modern society,robots have been widely used, particularly in the intelligent design is based on the 16 bit SPCE061A MCU, the intelligent vehicle called mobile robot , which is drived by two DC motors respectively, can trace precisely by detecting black leading lines on the seesaw. Reflecting infrared sensor TCRT5000, is used to detect black leading line. Tilting sensor SCA60C, is used to detect whether the seesaw is in balance and control the speed of the intelligent vehicle. The LCD can show the angle of inclination detected by SCA60C and translated by SPCE061A. In all, the design can make the intelligent vehicle trace on the seesaw, turn back, turn left, turn right automatically and make the seesaw in balance finally.[Keyword]: MCU, SPCE061A, Intelligent Mini Vehicle, Sensor第一章 緒論 選題背景隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們不斷尋求一種能夠解放人類(lèi)勞動(dòng)的有效方法，代替人們從事復(fù)雜和繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)未知世界的認(rèn)識(shí)和改造?；诹桕?yáng)MCU的機(jī)器人平衡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)蘇州大學(xué) 2010年4月目錄摘要 3第一章 緒論 4 選題背景 4 本設(shè)計(jì)在理論和實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值 4 本文主要研究?jī)?nèi)容 5第二章 凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A 6 SPCE061A單片機(jī) 6 SPCE061A單片機(jī)的性能 6 SPCE061A單片機(jī)的外觀及結(jié)構(gòu) 7 SPCE061A單片機(jī)的輸入/輸出接口 8 SPCE061A 的 I/O 端口結(jié)構(gòu) 8 SPCE061A并行I/O端口控制向量組合 10 SPCE061A 的最小系統(tǒng) 11第三章 傳感器 13 傳感器的原理 13 紅外傳感器 13 傾角傳感器 14第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 17 智能小車(chē) 17 智能小車(chē)硬件組成 18 智能小車(chē)各模塊的選擇 18 控制模塊 18 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊 19 引導(dǎo)檢測(cè)模塊 21 平衡模塊 22 電源及顯示模塊 23第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 24 小車(chē)控制算法 24第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 30 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)條件 30 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 30 智能小車(chē)運(yùn)動(dòng)性能的分析 32結(jié)論 33致謝 34參 考 文 獻(xiàn) 35附錄 36摘要在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器人得到了十分廣泛的應(yīng)用，尤其是機(jī)器人小車(chē)，本設(shè)計(jì)是利用凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A、紅外傳感器電路TCRT5000、傾角傳感器電路SCA60C、LCD顯示電路構(gòu)成的電動(dòng)小車(chē)蹺蹺板系統(tǒng)。其中單片機(jī)最小系統(tǒng)SPCE061A作為檢測(cè)和控制核心，通過(guò)紅外發(fā)射和接收傳感器TCRT5000完成對(duì)智能小車(chē)行進(jìn)路線的控制，用紅外傳感器檢測(cè)到開(kāi)關(guān)信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而發(fā)出相應(yīng)控制指令控制小車(chē)尋線行駛；通過(guò)傾角傳感器電路SCA60C完成蹺蹺板平衡控制，各部分都能實(shí)時(shí)顯示，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)在蹺蹺板上尋找平衡點(diǎn)的智能化。機(jī)器人技術(shù)就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生，而且得到了迅速發(fā)展，它的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合性結(jié)果，同時(shí)，也成為了對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。例如日本，戰(zhàn)后加強(qiáng)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，但是由于日本人力的缺乏，迫切需要一種機(jī)器人來(lái)進(jìn)行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以，日本的機(jī)器人技術(shù)世界領(lǐng)先。 本設(shè)計(jì)在理論和實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值智能小車(chē)，即輪式機(jī)器人，最適合在那些人類(lèi)無(wú)法工作的環(huán)境中工作，它們已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在日常生活中，智能輪式機(jī)器人的應(yīng)用也十分廣泛，日本的一些科技實(shí)力強(qiáng)大的公司已經(jīng)研制出了能夠完成日常生活中的洗碗、清潔等任務(wù)的機(jī)器人，這其中就利用到了機(jī)器人平衡控制技術(shù)。在太空探測(cè)研究領(lǐng)域，智能機(jī)器人小車(chē)的用武之地更是廣泛，類(lèi)似月球車(chē)的智能小車(chē)在太空探測(cè)研究中起到了非常關(guān)鍵的作用，它可以登錄火星等未知星球進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，這些探測(cè)小車(chē)也是機(jī)器人平衡技術(shù)的典型應(yīng)用。智能車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動(dòng)完成將給人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)巨大的影響，能夠提高道路的利用率、降低車(chē)輛的燃油消耗，尤其是在改進(jìn)道路交通安全等方面提供了一種新的解決途徑。本文設(shè)計(jì)的智能小車(chē)自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)采用凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A作為小車(chē)的控制核心，選用紅外傳感器電路TCRT5000來(lái)引導(dǎo)和檢測(cè)小車(chē)的行駛軌道，將檢測(cè)到的信息送往單片機(jī)SPCE061A進(jìn)行處理，從而發(fā)出相應(yīng)的控制指令通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制智能小車(chē)尋線行駛，并采用傾角傳感器電路SCA60C完成對(duì)蹺蹺板的平衡檢測(cè)，讓小車(chē)在蹺蹺板上完成尋找平衡點(diǎn)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平衡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。是繼μ’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。較高的處理速度使μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。因此，我在智能小車(chē)的控制系統(tǒng)中，選用凌陽(yáng)十六位單片機(jī)SPCE061A為核心控制器件。 SPCE061A單片機(jī)的外觀及結(jié)構(gòu)1）: SPCE061A的外觀2）： SPCE061A的結(jié)構(gòu) SPCE061A單片機(jī)的輸入/輸出接口 輸入/輸出接口（也可簡(jiǎn)稱(chēng)為I/O端口）是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的通道。輸出端口負(fù)責(zé)向外界傳送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。并行口線路成本較高，但是傳輸速率也較高；與并行口相比，串行端口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。這兩個(gè)端口的每一位都可通過(guò)編程單獨(dú)定義成輸入或輸出口。在電池供電、追求低耗電的應(yīng)用場(chǎng)合，可以讓CPU進(jìn)入睡眠模式（利用軟件控制）以降低功耗，需要時(shí)才以按鍵來(lái)喚醒CPU，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。 SPCE061A 的 I/O 端口結(jié)構(gòu) SPCE061A提供了位控制結(jié)構(gòu)的I/O端口()，每一位都可以單獨(dú)用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。每3個(gè)對(duì)應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個(gè)控制字，用來(lái)定義相對(duì)應(yīng)I/O端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。如果需要IOA1是帶喚醒功能的懸浮式輸入引腳，則Data、Attribution和Direction的值被設(shè)為“010”。例：設(shè)A口為帶下拉電阻的輸入端口，在連接硬件時(shí)不用再外接下拉電路。 I/O端口控制向量組合DirectionAttributionData功能是否帶召喚醒功能功能描述000下拉*是**帶下拉電阻的輸入引腳001上拉*是**帶上拉電阻的輸入引腳010懸浮是**懸浮式輸入引腳011懸浮否懸浮式輸入引腳***100高電平輸出（帶數(shù)據(jù)反相器）否帶數(shù)據(jù)反相器的高電平輸出（當(dāng)向數(shù)據(jù)位寫(xiě)入“0”時(shí)輸出“1”）101低電平輸出（帶數(shù)據(jù)反相器）否帶數(shù)據(jù)反相器的低電平輸出（當(dāng)向數(shù)據(jù)位寫(xiě)入“1”時(shí)輸出“0”）110低電平輸出否帶數(shù)據(jù)寄存器的低電平輸出（無(wú)數(shù)據(jù)反相功能）111高電平輸出否帶數(shù)據(jù)的寄存器的高電平輸出（無(wú)數(shù)據(jù)反相功能）注： （1）* ： 端口位預(yù)設(shè)為帶下拉電阻的輸入引腳； （2）** ： 只有當(dāng)IOA [7 ~ 0]內(nèi)位的控制字為000，001和010時(shí)， 相對(duì)應(yīng)位才具有喚醒的功能；（3）***： 懸浮輸入作為ADC IOA[6 ~ 0] 的輸入。當(dāng)A口處于輸入狀態(tài)時(shí)，讀出是讀A口引腳電平狀態(tài)； 寫(xiě)入是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入A端口的數(shù)據(jù)寄存器。 P_IOA_Buffer (讀/寫(xiě)) (7001H)： A端口的數(shù)據(jù)向量單元，用于向數(shù)據(jù)向量寄存器寫(xiě)入或從該寄存器讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)A口處于輸出狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入輸出數(shù)據(jù)到A端口的數(shù)據(jù)寄存器。假設(shè)IOA[0]作為輸出，并去接LED陽(yáng)極 (LED陰極接地)。在某些需要較大驅(qū)動(dòng)能力的LED而言，LED會(huì)亮，但I(xiàn)OA[0]會(huì)被拉到一個(gè)很低的值。讀回的意義是方便做其它的IO運(yùn)算。Dir位決定了端口位的輸入/輸出方向：即‘0’為輸入，‘1’為輸出。 P_IOA_Latch(讀)(7004H)：讀該單元以鎖存A端口上的輸入數(shù)據(jù)，用于進(jìn)入睡眠狀態(tài)前的觸鍵喚醒功能的啟動(dòng)。當(dāng)B口處于輸入狀態(tài)時(shí)，讀出是讀B口引腳電平狀態(tài)； 寫(xiě)入是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入B端口的數(shù)據(jù)寄存器。 P_IOB_Buffer(讀/寫(xiě))(7006H)：B端口的數(shù)據(jù)向量單元，用于向數(shù)據(jù)寄存器寫(xiě)入或從該寄存器內(nèi)讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)B口處于輸出狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)到B端口的數(shù)據(jù)寄存器。‘0’為輸入，‘1’為輸出。 SPCE061A 的最小系統(tǒng)SPCE061A的最小系統(tǒng)是在OSC0、OSC1端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作。它獲取的信息，可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，而轉(zhuǎn)換后的信息也有各種形式。在一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先要由傳感器檢測(cè)到信號(hào)，才能進(jìn)行自動(dòng)控制。光電器件是光能與電能相互轉(zhuǎn)換的器件。近年來(lái)，利用光電器件制成的紅外遙控器己在家用電器中得到廣泛應(yīng)用。發(fā)光器件能把電能轉(zhuǎn)換成光能的器件，其中包括發(fā)可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光。不可見(jiàn)發(fā)光二極管為紅外發(fā)光二極管。 紅外傳感器紅外傳感器對(duì)紅外線敏感。在智能小車(chē)中，需要用光測(cè)量一段距離來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，就可以使用紅外線。紅外傳感器的電阻隨著投射在其上面光強(qiáng)的變化而變化。光強(qiáng)越大，電阻就越小，相應(yīng)流過(guò)的電流就越大，結(jié)果壓降就越小。兩種常用的測(cè)量方法是