【正文】 的方波，每個每個下降沿都將觸發(fā)外部中斷，中斷服務子程序中取一個計數(shù)值以確定其周期長度，進而知道它是0是1。中斷采用兩級控制模式，有總開關EA和寄存器中IE單獨的開關(默認是0，即禁止)。定時器1用于超聲波模塊，測定從發(fā)出超聲波到超聲波返回之間經(jīng)過的時間，乘以聲速除以2來得到距離值。AUXR可以設置定時器方式下計數(shù)頻率是等于系統(tǒng)時鐘還是等于1/12系統(tǒng)時鐘。與之相關的特殊功能寄存器有：控制寄存器TCON（其中比較重要的是TF和TR分別是中斷標志和計數(shù)開關，很奇怪的外部中斷的設置IE IT也在該寄存器中）。本系統(tǒng)使用的STC12C5A60S2功能模塊有：定時器0紅外解碼用定時器1超聲波測距用PWM電機調速用P0口數(shù)碼管數(shù)據(jù)位P2_0 P2_1 P2_2 P2_3數(shù)碼管使能P1口連接LED ，顯示小車的不同狀態(tài)外部中斷1紅外解碼用 PCA模塊及其在系統(tǒng)中的應用STC12C5A60S2內(nèi)部集成了兩路可編程計數(shù)器陣列（PCA），每個模塊均有軟件定時器、外部脈沖捕捉、高速脈沖輸出和PWM模塊，也就是說這款單片機有兩路PWM輸出。另一個遺憾就是沒有實現(xiàn)物體的全方位追蹤，只能實現(xiàn)前后方向的直線追蹤，因為要實現(xiàn)轉彎，超聲波傳感器就要求有多個，而且要求有能精確控制角度的PWM舵機，所借的小車轉向角度不能控制，如果購置躲個超聲波傳感器和一個PWM舵機，花費就在300以上，所以我們考慮了一下就放棄了。后來偶然在創(chuàng)新實驗室發(fā)現(xiàn)了另外一個小車，一試之下，發(fā)現(xiàn)這個小車底盤非常好用，本來我們都沒打算在遙控的時候能實現(xiàn)轉彎功能，因為用PWM控制的舵機太貴了，后來車上竟然發(fā)現(xiàn)了小的轉向電機，我們眼前一亮，正好電機驅動可以驅動兩路電機，就把ENB輸入與5v短路，在用兩個I/0直接控制這個簡陋的“舵機”，陰差陽錯的實現(xiàn)了遙控模式下的轉彎功能。最小系統(tǒng)板可以兼容MCS51系列單片機里的多種型號，我們沒用自帶的52RC而是采用了其中比較高端的STC12C5A60S2，（其實也就10塊錢）它的指令執(zhí)行周期更短，有AD、PCA模塊（可以工作在PWM方式）、而且定時器、中斷等與傳統(tǒng)的8051基本兼容，非常容易掌握，也很適合小車的實時控制。超聲波模塊就沒有疑問了，就算知道硬件電路圖，買了器件其實在缺少相關設備的情況下調試起來也是非常困難的，我們經(jīng)過貨比三家，選了一個實用又比較實惠的模塊。電機驅動模塊更給力。在按照電路圖焊接的過程中相當費時費力費神，購置上述器件的花費也在30塊錢以上，有些器件如電阻電容很便宜，不能單個購買，但是買多了又很浪費。從經(jīng)濟方面考慮，最后算起來反而是購買比較便宜，量產(chǎn)的PCB電路有時是相當實惠的。盡管硬件的焊接、調試其實也是一個比較有意思的過程，但是圍著一個已經(jīng)驗證過功能電路團團轉沒有太大價值，而且我們這次生產(chǎn)實習的時間只有一個周多些，而且實驗條件太有限，沒有固定的實驗室，甚至連示波器、直流電源、萬用表、焊槍、螺絲刀等基本的實驗條件都不能保證?？刂葡到y(tǒng)方框圖： 超聲波測距追蹤： 三、元器件選擇我們做的小車所用到的器件模塊除了7805芯片穩(wěn)壓和一些基本的開關電路，主要的模塊如單片機最小系統(tǒng)（含紅外、數(shù)碼管、LED電路）、超聲波模塊、電機驅動模塊均是從網(wǎng)上購買。按右三角鍵進入紅外遙控模式，可以遙控小車前進、后退、左轉、右轉、剎停。這是一個發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，樂趣也正在于此，我們相信一切問題皆有解決的方法，我們隊員四個克服種種困難最終實現(xiàn)了既定的系統(tǒng)的功能，并且在找到帶有舵機新車后添加了轉彎功能，實在是意外之喜。在網(wǎng)上選購單片機最小系統(tǒng)的時候，發(fā)現(xiàn)有一家商鋪的最小系統(tǒng)上集成了紅外模塊，就想著不要浪費了，就萌生了做遙控車的想法，這樣系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩個功能一個是類似于“光影魔術手”一樣的物體追蹤功能，一個是遙控運行功能。 附錄程序 目錄 一、 前言二、 小車功能三、 元器件選擇四、 I/O分配及硬件連接簡圖五、 相關模塊、算法六、 系統(tǒng)框圖七、 調試過程八、 小車圖片資料九、 講座所感十、 實習總結 一、 前言感謝生產(chǎn)實習能給我們這次實現(xiàn)自己想法的機會，雖然實驗條件異常簡陋、資金投入非常有限，總體感覺我的隊友們灰常灰常給力啊,我感覺我是抱到大腿了王威，夏青、峰哥，團隊氣氛非常好，大家一起討論，一起分工研究模塊，最后一起解決問題調試程序，而且是不同的組合在不同階段解決了不同的問題，大家精誠合作，各顯身手，在奮戰(zhàn)中給大三學年畫上了圓滿的句號。之前我們本來商量是不是可以拿往年電子設計大賽的題目過來做，如果難度太大就算只實現(xiàn)一部分功能也算是成功完成了，結果研究一天后發(fā)現(xiàn)電子設計大賽的題目需要很長時間的知識積累啊，基本上都是準備一個月以上然后開工的，后來王威提議要不我們做個小車吧，超聲波測距實現(xiàn)自動物體追蹤，控制核心采用單片機，傳感器采用廣泛用于避障和測距的超聲波傳感器，前進和后退用普通伺服電機和電機驅動模塊實現(xiàn)。組隊之后，我們一起討論，從原理上進行可行性分析，最后一致討論通過，然后就分組從網(wǎng)上搜集相關的資料，最后周一在淘寶上確定并購買了相關的器件，周三上午收到元器件，下午我們從零開始熟悉開發(fā)環(huán)境keil uvision翻看器件的技術文檔、搞懂模塊原理及使用方法、模塊的編程調試、系統(tǒng)功能編程調試、系統(tǒng)程序整合、裝車、系統(tǒng)功能優(yōu)化。 二、 小車具體功能小車系統(tǒng)功能簡述接通電源后，按下開機鍵，小車進入模式選擇狀態(tài)，按左三角鍵進入（超聲波）物體追蹤模式，小車可以與物體始終保持設定的距離，實現(xiàn)與手（或其它物體）同步運動，即小車隨物體一起前進后退、加速減速，同時顯示當下距離值。在兩個模式下按關機鍵，可以終止當前模式，重新選擇功能，終止當前模式后按關機鍵，徹底關機，必須按開機鍵系統(tǒng)才能重新工作。主要原因是我們電路設計能力還不足，現(xiàn)在還不是擁有設計電路能力的那個人，那如果是找到別人設計好的電路圖然后自己買元件焊接，那么硬件電路其實就是一個體力活，失去了創(chuàng)新的意義。我們要在短時間內(nèi)實現(xiàn)更高的功能，就必須向硬件電路“借力”，把主要的經(jīng)歷放在軟件調試上，硬件是“死”的，而可以把更多的想法諸如到軟件中讓單片機執(zhí)行，以實現(xiàn)我們所要的功能，享受其中的樂趣。如果單買單片機、面包板、LED、數(shù)碼管、和一些諸如RS232 電平轉換芯片、紅外發(fā)射器、接收管等等。而網(wǎng)購的最小系統(tǒng)板花費40元（雖然我們原來只想要最簡單的有下載口的最小系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了這個之后覺得劃算就買了），上面已經(jīng)將單片機（可插拔）、LED、數(shù)碼管、紅外模塊集成，而且做好了USB下載口，并贈送了開發(fā)環(huán)境和相關例程、下載線。我們本打算用兩片7960芯片自己焊接驅動模塊，然后用2576給單片機和超聲波模塊做穩(wěn)壓電源，這樣的花費是相當大的，一片7960就要15塊錢，2576的價格也在5元左右，這樣整個下來就得50塊錢左右，我們在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了這個用L298N制作的電機驅動模塊，它不但可以同時驅動兩個伺服電機，還擁有一個5v穩(wěn)壓輸出，還有PWM和全整流兩種工作模式，價格是35元，所以我們果斷買下了。這樣硬件電路置備妥當購置完備了，最小系統(tǒng)板、超聲波模塊、電機驅動模塊、7805穩(wěn)壓芯片、4節(jié)干電池盒、由于資金限制，我們向智能汽車實驗室借用了一個廢舊電池（7v左右，與干電池串聯(lián)使用）、電子設計留下的廢舊車底盤。小車本來我們想用三樓智能小車實驗室廢棄的小車底座，就是一個小車底座加上電機，只能簡單的實現(xiàn)車的直線前進后退。，我們的舊電池很明顯力不從心，導致出現(xiàn)了很多意外問題，耽誤了不少進度，后來用舊電池與干電池串聯(lián)供電，單片機采用7805單獨穩(wěn)壓供電，雖然問題有點緩解，還是顯得不夠給力，新電池又比較貴，我們及將就著用了，這也是系統(tǒng)設計的一大遺憾。 四、I/O分配及硬件連接簡圖 I/O分配如下：IO功能頭文件定義IO功能頭文件定義P1^1超聲波發(fā)送使能端口TXP0^0電機正反轉控制In1P1^2超聲波接收檢測端口RXP0^1電機正反轉控制In2P1^3PWM輸出無P0^2轉向控制In3P1^0正轉標志位zhengP0^3轉向控制In4P1^7反轉標志位FanP1^4剎停標志位TingP0數(shù)碼管數(shù)據(jù)端口 無P1^5左右轉向標志位、系統(tǒng)開關標志位無P2^03數(shù)碼管驅動無P1^6同上無（注：最小系統(tǒng)板上P1口連接了LED） 系統(tǒng)硬件連接簡圖： 五、相關模塊、算法 ：型號STC12C5A60S2，選用此型號的重要原因是它自帶PWM功能，不同占空比的方波給L298N驅動芯片后能對電機實現(xiàn)調速。（我們只用了一路，P1^3）.定時器模塊及其在系統(tǒng)當中的應用STC12C5A60S2擁有4個定時器模塊，其中定時器0和1與傳統(tǒng)的8051完全兼容（意思就是不光用法，連相關寄存器的地址也一樣，這樣開發(fā)環(huán)境中的52RC的頭文件還是可以使用的），每個模塊均可工作在定時器和計數(shù)器模式（通過P3^4,P3^5輸入脈沖），定時器有四種工作方式：16位定時計數(shù)、13位定時計數(shù)、8位自動重裝、兩個8位計數(shù)。工作模式設置寄存器TMOD（可以設置定時器還是計數(shù)器，工作于哪個方式？）TL,TH中裝著當前計數(shù)值，非常重要。系統(tǒng)中用到了定時器0和1，定時器0用于紅外模塊，通過外部中斷測定信號周期（TL0/TH0）以確定其攜帶的信息是0還是1。 中斷模塊及其在系統(tǒng)中的應用中斷是CPU處理外界緊急事件的機制，STC12C5A60S2擁有10個中斷源，它們有規(guī)定好的優(yōu)先級，有中斷嵌套機制，可以對中斷進行允許和屏蔽。10個中斷中常用的是：定時器0、1；兩個外部中斷（P3^2/P3^3）、AD中斷、串口中斷，他們都有規(guī)定好的中斷向量地址，使用那個中斷就將總開關打開，在IE中將專用開關打開，對應中斷號interrupt x編寫中斷服務子程序（不用聲明）。IO模塊及其在系統(tǒng)中的應用。2v以上為高電平，每個口的驅動能力都在20mA以上。(數(shù)碼管的使用是先用P0口發(fā)送8位譯碼數(shù)據(jù)，然后用P2口發(fā)送4位控制信號，點亮四個數(shù)碼管中的一個，LED與P1口直接連接，低電平的時候點亮LED，而且具有自保持功能)。工作時：當TX端口收到一個持續(xù)時間在10us以上的脈沖，超聲波模塊將發(fā)射一組特定超聲波，并RX置1超聲波遇到障礙物反射回來，當接收裝置收到反射回來的信號，將RX置0。 電機驅動模塊（含PWM算法）電機驅動模塊采用L298N元件，同時IN1和IN2可以控制out1和Out2所接電機的正反轉，IN3和IN4可以控制out3和ou4所接電機的正反轉。其中ena和enb可以控制輸出的電流大小，若用短路帽與+5v短接，則是全整流，若與PWM線連接則使用占空比整流。IN3和IN4控制轉向電機，使用ENB和5v短接。PCA模塊的時鐘源可以選擇是來自于系統(tǒng)時鐘的幾分頻還是來源于定時器，系統(tǒng)中采用了1/12的系統(tǒng)時鐘源頻率。PWM的占空比調節(jié)是比較器的作用，當計數(shù)值CL小于設定值CCAPnL時（單片機的計數(shù)與定時器均是加計數(shù)）輸出為低電平，當計數(shù)值超過時，輸出高電平，所以我們可以通過設置CCAPnL來改變占空比。與之相關的特殊功能寄存器寄存器有CCON、COMD、CCAPM0、CCAP0L、CCAP0H.。對該模塊進行初始化，程序中改變占空比用pwm_set()給CCAP0H和CCAP0L賦不同值，用于驅動電機。 紅外解碼遙控模塊 紅外遙控中我們買的遙控器采用HT6221遙控器芯片 解碼的關鍵是如何識別0、1，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)0、不同的是高電平的寬度不同 ，, ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別0和1，反之則為1。+ /2= 。紅外發(fā)射器將按鍵碼按0和1調制成不同周期長度的紅外波形，紅外接收頭將這些波形接收后調制成不同周期長度的方波，每個每個下降沿都將觸發(fā)外部中斷，中斷服務子程序中取一個計數(shù)值以確定其周期長度，進而知道它是0是1。 其中我們用到的鍵碼有： 按鍵功能鍵碼按鍵功能鍵碼開機系統(tǒng)開0x09右箭頭右轉0x1e聲音開關系統(tǒng)關0x03Ok鍵舵機擺正0x05上箭頭前進0x0e左三角紅外模式0x0c下箭頭后退0x1a右三角物體追蹤0x02左箭頭左轉0x0aPause鍵剎停0x54PID算法 ：Pout(t)=Kp*e(t)+Ki*Σe(t)+Kd*(e(t)e(t1))； 2. 基本偏差e(t),表示當前測量值與設定目標間的差，設定目標是被減數(shù)，結果可以是