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畢業(yè)設(shè)計(jì)-智能玩具車系統(tǒng)設(shè)計(jì)-展示頁

2024-12-13 18:51本頁面
  

【正文】 動(dòng)電路。 L293D 是著名的 SGS 公司的產(chǎn)品。注意事項(xiàng):引腳不能接錯(cuò),公共端不能懸空;為防止過熱應(yīng)安裝散熱片,其內(nèi)部原理圖 如圖所示,按圖我們來分析其原理:在本設(shè)計(jì)中應(yīng)輸出電壓為Vo=5V,則當(dāng) Vo> 5V 時(shí), T2 的 b 極電壓上升,進(jìn)而 T2 的 c 極電壓下降,進(jìn)而T1 的 b 極電壓下降 ,進(jìn)而 T1 的 Vce 極電壓上升,進(jìn)而 Vo 趨于 5V;反之當(dāng) Vo<5V 時(shí)亦然。 (所圖 4所示 ) 圖 4 電源電路 LM7809 系列集成穩(wěn)壓塊主要技術(shù)參數(shù):輸入電壓: DC3V~ 35V;最大輸出電流: 。 三腳穩(wěn)壓塊選擇:該裝置中的穩(wěn)壓塊選用 LM7809 集成穩(wěn)壓塊。 因?yàn)橄到y(tǒng) 是由單片機(jī)直接控制處理,其穩(wěn)定的電壓對(duì)單片機(jī)來說是十分重要的 ,穩(wěn)壓電源可以使系統(tǒng)能正常的工作。 電源電路 電源電路由穩(wěn)壓電源的輸出電壓 UO(或電壓可調(diào)范圍 UOmin~ UOmax)和最大輸出電流 IOmax是它的特性指標(biāo),這兩個(gè)指標(biāo)決定了該電源的適用范圍,同時(shí)也決定了穩(wěn)壓器的特性指標(biāo)以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電容。電容器主要起頻率微調(diào)作用,電容值可選取適當(dāng)值時(shí)可以使震蕩電路產(chǎn)生諧振。 單片機(jī)要想工作要有一個(gè)外部的時(shí)鐘源,這個(gè)時(shí)鐘源由外部晶振產(chǎn)生, 就能構(gòu)成自激振蕩電路。 6)中斷控制系統(tǒng) AT89C51 的中斷功能較強(qiáng),以滿足控制應(yīng)用的需要。 5)串行口 AT89C51 單片機(jī)是由一個(gè)全雙工的串行接口,以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 FLASH 的應(yīng)用成為 AT89 系列單片機(jī)的顯著的特點(diǎn)之一,在單片機(jī)中,用隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 來程序運(yùn)行之間的工作變量和數(shù)據(jù),所以又稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。位處理操作也是通過運(yùn)算器來實(shí)現(xiàn)的。輸出接口電路具有鎖存器和驅(qū)動(dòng)器,輸入接口電路具有三態(tài)門的控制,成為接口電路的基本特征,AT9C51 單片機(jī)的外圍電路主要包括: 4 個(gè)可編程并行 I/O 口, 1個(gè)可編程串行口,2個(gè) 16 位的可編程定時(shí)器及中端系統(tǒng)等,由于受集成度的限制,片內(nèi)存儲(chǔ)器和外圍接口電路的規(guī)模及數(shù)量受到一定的限制,為了適應(yīng)外部更復(fù)雜的控制功能 ,單片機(jī)具有較強(qiáng)的控制功能,可以很方便地?cái)U(kuò)展外部寄存器 ROM,RAM 和 I/O 等位處理器 單片機(jī)主要用于控制,需要有較強(qiáng)的位處理能力,因此為處理器是它的必要組成部分,常把處理器稱為布爾處理器。其功能是控制指令的讀入,譯碼和執(zhí)行,并對(duì)指令執(zhí)行過程進(jìn)行定時(shí)和邏輯控制,在 AT89C51 單片機(jī)中, PC是一個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器,可對(duì)64KB 程序存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址,復(fù)位時(shí) PC 內(nèi)容為 0000H,說明程序應(yīng)從存儲(chǔ)器 0000H單元開始執(zhí)行。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 5 1)運(yùn)算器 運(yùn)算器主要用來實(shí)現(xiàn)算術(shù), 邏輯運(yùn)算和位操作,其中 包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算單元 ALU,和累加器 ACC, B 寄存器程序狀態(tài)字 PWS 和控制器。此部分電路主要是單片機(jī)最小系統(tǒng)的最基本的電路之一,也是本系統(tǒng)的核心電路,其余電路都是以該部分電路展開的,它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理和協(xié)調(diào)工作。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源( VPP)。 /EA/VPP:當(dāng) /EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無效。此時(shí), ALE只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí), ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST:復(fù)位輸入。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能(即第二功能)使用。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流( IIL)。 P3 口: P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 輸出緩沖器能驅(qū) 動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。在使用 8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), P2 口送出高八位地址。對(duì) P2 端口寫“ 1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 4 高,此時(shí)可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí), P1 口接收低 8位地址字節(jié)。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流( IIL) 。 P1 口: P1 口是一個(gè)具 有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口, P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在 flash 編程時(shí), P0口也用來接收指令字節(jié);在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口,每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。 GND:地。 AT89C51 的各個(gè)管腳說明: VCC:正電源輸入端。 圖 2 AT89C51 AT80C51 的最小系統(tǒng)還應(yīng)特別注意第 31 腳(如圖)應(yīng)拉高, 31 腳 EA 腳為內(nèi)外存儲(chǔ)器的選擇腳,由于我們只用內(nèi)部存儲(chǔ)器,因此需要將此腳連至高電平,這一點(diǎn)非常重要,很多人的單片機(jī)無法工作也往往是由于疏忽這一點(diǎn)引起。 AT89C51芯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 3 片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密,提供了方便靈活而可靠的硬加密手段,能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制??捎?12V 電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒, 僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51 的擦寫相比,不易損壞器件,沒有兩種電源的要求,改寫時(shí)不拔下芯片,適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89C51 的主要特性: 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重檫寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次檫寫周期 全靜態(tài)操作: 0Hz24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128x8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口線 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)是小車的控制中心,單片機(jī)最小系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是小車平穩(wěn)運(yùn)行的前 提,所謂最小系統(tǒng),就是能夠保證單片機(jī)運(yùn)行的最精簡(jiǎn)的硬件設(shè)計(jì), AT89C51 可構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng),縮小系統(tǒng)體積,增加系統(tǒng)的可靠性,降低系統(tǒng)的成本。 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器,片內(nèi)有 8k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器,能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次,數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器。 3分電路設(shè)計(jì)與論證 硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),只有在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可行,穩(wěn)定,可靠的前提下,其他設(shè)計(jì)方案才得以繼續(xù)。同時(shí),對(duì)各路信號(hào)處理也比較困難。這樣必然帶來高成本、電路復(fù)雜等缺點(diǎn)。 此方案如圖 1 所示: 圖 1 方案一 原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 2 方案二:采用類數(shù)字電路來組成電動(dòng)小車的控制系統(tǒng) 采用數(shù)字電路對(duì)外圍探測(cè)軌跡信號(hào),檢測(cè)信號(hào),避障報(bào)警信號(hào),尋找源信號(hào)分部進(jìn)行處理。 在本系統(tǒng)中,先將信號(hào)傳送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理,使小車沿軌道自主行走;電感式接近開關(guān)電路代替?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)障礙物,并發(fā)出聲光信息進(jìn)行提示;通過 霍爾元件測(cè)量小車行駛里程;采用 H 型脈沖寬度調(diào)制( PWM)全橋式驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉(zhuǎn)彎; 采用 LCD1602實(shí)時(shí)顯示小車行駛的時(shí)間。 2總體方案設(shè)計(jì) 方案一: 采用 AT89C51 單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元 以 AT89C51 單片機(jī)為核心的控制電路,采用模塊化的設(shè)計(jì)方案,運(yùn)用光電傳感器、金屬探測(cè)傳感器、超聲波傳感器組成不同的檢測(cè)電路,實(shí)現(xiàn)小車在行駛中自動(dòng)尋跡、障礙物報(bào)警 、測(cè)量里程等問題。本文設(shè)計(jì)的智能玩具小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度 、測(cè)距、避障功能 、 準(zhǔn)確定位停車。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目,全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究。 關(guān)鍵詞: 51 單片機(jī) 紅外線傳感器 語音控制 玩具小車。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 1 智能玩具車系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要:本文主要以單片機(jī)為控制核心,完成無線遙控,紅外線對(duì)管的自動(dòng)尋跡,紅外線自動(dòng)避障和語音控制等模塊設(shè)計(jì)。通過調(diào)試檢測(cè)各模塊,得到正確的信號(hào)輸出,通過單片機(jī)的控制,將各模塊有效整合在一起,達(dá)到智能控制目標(biāo)。 1 引言 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注??梢娖溲芯恳饬x很大。 根據(jù)題目的要求,本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路如下:在現(xiàn)有玩具車的基礎(chǔ)上,加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量,并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理,然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理,然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)小車的智能化控制。 此系統(tǒng)比較靈活,采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分,使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化,各類功能易于實(shí)現(xiàn), 具有高度的智能化、人性化,一定程度體現(xiàn)了智能, 能滿足系統(tǒng)的要求。但對(duì)輸入輸出都是模擬量的小裝置,如果采用數(shù)字化方案,則要先用 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,經(jīng)過數(shù)字電路處理后,再經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。因此,本方案靈活性不高,效率低,不利于電動(dòng)小車智能化的 擴(kuò)展。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn),方案一簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好,能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,因此本設(shè)計(jì)采用方案一來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)(主控),旋轉(zhuǎn)編碼器(速度檢測(cè)), SD 卡(大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)),無線抄表(數(shù)據(jù)是我無線收發(fā)),直流電機(jī),電源等組成。其主要任務(wù)是在小車行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù),將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理后,來控制小車行走,同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示單元?jiǎng)討B(tài)顯示。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容,不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī),而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。只要程序長(zhǎng)度小于 8K,四個(gè) I/O 口全部提供給用戶。工作電壓范圍寬( ~6V),全靜態(tài)工作,工作頻率寬在 0Hz~ 24MHz 之間,比8751/87C51 等 51 系列的 6MHz~ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作 AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。另外還有一點(diǎn)要引起注意的是 P0 口,與其他幾組 I/O 口不同, P0 口沒有內(nèi)部上拉電阻,因此如果驅(qū)動(dòng) LED 等外部器件時(shí)可以在 P0 口加上 10K 的排阻,而實(shí)際結(jié)果也證明加外部上 拉電阻的方式有助于增強(qiáng)端口的驅(qū)動(dòng)能力。電壓范圍為 +~ +。 P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對(duì) P0端口寫“ 1”時(shí),引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下, P0 具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí),需要外部上拉電阻。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。此外, 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入( )和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入( ) ,具體如下表所示。 P2 口: P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流( IIL)。在這種應(yīng)用中, P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí), P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì) P3端口寫“ 1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可
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