【正文】 主要是啟動電動車、檢測并計數(shù)鐵片、測量行程、計時行駛時間、顯示所需的各種參數(shù)，并且負責和上 位機、檢測控制系統(tǒng)通信。且在完成了題目要求的各項任務的基礎上，加入了一些創(chuàng)新：如聲控功能和無線傳輸功能，實現(xiàn)上位機的實時模擬等。系統(tǒng)總體設計框圖如下圖： 主控制 系統(tǒng) 單 片 機 顯示 無線 通信 單 片 機 鐵片 檢測 行程 測量 MOTOR2 檢測控制系統(tǒng) MOTOR1 引導線 檢測 光源 檢測 障礙物 檢測 實時模擬系統(tǒng) 11 控制過 程：系統(tǒng)上電后，等待外部聲控啟動信號。主控制系統(tǒng)的單片機在接收到該中斷后，通過 為檢測控制系統(tǒng)的單片機提供啟動信號，檢測控制系統(tǒng)的單片機檢測到該信號后發(fā)出控制信號，給 MOTOR1 和 MOTOR2 通電，啟動電動車。監(jiān)測控制系統(tǒng)有兩個在車下的紅外線傳感器用于檢測引導線，使電動車在 A~C 之間始終沿著引導線前進。當在前的兩個紅外線傳感器檢測到黑線后，停止電動車，停止計時。電路圖如圖所示： 這種設計有一定的優(yōu)勢，只需硬件設計好，無需軟件 設定，該電路即可輸出恒定的秒脈沖。 方案二： 采用由 PCF8563 日歷時鐘芯片組成的電路提供秒脈沖。單片機在該秒脈沖的作用下可實現(xiàn)計時、 C 點停留 5S 等功能。而且該部分電路還加了掉電保護 功能，在主供電系統(tǒng)意外斷電時，即 Vcc 為 0V 時， D1 截止， 備用電源通過 D2 繼續(xù)給 PCF8563 供電 ,保證 8563 的正常運行。 行程測量 方案一： 采用開關式霍爾元件 將磁鐵固定在小汽車的車輪上 ,當車輪轉動時 ,磁鐵也跟著轉動 ,霍爾元件感應到磁場的變化時 ,就會產生通斷效果 ,使單片機的定時器 T0 的輸入端產生高低電平的變化 ,從而使得 T0 計數(shù)小汽車車輪轉的圈數(shù) ,假設為 N,并設車輪的周長為 L,通過 S=N*L,就可以計算出小汽車在一段時間內的行程。例如：小汽車的車輪半徑為 1cm，那么這種測量方法的最小誤差就可達到 6cm 方案二： 采用透光式光電傳感器，硬件電路如圖。在車輪轉動時，發(fā)光二極管發(fā)射的光被沒有由 PCF8563 組成的秒脈沖發(fā)生器 透光式光電傳感器行程測量電路 13 孔的地方遮擋時，光敏三極管不能導通，光敏三極管的集電極輸出為高電平，經CD40106 反相后，單片機定時器 T0 的輸入端為低電平。在經 CD40106 反相后，單片機定時器 T0 的輸入為高電平。假設為 N, 并設車輪的周長與方案一的相同也是 L，某段時間內的行程計算公式為：S=N*L/n，可以看到這種測量方法的最小誤差為方案一的 1/n，可較為精確地測量出小汽車的行程。故采用方案二。在電動機的控制上有兩種方案可供選擇。 如果單片機 89C52 控制口 輸出高電平， 9012截止， 2SC8050 截止，電機停止運轉。該電路比較簡單，輸出功率足夠大，足以推動電機工作，并且電機工作時三極管性能非常穩(wěn)定。 方案二： 利用 BA6219B 及其外部輔助電路和電機構成驅動電路。 BA6219 的兩個輸出端OUT1(2),OUT2(10)接電機。故采用方案二。 方案二： 使用無線 MODEM（ RF2022） RF2022 采用 Nordic 公司的 nRF401 芯片，它是一種 RF 無線收發(fā)芯片 ，一個 RF2022模塊即可以接收數(shù)據也可以發(fā)送數(shù)據。接收與發(fā)送方式選擇由 TXEN 控制。工作頻道二：。 DI、 DO分別接單片機的 TXD、 RXD。 CS401， PWR， TXEN始終置 0， 1， 1。 上位機（ COMPUTER）實時模擬系統(tǒng)與 RF2022的連接電路圖 RF2022 與單片機連接電路圖 1234567RFR F 40 1V+C S 4 01DODIP W RT X E NGNDC 16C 15L133 0m HV C C 15 C 2 5V C C16C 2+4V6R 2 I N8R 2 O U T9C 1 3V+2C 1+1GND15T 2 I N10T 2 O U T7U 13M A X 23 2T X DR X DV C C162738495J1R S 23 2C 12 C 13 C 14C 25C 261234567R F 1R F 20 00V+C S 4 01T X DR X DP W RT X E NGNDC 27C 28330uHV C C 接上位機的 RF2022始終為接收方， CS401， PWR， TXEN始終置 0， 1， 0。使用 RF2022設計比較簡單，且不受外界環(huán)境影響，具有較低的發(fā)射功率和較高的接收靈敏度，并且可工作在較低速率下如常用的單片機串口波特率 9600bps?；谝陨现T多優(yōu)點所以在本系統(tǒng)中無線通信部分采用了方 案二的設計。組裝后的整車尺寸為28cm(長 )*18cm(寬 )*15cm(高 )。在白紙下面按要求放置 4 塊鐵片，其中最后一塊置于 C 點。 首先將整車放于起點處，上電后通過聲音信號啟動運行。小車正常尋跡運行到 C 點之后，在 C 點停留 5 秒，然后小車重新啟動，朝光源方向直線行使，直至檢測到前方出現(xiàn)障礙物。小車在經過 C 點之后的路線如圖所示。 目錄 一、 方案比較、選擇與論證 頁碼 1 二、 系統(tǒng)總體方案設計 頁碼 2 系統(tǒng)總體結構設計及說明 頁碼 2 系統(tǒng)硬件詳細設計、理論分析和計算、詳細電路圖 頁碼 3 系統(tǒng)軟件功能設計、理論分析和計算、各程序框圖 頁 碼 8 軟硬件分別調試、聯(lián)合調試 頁碼 11 三、 測試儀器與測試試驗方法 頁碼 12 開發(fā)、實驗及測試儀器 頁碼 12 17 四、 測試數(shù)據及測試結果分析計算 頁碼 13 五、 特色與創(chuàng)新點討論、設計總結 頁碼 13 六、 附錄（操作說明、元器件清單、程序清單、參考文獻等） 頁碼 14 18 摘 要 本系統(tǒng)按要求制作了一個簡易智能電動車，它能實現(xiàn)的功能是：從起跑線出發(fā)，沿引導線到達 B 點。電動車到達 B 點以后進入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導線到達 C 點，能夠檢測 C 點 下正方形薄鐵片，并在 C 點處停車 5 秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。最后，電動車完成上述任務后能夠立即停車，全程行駛時間小于 90 秒。 另外系統(tǒng)中傳感器電路額外加入了單片機便于 89C51單片機在之后的運行中檢測四周電路，減小 89C51負擔。 一、 方案比較 、選擇與論證 根據題目要求，有兩種解決方案。 19 缺點 ：供電電壓不穩(wěn)定，易導致小車車速不穩(wěn)定，則距離不好控制；另外路線固定不變，不能應對意外事件，而且想要準確跑完全程對于電動車的起始位置、直線行進參數(shù)、轉彎半徑進行精密測量和計算，智能化差。 直道 +彎道區(qū)主要用黑白檢測光電傳感器和金屬探測接近開關。（帶顯示） 停車區(qū)考慮車庫放置了光源，因此選擇了光電傳感器引導小車進入車庫。重要的是單片機可以通過對感應器信號的檢測來控制電機運作，從而大大提高了運行過程中的實時性，準確性、使得電動車能夠輕松的完成整個過 程。 20 二、 系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)總體結構設計及說明 單片機金 屬 探 測 傳 感 器 信 號 調 理超 生 波 傳 感 器 信 號 調 理光 電 傳 感 器 信 號 調 理聲 、 光 報 警 電 路顯 示 電 路電 機 控 制 電 路 圖一 系統(tǒng)總體結構框圖 該系統(tǒng)實現(xiàn)了電動車的自動行駛、躲避障礙物、探測金屬、計數(shù)、報警、光電引導功能、測量距離、數(shù)碼顯示、電機控制等功能。這個過程是一個負跳變的過程通過對此信 號高低電平的檢測就可以使電動車沿著直道區(qū)和彎道區(qū)的引導線行進。 沿引導線到達 C 點，將從金屬探測接近開關發(fā)送來的信號作為一個外部終端信號處理，執(zhí)行停車并發(fā)出斷續(xù)的聲光信號，同 21 時進行 5 秒定時計數(shù)工作。（有效距離 30厘米） 光電傳感器接收部分用于采集光信號，通過比較輸出信號向車庫行駛。 系統(tǒng)硬件詳細設計、理論分析和計算、詳細電路 圖 根據系統(tǒng)要求，硬件電路包括 :電源部分，單片機最小系統(tǒng)、超聲波測距電路、金屬探測電路、光電傳感器、黑白探測傳感器、 電機控制電路、顯示電路，電動車整體圖示如下： （ 1） 電源部分 隨著微電子技術的不斷進步，系統(tǒng)電源的設計在單片機應用系 22 統(tǒng)設計中顯得越來越重要，它對單片機系統(tǒng)是否正常工作起著至關重要的作用。 7805 直流穩(wěn)壓電路圖： L M 7 8 0 5V i V o u tC 1 C 2 電動機和金屬感器部分用原有的 9V電 壓信號，其他電路、傳感器都為 5V電壓供電。 單片機選用 89C51，其內部有 4K 字節(jié)的 Flash Rom，電路設計簡單。