【正文】 狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。脈寬調速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調制式變換器，簡稱PWM變換器。為順利實現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設計采用了可逆PWM變換器。我們在設計中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。（經濟條件好時方案三最好。L9110是為控制和驅動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。L9110被廣泛用于玩具汽車電機驅動、步進電機驅動和開關功率管等電路上。性能可靠，具有自動保護功能，但結構較復雜多用于交流。 控制模塊方案一：采用FPGA作為系統(tǒng)的主控制器。本系統(tǒng)只需要完成信號檢測和電機驅動的控制，邏輯功能簡單，對控制器的數(shù)據(jù)處理能力要求不高，所以不選擇此方案。嵌入式系統(tǒng)工作頻率較高，速度較快，控制能力很強，也有較強的數(shù)據(jù)處理能力。方案三：采用AT89S52單片機作為主控制器。價格便宜，使用方便。綜上分析，本設計使用方案三。光敏電阻原理簡單，使用方便，價格低廉，但受光照強度影響很大，可靠性不高。實用角度傳感器來測量車體水平方向和豎直方向的角度，感測到的傾角信號經編碼后傳感給單片機，由單片機控制電動機的運行。方案三：采用光電傳感器。使用這類光電傳感器電路簡單，工作性能穩(wěn)定，能完成需要的信號檢測功能。 電源模塊方案一：電腦USB串口供電。USB串口線又容易得到。方案二：用4節(jié)五號電池串聯(lián)6V直流電源。且這個電源結構簡單，價格便宜，容易得到。2 硬件設計本設計硬件由一下三個模塊組成：。 主要元器件的介紹 電機驅動芯片L9110L9110是為控制和驅動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。L9110被廣泛用于玩具汽車電機驅動、步進電機驅動和開關功率管等電路上。管腳定義：1． OA：A路輸出腳。3． VCC：電源電壓。5． GND：地線。7． IB：B路輸入管腳。T=25℃。它們都是通過片內單一總線連接而成,對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。數(shù)據(jù)存儲器：片內為256 Bytes RAM，片外最多可外擴至64K字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權。串行口：1個全雙工的串行口，具有四種工作方式。輸入/輸出(I/O)口：P1口、P2口、P3口、P4口為4個并行8位I/O口。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個TTL邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。 P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。RST——復位輸入。 ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 并不是所有的地址都被定義了。讀這些地址，一般將得到一個隨機數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復位后，這些位都為“0”。 中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在IE中設置。特殊寄存器AUXR1中DPS＝0 選擇DP0；DPS=1 選擇DP1。輔助寄存器 AUXR 地址：8EH 復位值：XXX00XX0B不可位尋址預留擴展用DISALE ALE使能標志位 ：DISALE 操作方式 ：　為0時 ALE 以1/6晶振頻率輸出信號。　DISRTO 復位輸出標志位：　為0時看門狗（WDT）定時結束，Reset 輸出高電平?！DIDLE 空閑模式下WDT 使能標志位 ：　為0時空閑模式下，WDT繼續(xù)計數(shù)。掉電標志位：掉電標志位（POF）位于特殊寄存器PCON的第四位（）。POF可以軟件控制使用與否，但不受復位影響。預留擴展用DPS 數(shù)據(jù)指針選擇位DPS：為0時選擇DPTR寄存器DP0L和DP0H1，為1時選擇DPTR寄存器DP1L和DP1H。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以64K尋址。 對于 89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內部存儲器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。 當一條指令訪問高于7FH 的地址時，尋址方式決定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。 例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H（P2口）存儲單元MOV 0A0H , data使用間接尋址方式訪問高128 字節(jié)RAM。 MOV R0 , data堆棧操作也是簡介尋址方式?？撮T狗定時器WDT是一種需要軟件控制的復位方式。WDT 在默認情況下無法工作；為了激活WDT，用戶必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH 和0E1H。WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。當WDT溢出，它將驅動RSR引腳一個高電平輸出。當WDT激活后，用戶必須向WDTRST寫入01EH和0E1H喂狗來避免WDT溢出。晶振正常工作、WDT激活后，每一個機器周期WDT 都會增加。WDT 計數(shù)器不能讀或寫。為了很好地使用WDT，應該在一定時間內周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復位。在這種方式下，用戶不必喂狗。通過硬件復位退出掉電模式后，用戶就應該給WDT 喂狗，就如同通常AT89S52 復位一樣。中斷應持續(xù)拉低很長一段時間，使得晶振穩(wěn)定。為了防止WDT在中斷保持低電平的時候復位器件，WDT 直到中斷拉低后才開始工作。 為了確保在離開掉電模式最初的幾個狀態(tài)WDT不被溢出，最好在進入掉電模式前就復位WDT。 默認狀態(tài)下，在待機模式下，WDIDLE＝0，WDT繼續(xù)計數(shù)。 UART在AT89S52 中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。 定時器 0 和定時器1在AT89S52 中，定時器0 和定時器1 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。 定時器2是一個16位定時/計數(shù)器，它既可以做定時器，又可以做事件計數(shù)器。定時器2有三種工作模式： 捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器。定時器2 有2 個8位寄存器：TH2和TL2。由于一個機器周期由12 個晶振周期構成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。如果EXEN2=0，定時器2時一個16位定時/計數(shù)器，溢出時，對T2CON 的TF2標志置位，TF2引起中斷。除上述功能外，外部輸入T2EX引腳（）1至0的下跳變也會使得TH2和TL2中的值分別捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。像TF2 一樣，T2EX 也會引起中斷。在這種方式下，每個機器周期的S5P2期間采樣外部輸入。在檢測到跳變的這個周期的S3P1 期間，新的計數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應該至少在一個完整的機器周期內保持不變。這一功能可以通過特殊寄存器T2MOD中的DCEN（向下計數(shù)允許位）來實現(xiàn)。DCEN 設置后，定時器2就可以取決于T2EX向上、向下計數(shù)。通過T2CON 中的EXEN2 位可以選擇兩種方式。計數(shù)溢出也使得定時器寄存器重新從RCAP2H 和RCAP2L 中加載16 位值。如果EXEN2=1，計數(shù)溢出或在外部T2EX（）引腳上的1到0的下跳變都會觸發(fā)16位重載。 T2EX 上的一個邏輯0 使得定時器2 向下計數(shù)。計數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時器存儲器中。在這種模式下，T2EX引腳控制著計數(shù)的方向。定時器計到0FFFFH溢出，并置位TF2。 定時器2上溢或下溢，外部中斷標志位EXF2 被鎖死。T2MOD 地址：0C9H 復位值：XXXXXX00B不可位尋址。這些中斷如圖10所示每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 如表5所示。用戶軟件不應給這些位寫1。 定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。實際上，中斷服務程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標志位也必須由軟件清0。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。 紅外線傳感器紅外線傳感器采用反射接收原理。紅外線發(fā)射器通電后不斷會發(fā)射一定強度的紅外線照射物體。如圖通過在紅外線的正極接出一個信號來觀察紅外線接收器是否導通。紅外線在不同顏色的物體上反射程度是不同的，當紅外線傳感器在黑色物體時，黑色物體吸收大量紅外線，反射少量紅外線，紅外線接收其不足以導通，輸出信號為1。因此本設計采用紅外線傳感器模塊與有黑線的路面組合使用。正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號；電動車經過黑線時，發(fā)射端發(fā)射的光線被黑線吸收，接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號。 電動小車模塊電動小車由兩個直流電機與其驅動芯片組成。電機通過齒輪組帶動輪胎。 電動小車模塊 控制模塊時鐘電路AT89S52雖然有內部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。內部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用最常用的內部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。所以本設計中，電容選擇30pF。復位引腳RST通過在每個機器周期的對復位電路采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。,R取10KΩ。 控制器模塊 整體方案小車的尋跡原理是當左側傳感器在黑線上時，傳感器輸出高電平，在白色地板上時輸出低電平。當正前方傳感器檢測出小車前方有物體阻擋時，單片機控制小車行動。當左側傳感器在黑線外，右側傳感器在黑線上，單片機控制右側的電機停止（或反向轉動），左側的電機正向轉動（或停止）來控制小車向右轉。從而來實現(xiàn)小車的自動尋跡。 小車整體示意圖3 軟件設計 程序設計程序要的任務是，讓單片機查詢傳感器模塊發(fā)出的路面信號，根據(jù)信號作出反應，控制電動機工作實現(xiàn)自動尋跡。 NYYYN 程序流程圖 程序的模塊化設計在進行微機控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產對象的實際需要設計應用程序。為了完成要求設計，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。模塊程序設計法的主要優(yōu)點是：單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調試；模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用；模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。具體程序見附錄1。制作一個延時子程序，讓指令執(zhí)行足夠長的時間。 while(DelayTime)。}轉向子程序。