【正文】 寫開發(fā)。同時(shí)，CPLD的處理速度非?？?，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高，在這一點(diǎn)上，MCU就已經(jīng)可以勝任了。為此，我們不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢(shì)——控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。因此，這種方案是一種較為理想的方案。根據(jù)這些分析，我選定了AT89S52單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置，52單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達(dá)8K，對(duì)于本設(shè)計(jì)也綽綽有余，更可貴的是52單片機(jī)價(jià)格非常低廉。綜合以上分析，采用AT89S52單片機(jī)為主控系統(tǒng)。所以選擇的芯片都是我們熟知的，以上兩種單片機(jī)編程都是通用的。該方案在實(shí)際使用時(shí)，容易受到外界光源的干擾，有時(shí)甚至檢測(cè)不到。雖然可采取超高亮度發(fā)光二極管降低一定的干擾，但這有增加額外的功率損耗。這個(gè)再由外圍電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)接到單片機(jī)口，由單片來檢測(cè)識(shí)別，控制小車的行駛。這樣一來檢測(cè)反映靈敏，外圍電路也很簡(jiǎn)單。 方案一電路 方案二電路在選擇單片機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)常用的外圍器件電動(dòng)機(jī)時(shí)，相關(guān)的引腳，工作電源電壓，與其他器件是否匹配，性價(jià)比等都要進(jìn)行相關(guān)的考慮選擇。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足各種不同的特殊運(yùn)行要求。在選擇顯示時(shí)，我們要考慮到我們所選的顯示器首先要能完成顯示我們所要求測(cè)量路程的功能。方案一：采用1602LCD液晶屏顯示。不過其體積大，質(zhì)量重。方案二：采用LED數(shù)碼管顯示。并且經(jīng)濟(jì)耐用故采用LED數(shù)碼管顯示。方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。方案二：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到分壓的目的。更主要的問題在于一般的電動(dòng)機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。大大的降低了電路的復(fù)雜性。方案一：采用霍爾元件集成片，該器件內(nèi)部由三片霍爾元件組成，當(dāng)磁鐵正對(duì)金屬板時(shí)，由于霍爾反應(yīng)，可以產(chǎn)生電流的變化，對(duì)此加以判斷，但需要在車輪上安裝磁片，將霍爾集成片安裝在固定軸上，通過對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行對(duì)車速的測(cè)量。旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，碼盤上刻有許多狹縫，碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)射光透過狹縫被接受元件接受。用這種方案能很精確的算出小車已經(jīng)走過的距離。以上兩種都是比較可行的轉(zhuǎn)速測(cè)量方案，碼盤制作在比賽中也得到了相當(dāng)廣泛的采用，且制作簡(jiǎn)單。方案一：采用超聲波傳感器，如果傳感器接受到反射的超聲波，則通知單片機(jī)兩旁有障礙物，否則通知單片機(jī)可以向前行駛。方案二：采用反射式光電傳感器，這個(gè)電路結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，則反饋回一個(gè)較高電平，從而驅(qū)動(dòng)外圍指示電路，靈敏度也良好，特別是加大一定電壓時(shí)，效果明顯，所以最終采用了這個(gè)方案。選用了AT89S52作為CPU控制器，TCR5000作為黑線檢測(cè)的器件，LED數(shù)碼管作為顯示器件，直流電機(jī)配合L298N作為驅(qū)動(dòng)器。 系統(tǒng)框圖3 系統(tǒng)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)換部分包括：黑線檢測(cè)采用TCR5000傳感器、路程檢測(cè)采用對(duì)射式光電開關(guān)、障礙物檢測(cè)采用反射式光電開關(guān)、鐵片檢測(cè)采用電感式接近開關(guān)LJ18A38Z/BX、火源的檢測(cè)采用紅外接收管組成。紅外對(duì)管內(nèi)部有兩個(gè)“眼睛”，一個(gè)用來發(fā)射紅外線，另一個(gè)則接收反射回來的紅外線（當(dāng)紅外線遇到黑線則被吸收，三極管集電極輸出高電平，遇到白紙則反射回來，三極管集電極輸出低電平）。單片機(jī)再輸出控制L298的信號(hào)，通過L298來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)的速度進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)直走，左拐，右拐等動(dòng)作。具體請(qǐng)看程序。 光電開關(guān)實(shí)物 光電開關(guān)電路，該電路接法簡(jiǎn)單，檢測(cè)靈敏，除了兩根電源、地線外剩下的一根是數(shù)據(jù)線，它一直處于發(fā)射紅外線的狀態(tài)，一旦檢測(cè)到障礙物后會(huì)反射一個(gè)信號(hào)回來，直接送到單片機(jī)的I/O口，由單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別處理。 反射式光電開關(guān)電路 反射式光電開關(guān)實(shí)物（LJ18A38Z/BX），該電路接法簡(jiǎn)單，檢測(cè)靈敏，除了兩根電源、地線外剩下的一根是數(shù)據(jù)線。再控制小車實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。內(nèi)部包有三根細(xì)線，分別是，VCC，GND，DATA?；鹪吹臋z測(cè)主要是采用紅外接收管，因?yàn)榧t外接收管一旦檢測(cè)到對(duì)面的火源紅有明顯的變化時(shí)，其內(nèi)阻會(huì)大大的降低，如果采用光敏電阻的話，容易受外界的影響。LM358內(nèi)具有兩個(gè)動(dòng)放，可以當(dāng)做比較器使用。這樣才能正確檢測(cè)，不受影響。 模塊設(shè)計(jì)方案AT89S52主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；工作電壓：～（5V單片機(jī)）；工作頻率范圍：0～40MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)；片上集成512字節(jié)RAM；通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P0是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻；具有EEPROM功能；具有看門狗功能；共3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。并要外接上拉電阻。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入。（）和定時(shí)器/）。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入。在對(duì)Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入。在對(duì)Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號(hào)。RST復(fù)位鍵（9腳）：當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。ALE/PROG （30腳）：地址鎖存器地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。EA（31腳）：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。單片機(jī)最小系統(tǒng)圖及其作為主控電路的接口電路圖最小系統(tǒng)圖作為單片機(jī)工作的基礎(chǔ)包括了（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路）等。 單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路由單片機(jī)的晶振諧振器XTAL1與XTAL2管腳外接的一只晶振和兩只起振電容電路組成，晶振的頻率越高，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會(huì)相應(yīng)增加，穩(wěn)定性也會(huì)下降。復(fù)位電路復(fù)位電路是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位電路和上電復(fù)位以重新啟動(dòng)。本設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位都有效。開機(jī)瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。另為在單片機(jī)運(yùn)行期間還可以通過按鍵完成復(fù)位工作。，此模塊電路主要由四個(gè)9012PNP型的三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)四位的數(shù)碼管來來顯示。數(shù)碼管的COMCOMCOMCOM4等四個(gè)位碼的控制端接到9012的集電極，而9012的基極接到單片機(jī)的IO口，由單片機(jī)控制。用單片機(jī)的去控制由哪個(gè)位顯示。通過單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來控制小車的速度，起停。 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路模塊L298N是恒壓恒流雙H橋集成電機(jī)芯片，可同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)，且輸出電流可達(dá)到2A。SENSE A，SENSE B為電流反饋引腳。 L298控制引腳使能邏輯關(guān)系EA（B）IN1（3）IN2（4）電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況HHL正轉(zhuǎn)LLL停止HLH反轉(zhuǎn)本題目要求小車的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡(jiǎn)單，可選用三輪和四輪式，假設(shè)用四輪車，控制方面沒有那么容易，而且拐彎沒有那么靈活，決定用三輪車。電池的安裝：將電池放置在車體后面，使得前面與后面達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，降低車體重心，也可以減少電池與電機(jī)之間的相互干擾，提高穩(wěn)定性。電源模塊：（）給電機(jī)供電，用三支電池則在7805上的壓降會(huì)有好幾伏。所以2節(jié)剛好，電池的容量4200MAH足夠了。采用一套電源可減少小車的負(fù)重。本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器作為報(bào)警器，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)報(bào)警功能。將蜂鳴器的正極接三極管+5V，負(fù)極8550的發(fā)射極，8550無法導(dǎo)通，蜂鳴器不鳴，發(fā)光二極管也不亮，8550導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二極管也起了顯示作用，使得更加醒目。假如風(fēng)扇的電源也用5V的話，J1就直接到5V，如果覺得風(fēng)力不夠，可以將J1接到電池電壓。本作品只使用了三個(gè)電機(jī)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪子行走，一個(gè)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇滅火。就可以省了許多麻煩，不要買電腦主機(jī)里面的那種，那樣的風(fēng)扇出來的風(fēng)力很小，滅火很困難。此電路的設(shè)計(jì)看起來就很簡(jiǎn)單了。主要有以下三個(gè)原因：當(dāng)用刀打開斷電器時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面的線很小，有次不小心將連到線圈引腳的一根給弄斷了。以為是電壓的關(guān)系但是增大到電池電壓也無濟(jì)于事。這樣形成的磁力才會(huì)強(qiáng)。由于第一次做這個(gè)東西，浪費(fèi)了不少時(shí)間。當(dāng)檢測(cè)到障礙物后就可以關(guān)閉三極管，線圈不得電，磁場(chǎng)失去，硬幣也就吸不住，自然掉下來，這部分的電路是放在車底的。傳感器采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出信號(hào)經(jīng)施密特電路整形，穩(wěn)定可靠。紅外線工作波長(zhǎng)為950毫米。接收反射光線后的接收管呈導(dǎo)通狀態(tài)，與一電阻串聯(lián)即可組成一個(gè)由發(fā)射管控制的分壓電路，由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)遮擋物反射光線強(qiáng)度的檢測(cè)。 光電傳感器實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）應(yīng)用場(chǎng)合：電度表脈沖數(shù)據(jù)采樣、傳真機(jī)碎紙機(jī)紙張檢測(cè)、障礙檢測(cè)、黑白線檢測(cè)（3）基本參數(shù)：外形尺寸：長(zhǎng)32mm~37mm；；厚5mm工作電壓：DC3V~，推薦工作電壓5V檢測(cè)距離：1mm~8mm適用，（電感式接近開關(guān)）介紹型號(hào)：LJ18A38Z/BX品名：電感式接近開關(guān)外形：直徑18毫米圓柱體檢測(cè)距離：8毫米（mm）檢測(cè)物體：金屬/鐵工作電壓：直流636VDC以內(nèi)輸出方式：NPN三線常開輸出電流：300毫安（mA)外殼材料：金屬/銅功能用途：LJ系列接近開關(guān)（又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)）的作用是在接近金屬時(shí)就動(dòng)作，廣泛應(yīng)用于機(jī)床及其他設(shè)備的控制之用。 電感式接近開關(guān)工作原理：接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路、放大輸出電路。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而吸收了振蕩的能量,使振蕩幅度減弱以至于停振，使接近開關(guān)達(dá)到反轉(zhuǎn)，由整形放大器換成二進(jìn)制的開關(guān)電信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。三根線的接法：棕色的是接電源的正極，藍(lán)色的是接電源的負(fù)極，黑色的是接負(fù)載（信號(hào)輸出）。二、常閉（NC）是平常狀態(tài)下信號(hào)輸出線為閉合狀態(tài)，持續(xù)信號(hào)輸出，當(dāng)感應(yīng)到物體時(shí)才斷開，關(guān)閉信號(hào)。 槽型對(duì)射式光電開關(guān)發(fā)射器和接收器于一體的光電傳感器，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)到的開關(guān)信號(hào)。當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，將U型光電開關(guān)紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線接收器并不能收到，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。U型光電開關(guān)與其他接近開關(guān)一樣，都是由于沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，所以能對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行檢測(cè)。受環(huán)境強(qiáng)光的影響幾乎不受一般照明光的影響，但像太陽光那樣的強(qiáng)光直接照射受光體時(shí)，會(huì)造成誤動(dòng)作或損壞。高