【正文】 合適的單片機(jī)，之后再對這款單片機(jī)經(jīng)行深入研究，了解這款單片機(jī)的各項參數(shù)與內(nèi)部構(gòu)造，才能知道單片機(jī)與其他芯片的連接方法。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接受到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度是一步一步運行的。但單片機(jī)不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，最好的解決方法是設(shè)計一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，由單片機(jī)控制驅(qū)動器，再由驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。另外，為了能更方便的讓計算機(jī)與單片機(jī)通信，還要設(shè)計一種上位機(jī)軟件。因此還可以讓小車設(shè)計實現(xiàn)循跡與避障兩個功能，讓小車在接收傳感器反饋信號的情況下，完成預(yù)想的任務(wù)。51系列單片機(jī) 是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一[3]。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了以個新的階段。近年來，基于51單片機(jī)的嵌入式實時操作系統(tǒng)的出現(xiàn)與推廣，表明了51系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會活躍如故，而且在很長一段時間中將占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場。 其主要特點如下: （1）片內(nèi)存儲容量較小:原因是受集成度的限制。（2）可靠性高:因為芯片是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，故抗干擾的能力優(yōu)于PC機(jī)。許多信號的通道均在一個芯片內(nèi)，故運作時系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 （4）控制功能強(qiáng):具有豐富的控制指令:如條件分支轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作指令，位處理指令。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： （1）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 （2）在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 （4）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超 聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 單片機(jī)選用目前應(yīng)用廣泛的單片機(jī)為51系列單片機(jī)，89C52單片機(jī)的內(nèi)部RAM、ROM要大于89C51單片機(jī)，能允許更大的程序運行，并且其它一些指標(biāo)要優(yōu)于后者，故本設(shè)計選用了前者作為主控制芯片。這個芯片是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。(大于1000次）Flash；；；，可編程UART串行通道；本設(shè)計為了能讓單片機(jī)的引腳更加容易接出，采用的是PDIP封裝，它的引腳圖與實物圖如圖31與32所示： 圖32 STC89C52實物圖圖31 STC89C52引腳圖本系統(tǒng)是在單片機(jī)最小系統(tǒng)上進(jìn)行設(shè)計的。對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路、輸入/輸出設(shè)備等。，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖33所示：圖33 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖在本設(shè)計中為了能更方便的實現(xiàn)較多的功能[8]，單片機(jī)的引腳可方便的與外部電路相連，在電路圖中外加了排母，將單片機(jī)的所有引腳引到了排母上。單片機(jī)的擴(kuò)展電路如圖34所示：圖34 單片機(jī)的擴(kuò)展電路圖本設(shè)計采用6V可充電鎳氫充電電池組作為單片機(jī)的電源,這種電源的優(yōu)點是電容量大,可以支持步進(jìn)電機(jī)的長時間運轉(zhuǎn)。圖35 電池電壓與電量的關(guān)系本設(shè)計中采用常見的AMS1117作為單片機(jī)的穩(wěn)壓芯片，它的概述如下：AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。,，工作壓差低至1V：%Max 負(fù)載調(diào)節(jié)：%,TO252和SO8封裝的結(jié)溫，對可調(diào)電壓版本，輸出需要連接一個至少22μF的鉭電容。通常線性調(diào)壓器的穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。在工作時單片機(jī)的VCC端有5V的電壓，所以電路圖中的發(fā)光二極管會導(dǎo)通并發(fā)亮，指示電路正在工作狀態(tài)。圖36 單片機(jī)穩(wěn)壓電路圖步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)[9]?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的[10]。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 2．與微機(jī)的連接、速度控制（啟動、停止和反轉(zhuǎn)）及驅(qū)動電路的設(shè)計比較簡單。 4．停止時也可保持轉(zhuǎn)距。 6．即使沒有傳感器，也能精確定位。 但是，這種電機(jī)也有自身的缺點。下面以四相步進(jìn)電機(jī)最簡單的四拍工作方式來說明步進(jìn)電機(jī)的工作原理：圖37 步進(jìn)電機(jī)的工作原理以四相步進(jìn)電機(jī)為例，SA、SB、SC與SD分別是四相步進(jìn)電機(jī)的四個相的開關(guān)，開關(guān)接通時，磁極通電；開關(guān)斷開，磁極斷電。開關(guān)通電斷電的時間和間隔越長，則轉(zhuǎn)子換向需要的時間就越長，即電機(jī)轉(zhuǎn)的越慢；反之則電機(jī)轉(zhuǎn)的越快。步進(jìn)電機(jī)是以脈沖信號依次使定子激勵,以數(shù)字電壓輸入來控制轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動方向。本設(shè)計中選用的是42HS02型兩相四線步進(jìn)電機(jī)，它有多種控制方式，本設(shè)計中采用的是雙二拍整步方式，即采用通電次序兩相，四拍：(+A)(+B)(A)(+B)(A)(B)(+A)(B)—。與單二拍相比，雙二拍不容易產(chǎn)生丟步的現(xiàn)象。L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。L298n是驅(qū)動芯片，可以將控制芯片的輸出轉(zhuǎn)換成較高的電壓和能夠輸出較大的電流。所以將L297與L298n同時相連組成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，無論對硬件的系統(tǒng)集成和控制軟件，都是省時省力的事，因為組合后每只步進(jìn)電機(jī)只需步進(jìn)脈沖、正反轉(zhuǎn)兩個信號便行。圖38 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路在設(shè)計中，這樣的步進(jìn)電機(jī)有驅(qū)動器兩個，分別驅(qū)動左右兩個步進(jìn)電機(jī)。由于設(shè)計中有兩個驅(qū)動器，另外一個驅(qū)動器的三個輸入口分別與P1^P1^P1^5相連