【正文】 儀表、醫(yī)療儀器、分析儀器及低功耗便攜式儀器中，LCD已成為一種占主導(dǎo)地位的顯示器件【8】。 測(cè)量里程模塊方案一、通過測(cè)試得出小車平均速度v，在行駛過程中將行駛時(shí)間與其乘積t*v作為駛過的里程。故不予采用。在車輪上安裝小磁鋼，將霍爾開關(guān)器件安裝在固定軸上?；魻栐捎谒幕魻栃?yīng)顯著而得到實(shí)用和發(fā)展，被廣泛用于電流、磁場(chǎng)、位移、壓力等物理量的測(cè)量。只要磁鋼在后輪上的位置足夠精確，霍爾開關(guān)固定牢靠，就可以獲得較好的測(cè)試效果。在齒輪箱中安裝透射式光電開關(guān)，測(cè)出變速齒輪的每秒轉(zhuǎn)速，用變速比和車輪周長(zhǎng)計(jì)算出線速度，積分求行駛里程。通過比較上述方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合多方面因素決定選用方案二。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對(duì)于小車的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不利。采用繼電器對(duì)電機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制。方案三、采用H型脈沖寬度調(diào)制（PWM）全橋式驅(qū)動(dòng)電路。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。完全滿足設(shè)計(jì)要求[9]。第3節(jié) 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)（SCM）是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microputer）的簡(jiǎn)稱。隨著SCM在技術(shù)上、體系上不斷擴(kuò)展其控制功能，國(guó)際上已經(jīng)采用MCU（MicroControllerUnit）代替單片機(jī)的名詞。但存儲(chǔ)量小，輸入輸出適配器簡(jiǎn)單，功能較低。近年來，AT89C51在我國(guó)非常流行，它最大的特點(diǎn)是內(nèi)部有可以多次重復(fù)編程的閃爍ROM,并且閃爍ROM可以直接用編程器來擦寫（電擦寫），使用起來比較方便【10】。二是系統(tǒng)配置，既要按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器﹑打印機(jī)﹑A/D﹑D/A轉(zhuǎn)換器等，又要設(shè)計(jì)合適的接口電路。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。從而達(dá)到測(cè)量里程的目的。該電路包括一個(gè)紅外發(fā)光二極管、一個(gè)紅外光敏三極管及其上拉電阻。當(dāng)小車在白色地面行駛時(shí)，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號(hào)， 經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號(hào)，輸出低電平，經(jīng)LM306電壓比較器送單片機(jī)控制。將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)I/O口，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為高電平時(shí)，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，表明小車行駛在白色地面上。 軌跡探測(cè)電路圖為了保證小車沿黑線行駛，采用了兩個(gè)檢測(cè)器并行排列，左右方向都可以進(jìn)行控制，控制精度得以提高。如果左方向偏離黑線，則右側(cè)的探頭就會(huì)檢測(cè)到黑線，把信號(hào)傳送到單片機(jī)，進(jìn)行處理校正?？刂破湎蜃筠D(zhuǎn)。電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境中能夠?qū)ほE。在該電路中，加比較器LM306的目的是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。它的工作原理是外界的金屬性物體對(duì)它的高頻—振蕩器產(chǎn)生非接觸式感應(yīng)作用。振蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前方產(chǎn)生一個(gè)高頻交變的電磁場(chǎng)。這一振蕩的變化，即被開關(guān)的后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一確定的輸出信號(hào)，觸發(fā)開關(guān)并驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式目標(biāo)檢測(cè)之目的。 接近開關(guān)原理框圖在車底中部安裝一個(gè)金屬檢測(cè)傳感器，將其檢測(cè)面對(duì)準(zhǔn)運(yùn)行路面，當(dāng)小車通過金屬鐵塊時(shí)，輸出端輸出一個(gè)高電平信號(hào)，將這個(gè)高電平信號(hào)通過74LS04反相器，將信號(hào)用單片機(jī)檢測(cè)出來，借此控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，并聲光提示。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應(yīng)用。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。本設(shè)計(jì)應(yīng)用反射式超聲波探測(cè)電路探測(cè)障礙物。（1）超聲發(fā)射電路超聲發(fā)射電路由時(shí)基電路555組成，555振蕩電路的頻率可以調(diào)整，調(diào)節(jié)電位器RP1可以將接受超聲傳感器的輸出電壓調(diào)至最大，通?？烧{(diào)至40kHz。 LM555 時(shí)基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。2腳為觸發(fā)端（TR），是下比較器的輸入。7腳為放電端（DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。5腳為控制電壓端(CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。一般可以把 LM555 電路等效成一個(gè)大放電開關(guān)的RS 觸發(fā)器。它只有一個(gè)輸出端OUT，OUT可等效成觸發(fā)器的Q 端。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 R，控制電壓端CV，電源端VCC和接地端GND。②兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當(dāng)CV端不接控制電壓時(shí)，對(duì)TH（R）端來講，大于2/3VCC是高電平1，小于2/3VCC是低電平0；而對(duì) TR（S）端來講，大于1/3VCC是高電平1，小于1/3VCC是低電平0?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。LM393輸出的是比較規(guī)范的方波信號(hào)。 超聲波接收和處理電路（3）信號(hào)處理電路 信號(hào)處理電路使用集成電路LM2907N，它原是測(cè)量轉(zhuǎn)速用的IC,其內(nèi)部有F/V轉(zhuǎn)換器和比較器、充電泵、高增益運(yùn)算放大器，它的輸出要求有一定頻率的信號(hào)，能將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)。%；⑧ 具有保護(hù)電路，不會(huì)受高于Vcc值或低于地參考點(diǎn)輸入信號(hào)的損傷；⑨ 在零頻率輸入時(shí)，LM2907N的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié)；⑩ 當(dāng)輸入頻率達(dá)到或超過某一給定值時(shí)，可將輸出用于驅(qū)動(dòng)繼電器、指示燈等負(fù)載。LM290N7的10腳電壓Vop=6V，這是內(nèi)部比較器的參考電壓。當(dāng)Vop+大于Vop時(shí)，比較器輸出為“1”，LM2907N內(nèi)部三極管導(dǎo)通（或飽和）輸出為“0”,則發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮。即當(dāng)有障礙物時(shí)LED處于發(fā)光狀態(tài)，LM2907N的8號(hào)引腳輸出低電平，同時(shí)通過8腳將信號(hào)送給單片機(jī)，使單片機(jī)該根據(jù)信號(hào)控制小車轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)避開障礙物的目的。為了檢測(cè)光線的強(qiáng)弱，我們?cè)谛≤囎笄胺?、右前方加?只光敏傳感器，即光敏電阻。當(dāng)小車前方無光照射時(shí), 光敏電阻阻值很大，三極管處于截止?fàn)顟B(tài), 集電極輸出高電平；當(dāng)有光照射時(shí), 光敏電阻阻值變小, 三極管飽和導(dǎo)通[7]。 光源檢測(cè)電路3．5 顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602顯示。 顯示電路該電路用到2行16個(gè)字的DM162液晶模塊，它采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口。(4)第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選指令寄存器。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。(7)第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。A4EE集成霍爾開關(guān)屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（～18V），其輸出的信號(hào)符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)。在輸入端輸入電壓VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差HV輸出，該HV信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)稱為關(guān)。 霍爾傳感器A4EE的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將霍爾元器件以一定方式裝成后，再將霍爾傳感器H的1腳和3腳間接2KΩ的電阻[12]。若N極經(jīng)過霍爾開關(guān)，其輸出電壓為正，則S極經(jīng)過霍爾開關(guān)，其輸出電壓為負(fù)。所以N極穿過霍爾開關(guān)產(chǎn)生正脈沖，S極穿過霍爾開關(guān)產(chǎn)生負(fù)脈沖。因此，汽車后輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾元件產(chǎn)生個(gè)脈沖，將其送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)小汽車車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的正負(fù)方波總長(zhǎng)度，即是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T。內(nèi)部采用外部中斷1，車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，從而對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。當(dāng)SS2導(dǎo)通時(shí)，S S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)SS4導(dǎo)通時(shí)，SS2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。當(dāng)全部關(guān)斷時(shí)，電機(jī)將自由滑行[8]。PWM輸出脈沖信號(hào)經(jīng)雙H橋功率驅(qū)動(dòng)電路L298N后接至電機(jī)，控制小車運(yùn)動(dòng)。每個(gè)H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（SENSEA和SENSEB）用來連接電流檢測(cè)電阻。Vs為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。 H型全橋式驅(qū)動(dòng)電路第4節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)(Programming)是指設(shè)計(jì)、編制、調(diào)試程序的方法和過程。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件也占有重要的地位。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是能完成一定功能，并相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法稱為模塊程序設(shè)計(jì)法[14]。(2)程序的易讀性好。(4)模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑中斷程序（探測(cè)金屬和測(cè)量里程）、躲避障礙物子程序構(gòu)成。在主程序模塊中，需要完成對(duì)各模塊接口的初始化，LCD1602的初始化、中斷向量的設(shè)計(jì)以及開中斷、循環(huán)等待等工作。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成不同的操作。在行駛中，結(jié)合程序查詢方式，則控制小車右轉(zhuǎn)；，則控制小車左轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡。當(dāng)檢測(cè)到金屬鐵片時(shí)，產(chǎn)生中斷，進(jìn)行聲光提示。 主程序流程圖主程序：RIGHT_BLACK EQU 。左邊黑線 ZHANGAI EQU LEFT_LAMP EQU 。右邊光源 BELL EQU 。LED DATA1602 EQU P1 。L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片端口定義 ENA EQU 。秒緩沖 MINBUF EQU 22H 。 LCD1 EQU 30H LCD2 EQU 31H LCD3 EQU 32H LCD4 EQU 33H LCD5 EQU 34H COUNTER EQU 35H 。周長(zhǎng) LICHENG EQU 37H 。外部中斷1,車輪轉(zhuǎn)一圈時(shí),光電傳感器發(fā)出一個(gè)脈沖LJMP EXT1 ORG 0100HMAIN:MOV R0,00HMOV LCD1,0MOV LCD2,0MOV LCD3,11MOV LCD4,0MOV LCD5,0MOV BUF,0MOV SECBUF,0MOV MINBUF,0SETB CLR CLR CLR MOV SP,60HMOV TMOD,11HMOV TH0,3ChMOV TL0,0B0hMOV LENGTH,1 。清屏并光標(biāo)