【正文】 以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。 引腳名稱 第二功能 RXD 串行輸入 TXD 串行輸出 外部中斷 0 外部中斷 1 T0 定時(shí)器 0外部輸入 T1 定時(shí)器 1外部輸入 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 AT89C51 采集系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分： 單片機(jī)的基本電路。 單片機(jī)的中央處理器（ CPU）是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作，中央處理器 (CPU)主要包括控制器和運(yùn)算器。 2）控制器 控制器是識(shí)別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)內(nèi)部組成單元進(jìn)行工作的部件，控制器主要包括程序計(jì)數(shù)器 PC， PC增量器，指令寄存器，指令譯碼器，定時(shí)及控制邏輯電路等。 3）外 圍接口電路 CPU 與外部設(shè)備的信息交換都要通過接口電路來進(jìn)行，這主要是為了解決CPU 的高速處理能力和外部設(shè)備低速運(yùn)行之間的速度匹配的問題，并可以有效的提高 CPU 的工作效率，同時(shí)也提高了 CPU 的對(duì)外的驅(qū)動(dòng)能力。位處理器以狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位標(biāo)志位C為累加位，可進(jìn)行置位、復(fù)位、取反、等于“ 0”轉(zhuǎn)移、等于“ 1”轉(zhuǎn)移且清“ 0”以及 C與可尋址位之間的傳送、邏輯與或等位操作。 4)存儲(chǔ)器 單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器分為程序存儲(chǔ)器，標(biāo)準(zhǔn)型 AT89C51 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器采用 4KB 的快速寫存儲(chǔ)器 FLASH MEMORY,程序和擦除完全是電器的實(shí)現(xiàn)，編程和擦寫速度快，可以使用通過的編程器脫機(jī)編程，也可在線編程。一定容量的 RAM 集成在單片機(jī)內(nèi)，提高可單片機(jī)的運(yùn)行速度，也降低了功耗。該串行口功能較強(qiáng)，即可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 80c51 共有 5哥中斷源，既有中斷 2個(gè)，定時(shí) /計(jì)時(shí)中斷 2 個(gè)，串行口中斷 1 個(gè)，全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 6 復(fù)位電路 復(fù)位電路包括上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩部分， AT80C51 系列單片機(jī)多為高電平復(fù)位，也就是說 RST 腳上只要有 持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平就能使單片機(jī)復(fù)位，因此上電復(fù)位的原理就是利用電容充電的一段時(shí)間將復(fù)位腳拉至高電平，使單片機(jī)完成復(fù)位，保證單片機(jī)正常工作 。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)，它們決定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系數(shù)和濾波電容的選擇。為了改善波紋特性 ,在穩(wěn)壓電源的輸入端加接電容。下面介紹LM7809 的技術(shù)參數(shù)。 LM7809 系列穩(wěn)壓塊封裝： 1 腳為輸入端 ， 2 腳為公共端 ， 3 腳為輸出端。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 小車電機(jī)以兩直流電動(dòng)機(jī)為主驅(qū)動(dòng)，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用來接收 DTL 或者 TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載 (比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) )，和開關(guān)電源晶體管 。 L293D 可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。 通過單片機(jī)的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，有效控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。取左邊電機(jī)為例，當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“ 1”， J17 輸入數(shù)字 電平“ 0”時(shí)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“ 0”， J17 輸入數(shù)字電平“ 1”時(shí)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”， J17 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”時(shí)實(shí)現(xiàn)停止；最后結(jié)合左右電機(jī)通過單片機(jī)共同實(shí)現(xiàn)小車的前后左右四個(gè)方向行駛。 由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差，所以放棄該方案。 光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因此光敏電阻在障礙物上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。 紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。單片機(jī)根據(jù)是否收到反射回來的紅外光來確定障礙物的位置，從而控制小車的行走路線。 紅外線光電傳感器的特點(diǎn)是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。因此本方案易于實(shí)現(xiàn)，也比較可靠。 軌跡探測(cè)電路根據(jù)反射接收原理配置了一對(duì)紅外線發(fā)射、接收傳感器。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個(gè)電平跳變信號(hào)。 當(dāng)小車行駛到障礙物引導(dǎo)線時(shí)，紅外線信號(hào)被障礙物吸收后，光敏三極管截止，輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)了通過紅外線檢測(cè)信號(hào)的功能。即 當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對(duì)管遇到障礙物時(shí)輸入電平為高電平，反之為低電平。在小車行走過程中， 結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡?？刂破湎蛴肄D(zhuǎn)；如果右方向偏離，則左側(cè)的探頭就會(huì)檢測(cè)到障礙物，把信號(hào)傳送到單片機(jī)，進(jìn)行處理校正。從而保證畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 小車行駛。 該傳感器能非常準(zhǔn)確地測(cè)出障礙物的存在，但價(jià)格高，處理復(fù)雜，不符合該設(shè)計(jì)的要求。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用超聲波探測(cè)電路探測(cè)障礙物（方案 2）。 AT89C51 單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀 超聲波測(cè)距儀主要以單片機(jī) AT89C51 為核心，其發(fā)射器是利用壓電晶體的諧振帶動(dòng)周圍空氣振動(dòng)來工作的 .超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí) ，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 在測(cè)距計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)中，采用了相關(guān)計(jì)數(shù)法，其主要原理是：測(cè)量時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)先給發(fā)射電路提供 20個(gè)左右的脈沖信號(hào)，單片機(jī)計(jì)數(shù)器立即計(jì)數(shù)；當(dāng)信號(hào)發(fā)射一段時(shí)間后，若單片機(jī)收到外中斷 1的信號(hào)，則計(jì)時(shí)成功。 考慮到在測(cè)障過程中小車車速及反應(yīng)調(diào)向速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物40CM 的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在順利繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。根據(jù)上述要求，提出以下方案。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。由此可見，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。 利用單片機(jī)發(fā)射 40kHz超聲波。若可以測(cè)出第一個(gè)回波到達(dá)的時(shí)間與發(fā)射脈沖之間的時(shí)間差 t，利用 S=1/2*v*t,即可算得傳感器與反射點(diǎn)間距離 s，由圖可知，被測(cè)距離 H=s*cosα , ① α =arcsin(M/S) ② ,M— 兩探頭之間中心距離的一半，將②代入①， H=S*cos(arcsin(M/S)) ③ ,再將 S=1/2*v*t代入③，得 H=1/2*v*t*cos(arcsin(M/S)) ④ ,v在一定溫度下是畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 一常數(shù)（例在 T=15℃時(shí)， v= m/s），當(dāng)被測(cè)距離 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 M時(shí)，cos(arcsin(M/S))≈ 1,所以④式 可以化簡(jiǎn)為 H=1/2*v*t。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在光線不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。 作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測(cè)距及材料探傷、測(cè)厚等。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。 超聲波接受電路運(yùn)用集成塊 CX20216A?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38 kHz與測(cè)距的超聲波頻率 40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路 (如圖 6)。適當(dāng)更改電容 C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。完成信號(hào)的采集。 CX20216A 的引腳注釋： l腳：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ。增大電阻 R 或減小 C，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。 3腳：該腳與 GND之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為 F。 5腳：該腳與電源端 VCC 接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。 6腳： 該腳與 GND 之間接入一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為 330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。 超聲波接收電路組成及原理 超聲波接收模塊設(shè)計(jì)如圖 6 所示通過 集成塊 CX20216A（ 包括超聲波接收探頭、信號(hào)放大電路及波形變換電路三部分）經(jīng)外圍。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號(hào)非常弱，因此必須經(jīng) 放大電路放大。第一級(jí)放大 100 倍，第二級(jí)放大 50 倍總計(jì)放大 5000 倍，這樣不僅放大增益足夠大，可以適合小信號(hào)的需求，而且信號(hào)增益也能夠變化，適應(yīng)信號(hào)變化范圍大的需求。在中斷服務(wù)程序中，讀取時(shí)間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并通過計(jì)算算出雷達(dá)與障礙物的距離。 LM567 是帶有鎖相環(huán)的音頻譯 碼集成塊， LM567 內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率。 當(dāng) 發(fā)射的載頻上，則 LM567輸入信號(hào)大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷?qǐng)求信號(hào)，送至單片機(jī)處理。只要把選頻放大電路工作的中心頻率設(shè)定為 40 KHz，就可以把其他頻率的干擾信號(hào)清除或衰減，同時(shí)把 40 KHz 的回波信號(hào)進(jìn)行放大。 LM2907N 具有以下特點(diǎn)： LM2907N 進(jìn)行頻率倍增時(shí)只需使用一個(gè) RC 網(wǎng)絡(luò)； 以地為參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)速計(jì)（頻率）輸入可直接從輸入管腳接入； 運(yùn)算放大器／比較器采用浮動(dòng)三極管輸出； 最大 50mA 的輸出電流可驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、發(fā)光二極管等； 內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計(jì)使用充電泵技術(shù)，對(duì)低紋波有頻率倍增功能； 比較器的滯后電壓為 30mV 利用這個(gè)特性可以抑制外界干擾； 輸出電壓與輸入頻率成正比，線性度典型值為 177。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 12 LM2907N 的引腳功能如下： 腳（ F）和 11 腳（ IN）為運(yùn)算放大器／比較器的輸入端 。 3 腳接充電泵的輸出電阻和積分電容（ R1/C2）。 5 腳為輸出晶體管的發(fā)射極（ U0）。 9 腳為正電源端（ VCC） 。 6， 7， 13， 14 腳未用。 由圖 7 可以看出，由于兩個(gè)串聯(lián) Ω 電阻的分壓， 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。與 ISD 同類芯片相比它具有：價(jià)格便宜，有多種手動(dòng)控制方式，分段管理方便、多段控制時(shí)電路簡(jiǎn)單、采樣速度及錄放音時(shí)間可調(diào)、每個(gè)單鍵均有開始停止循環(huán)多種功 能等特點(diǎn)，同時(shí)保留了 ISD2500 芯片的一些特點(diǎn)，都是 DIP28畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。其外接振蕩電阻與采樣率、語音頻帶 ，該電阻可以根據(jù)用戶需要的時(shí)間和音質(zhì)效果無級(jí)調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用的是串行選段控