【正文】 拉電阻把端口拉高，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 10 此時(shí)可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如表31所示。 表 31 P1 口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ ILI ）。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì) P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如 表 32 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 11 表 32 P3 口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） /INT0(外部中斷 0) /INT1(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） /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RST: 復(fù)位輸入。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下 ， 復(fù)位高電平有效。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 圖 31 ATMEL89S52 引腳圖 根據(jù)各模塊設(shè)計(jì)，由單片機(jī)進(jìn)行總控制，單片機(jī)的晶振、復(fù)位及各 I/O 接口 ，組成了單片機(jī)的最小系統(tǒng) 及擴(kuò)展接口板 ；其中 P0 口用于 LCD1602 的數(shù)據(jù)口，、 、 用于 LCD1602 的控制端； 口用于速度檢測(cè)，其他 P1 口用于 智能循跡 ； 用于控制電機(jī)電路； P3 口用于 其他功能，最小系統(tǒng)圖如圖 32 所示 。為了使小車靈活運(yùn)動(dòng)，要求小車在速度和方向上能夠大范圍調(diào)整。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 33 所 示。既可以與整個(gè)系統(tǒng)使用同一電源，又有足夠的輸出電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 本設(shè)計(jì) 用單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 波，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右電機(jī)速度相同時(shí)可實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)或后退；速度不同時(shí)可實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎；當(dāng)兩個(gè)電機(jī)反向等速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，小車可原地轉(zhuǎn)圈。 表 33 L298N 功能邏輯 AE IN1 IN2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 表 34 電機(jī)控制 邏輯 A/B（插針 P3 的 1/3 針） EN（插針 P3 的 2針） 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 0 正轉(zhuǎn) 1 0 反轉(zhuǎn) 0 1 剎停 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 15 圖 34 L298N 引腳圖 軌跡探測(cè) 模塊 有本設(shè)計(jì)要求可知，黑道寬 ，粘在白紙上，因此，對(duì)白紙與黑道的區(qū)別是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)根據(jù)白紙和黑道對(duì)光的反射能力不同的特性，即白紙對(duì)光的反射能力強(qiáng)，黑道對(duì)光的反射能力弱，本設(shè)計(jì)采用光電反射式傳感器 RPR220 采集信號(hào)，輸出為模擬信號(hào)，但本設(shè)計(jì)所要求的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，因此必須進(jìn)行處理，本設(shè)計(jì)采用比較器進(jìn)行處理。 電路 RPR220是一種一體化 反射式紅外光電傳感器 。主要應(yīng)用在游戲河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 16 567U1BLMV358R247KSample1R51kR333kR147kR710kR610k32184U1ALMV3585VR447kLIGHT1R847k123J1CON3Q19013Q29012C1104123J1CON3S1Reflex_Sensor機(jī)，復(fù)印機(jī)等設(shè)備中。 因?yàn)榉瓷涫焦怆姴蓸幼畲蟮母蓴_就是環(huán)境光的變化，小車在行走時(shí)會(huì)有時(shí)順光、有時(shí)逆光，雖可以通過(guò)遮 光方式來(lái)改善之，但是如果能在電路上加以處理，會(huì)更加可靠。 為何不通過(guò)軟件處理來(lái)消除 ,原因有二： 其一，不知道何時(shí)是順光、何時(shí)是逆光 。 所以使用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，目前所用的電路如 圖 35所 示 。 第一級(jí)運(yùn)放構(gòu)成同相緩沖器，一方面隔離后級(jí)電路對(duì)輸入信號(hào)的影響， 另一方面增加驅(qū)動(dòng)能力，使電容 C1 能夠快速跟蹤輸入信號(hào)，達(dá)到記憶背景光強(qiáng)度的目的，此電容可稱之謂記憶電容。 從圖中可以看出， Sample1 端控制著兩個(gè)三極管，其中 Q1(9013)控制反射采樣器的紅外發(fā)射管， Q2（ 9012）控制第一級(jí)緩沖器輸出給記憶電容 C1 的充電。第二級(jí)減法器的輸入此時(shí)相等， LIGHT1 輸出為“ 0”。第二級(jí)減法器的輸入則為： （反射光 + 背景光） — 背景光 = 反射光 從而達(dá)到消除背景光的目的，此時(shí) LIGHT1 輸出為放大后的反射光信號(hào)。 圖 36 Sample 和 LIGHT 信號(hào)波形 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 18 12834LM3935K20K5VINOUT由圖 36 可以看出 ，信號(hào)采集延時(shí)為 400 us，采樣的周期為 2ms。 由示波器觀察出： 背景采集時(shí)間： 大于 700 us 信號(hào)采集延時(shí)： 300 — 400 us AD 轉(zhuǎn)換 電路 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電采集的信號(hào)在白紙上位 Uout=，黑紙上Uout=，變化△ U=。電壓比較電路使用比較器 LM393 實(shí)現(xiàn)，電路如圖 37 所示。 這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí) ， 輸出電壓過(guò)渡的間隙 。 減小輸入電阻至小于10K 將減小反饋信號(hào) ， 而且增加甚至很小的正反饋量能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ， 使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩 。 比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地 。簡(jiǎn)化電路。電路輸出的模擬信號(hào)同樣要送電壓比較電路整形為方波，再送單片機(jī)處理。單位時(shí)間檢測(cè)的脈沖數(shù) n 就是齒輪單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。如果需要提高精度，只需 要 把碼盤上的 透孔 加多即可。 圖 38 速度檢測(cè)電路 圖 39碼盤示意圖 顯示 模塊 為了使顯示 質(zhì)量更高 ，本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 顯示， LCD1602 可以 顯示兩行字符，每行顯示 16 個(gè)字符。顯示電路如圖 310 所示。 圖 310 顯示電路 小車機(jī)械設(shè)計(jì) 車體簡(jiǎn)介 （ 1）可 以靈活的進(jìn)行控制 為了小車轉(zhuǎn)彎控制的靈活性，本次 設(shè)計(jì)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪加 一 個(gè)萬(wàn)向輪的三輪結(jié)構(gòu)?？梢酝瓿稍剞D(zhuǎn)彎， 旋轉(zhuǎn)等 動(dòng)作， 因 而 適合沿曲折路線前進(jìn)。 12345678910111213141516P1LCD160210KR110R25V12345678910111213P2LCD1602 IN5V VSSVDDVLRSR/WED0D1D2D3D4D5D6D7BLABLKP00P01P02P03P04P05P06P07RDWRP27P21P20D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D712P3Power5V河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 21 （ 3） 增加 了 透孔齒輪 （碼盤） ，方使小車測(cè)速 為 了 方便小車運(yùn)行速度測(cè) 量 ，我們提供了 含一個(gè)透孔的 齒輪，從而實(shí)現(xiàn)快速、精確測(cè)速的 目的 。 基板前端焊孔是為方便焊接傳感器電路而設(shè)定，可以方便的搭建黑 白線測(cè)量、障礙物檢測(cè)等電路 ； 上面的擴(kuò)展 板，則可以直接把單片機(jī)電路、顯示電路、通訊電路、遙控電路等焊接上面，不需要再額外增加電路，方便了 擴(kuò)展 。 圖 311 小車整體 圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 軟件流程 圖 在系統(tǒng)初始化后，等待循跡；根據(jù)線路的設(shè)置進(jìn)入循跡判斷狀態(tài)，或遙控控制，進(jìn)入遙控狀態(tài)，之后由 單片機(jī)處理后，發(fā)出 PWM 波，控制電機(jī)的各種狀態(tài)。 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖 N Y 開(kāi)始 是否尋跡嗎？ 讀入模式狀態(tài) 按尋跡判斷轉(zhuǎn)向 控制左右電機(jī) 按遙控判斷轉(zhuǎn)向 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 23 各模塊 程序 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)程序主要包括方向判別、 PWM 脈沖調(diào)制發(fā)生兩部分。 紅外傳感器真值表 如 表 41所示。 表 42 轉(zhuǎn)向控制 PWM 占空比 — 直線 左 轉(zhuǎn) 右 轉(zhuǎn) 停 止 左輪 PWM 的占空比 80% 10% 50％ 0％ 右輪 PWM 的占空比 80% 50% 10％ 0％ 軟件抗干擾技術(shù) 提高 小 車智能控制的可靠性，僅靠硬件抗干擾是不夠的，需要進(jìn)一步借助于軟件抗干擾技術(shù)來(lái)克服某些干擾。經(jīng)常 采用的軟件抗干擾技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、開(kāi)關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)等 。 數(shù)字濾波技術(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 24 一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的模擬輸入信號(hào)中，均含有種種噪音和干擾，它們來(lái)自被測(cè)量本身、傳感器、外界干擾等。對(duì)于這類信號(hào)，采用積分時(shí)間等于 20ms 的整數(shù)倍的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，可有效的消除其影響。對(duì)于隨機(jī)干擾，我們可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或?yàn)V除。故實(shí)質(zhì)上它是一種程序?yàn)V波。 數(shù)字濾波可以根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便，功能強(qiáng)的特點(diǎn)。 數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字濾波在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。若多次采樣后，信號(hào)總是變化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號(hào)，由于開(kāi)關(guān)量信號(hào)主要是來(lái)自各類開(kāi)關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、電氣觸點(diǎn)等，對(duì)這些信號(hào)的采集不能用多次平均的方法，必須絕對(duì)一致才行。在滿足實(shí)時(shí)性要求的前提下，如果在各次采集數(shù)字信號(hào)之間接入一段延時(shí)，效果會(huì)好一些，就能對(duì)抗較寬的干擾。前者有良 好的抗 “ 毛刺 ” 干擾能力，后者不耐干擾，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，它就會(huì)盲目鎖存當(dāng)前的數(shù)據(jù)，也不管此時(shí)數(shù)據(jù)是否有效。慣性大的輸出設(shè)備（如各類電磁執(zhí)行機(jī)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 25 構(gòu)）對(duì)‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個(gè)數(shù)據(jù)。外設(shè)設(shè)備接受到一個(gè)被干擾的錯(cuò)誤信息后，還來(lái)不及 做 出有效的反應(yīng)，一個(gè)正確的信息又來(lái)了，就可及時(shí)防止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 26 5 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果 在調(diào)試程序時(shí)， 先按各個(gè)模塊調(diào)試，待各個(gè)模塊調(diào)試成功后再實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體調(diào)試。 經(jīng)過(guò)對(duì)以上調(diào)試中遇到的問(wèn)題的 分析，將程序進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的程序滿足本設(shè)計(jì)的基本要求。 小車循跡測(cè)試結(jié)果如圖 51所示。第一部分首先對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目選擇 做了簡(jiǎn)要的介紹，然后概述了機(jī)器人的發(fā)展概況。最后 介紹了 循跡 小車的軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程以及測(cè)試結(jié)果 等內(nèi)容。在總結(jié)過(guò)去的同時(shí)，也學(xué)會(huì)了很多新知識(shí)，積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并且接觸到了該領(lǐng)域很多基礎(chǔ)的東西，認(rèn)識(shí)到自己所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這使我的個(gè)人能力有了很大提高。但是在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，這些問(wèn)題都解決了。其次，對(duì)單片機(jī)有了更深入的了解，這為以后的實(shí)踐打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。雖然工作量有點(diǎn)大，但能從中學(xué)到東西， 還是非常值得的 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 28 致 謝 歷時(shí)三個(gè) 月 的畢業(yè)設(shè)計(jì) 已經(jīng) 告一段落。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之際將其作為自己的設(shè)計(jì)， 經(jīng)過(guò)自己不斷的搜索努力以及 胡松華老師的耐心指導(dǎo) ，本設(shè)計(jì) 已經(jīng)基本 完成。值此論文完成之際，謹(jǐn)向 胡 老 師 表示誠(chéng)摯的謝意！ 再次要非常感謝的是 李群興 同學(xué) ， 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我從他身上