于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車畢業(yè)論文目 錄摘要 IAbstract II緒 論 1第1章 方案設(shè)計(jì)及論證 2 基本原理 2 可行性方案的介紹 2 系統(tǒng)方案確定 4第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹 5 AT89C52芯片 5 霍耳傳感器（HD3020） 8 施密特觸發(fā)器（4093） 8 LED顯示器 10 MC7805三端穩(wěn)壓器 10 發(fā)光二極管和光敏二極管 11 三極管的開關(guān)作用 12 單元電路的設(shè)計(jì) 13 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 13 電機(jī)調(diào)速電路 14 傳感脈沖檢測(cè)電路 14 顯示電路 16第3章 系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì) 17 主程序 17 跑道標(biāo)志處理程序(外中斷0服務(wù)程序) 17 里程計(jì)數(shù)處理程序（外中斷1服務(wù)程序） 18 計(jì)時(shí)程序（T1定時(shí)中斷服務(wù)程序） 20總 結(jié) 21致 謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄一 程序清單 24附錄二：硬件原理圖 33緒 論當(dāng)今社會(huì)，隨著科技發(fā)展的日新月異，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，同時(shí)計(jì)算機(jī)也越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用到人們的生活、工作領(lǐng)域的各個(gè)方面。單片微型計(jì)算機(jī)以其其體積小、功能強(qiáng)、速度快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制等應(yīng)用中有著無(wú)以倫比的優(yōu)越性，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中。隨著微控制技術(shù)（以軟件代硬件的高性能控制技術(shù)）的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)生巨大的變化。單片微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用廣度和深度，已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家科技水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。此論文的題目是自動(dòng)往返小汽車。基于設(shè)計(jì)要求將設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊：AT89C5電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)調(diào)速、里程檢測(cè)、跑道標(biāo)志檢測(cè)、數(shù)碼顯示模塊。控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)；顯示系統(tǒng)采用3個(gè)LED數(shù)碼管顯示里程數(shù)，4個(gè)LED數(shù)碼管顯示一次往返的時(shí)間；電機(jī)正反轉(zhuǎn)采用橋式驅(qū)動(dòng)控制，2檔電壓調(diào)速；里程記錄采用霍爾傳感器；跑道標(biāo)志線采用光敏管檢測(cè)并使用軟件整形消抖措施；單片機(jī)、電機(jī)采用獨(dú)立穩(wěn)壓電源供電。本論文將詳細(xì)介紹硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的思路及方法。由于本人在單片機(jī)的設(shè)計(jì)方面還存在一些不足，在論文的寫作和論證上尚存在一些不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 33基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車第1章 方案設(shè)計(jì)及論證 基本原理根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動(dòng)小車的基礎(chǔ)上，加裝傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面特殊軌跡的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至主控制器進(jìn)行處理，然后由主控制器根據(jù)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)按照路徑自動(dòng)行駛。，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。電動(dòng)小車控制器傳感器控制信號(hào)路面數(shù)據(jù) 可行性方案的介紹方案一：本設(shè)計(jì)選用兩塊單片機(jī)(89C52 和 89C2051)作為自動(dòng)往返小汽車的檢測(cè)和控制核心。路面黑線檢測(cè)使用反射式紅外傳感器，車速和距離檢測(cè)使用斷續(xù)式光電開關(guān)，利用PWM技術(shù)動(dòng)態(tài)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。基于這些完備而可靠的硬件設(shè)計(jì)，使用了一套獨(dú)特的軟件算法，實(shí)現(xiàn)了小車在限速和壓線過(guò)程中的精確控制。本設(shè)計(jì)的主要特色 :高效的H型PWM電路，提高電源利用率； 控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離，信號(hào)通過(guò)光電禍合器傳輸； 脈沖調(diào)制路面檢測(cè)，超強(qiáng)糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾； 優(yōu)化的軟件算法，智能化的自動(dòng)控制， 定位精確。后置式紅、綠方向燈行駛狀態(tài)一目了然。方框圖如12所示。 圖12 方案一方框圖方案二：系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為核心器件實(shí)現(xiàn)小車行駛的自動(dòng)控制。控制過(guò)程是利用反射式光電檢測(cè)器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件完成對(duì)小車在不同路段的行駛速度實(shí)時(shí)控制，用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)指定行程和所用時(shí)間顯示，同時(shí)利用紅外數(shù)據(jù)傳輸方式將在限速區(qū)、終點(diǎn)區(qū)和返回到起點(diǎn)區(qū)后的時(shí)間和距離數(shù)據(jù)向手持顯示裝置單相傳送。鍵盤設(shè)置在小車中，對(duì)速度的控制調(diào)整更加方便、精確。方框圖如13所示。數(shù)據(jù)采集1線標(biāo)志檢測(cè)數(shù)據(jù)采集2 圈數(shù)檢測(cè) 單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1顯示結(jié)果電動(dòng)機(jī)控制紅外發(fā)射鍵盤輸入紅外接收單 片 機(jī) A T 8 9 C 5 1 速度、時(shí)間、里程顯示鍵盤輸入 圖13 方案二方框圖方案三：采用單片機(jī)AT89C52作為系統(tǒng)的控制中心。電機(jī)電路采用兩對(duì)互補(bǔ)三極管控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。檢測(cè)電路采用光敏管來(lái)控制小車的快行,慢行,停止。用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對(duì)指定行程和所用時(shí)間的顯示。方框圖如14所示。里程檢測(cè)AT89C52數(shù)碼顯示電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速跑道標(biāo)志檢測(cè) 圖14 方案三方框圖 系統(tǒng)方案確定從上述方案可知：方案一應(yīng)用了兩塊芯片作為控制部分，雖然設(shè)計(jì)目的更加明確，但這樣的選擇對(duì)軟件編程造成了很大困難；而方案二應(yīng)用了相同的兩塊芯片作為控制部分，應(yīng)用起來(lái)比較煩瑣，也很不經(jīng)濟(jì)；所以從應(yīng)用和實(shí)際生產(chǎn)方面考慮，選用方案三。 第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)元器件的選擇與介紹下面介紹AT89C52芯片、霍耳傳感器、施密特觸發(fā)器等元器件. AT89C52芯片特點(diǎn)：● 與MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容● 8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存● 1000次擦寫周期● 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz● 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器● 256X8字節(jié)內(nèi)部RAM● 32個(gè)可編程I/O口線● 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器● 8個(gè)中斷源● 可編程串行UART通道● 低功耗空閑和掉電模式功能特性概述：AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)FLASH閃存，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖21 AT89C52的芯片管腳圖 引腳功能說(shuō)明：VCC——電源電壓GND——地P0口——P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口——P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。與AT89C51不同之處是，輸入（）和輸入（）。FLASH編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2口——P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。FLASH編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口——P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表21所示。表21 引腳號(hào)功能特性T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）表22 端口三的功能介紹端口引腳第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INTO(外中斷0)INT1(外中斷1)TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB