智能電動小車軟件設計

43頁 17000字數(shù)+論文說明書+開題報告+4張CAD圖紙【詳情如下】

外文翻譯-- 應用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器.doc

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智能電動小車軟件設計

目錄

第一章 前 言 1

第二章 方案設計與論證 3

一 直流調速系統(tǒng) 3

二 檢測系統(tǒng) 4

三 顯示電路 9

四 系統(tǒng)原理圖 9

第三章 硬件設計 10

一 80C51單片機硬件結構 10

二 最小應用系統(tǒng)設計 11

三 前向通道設計 12

四 后向通道設計 15

五 顯示電路設計 17

第四章 軟件設計 20

一 主程序設計 20

二 顯示子程序設計 24

三 避障子程序設計 25

四 軟件抗干擾技術 26

五 “看門狗”技術 28

六 可編程邏輯器件 29

第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結果分析及結論 30

致  謝 31

參 考 文 獻 32

摘 要

80C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用80C51單片機來實現(xiàn)長春工業(yè)大學的畢業(yè)設計，該設計是結合科研項目而確定的設計類課題。本系統(tǒng)以設計題目的要求為目的，采用80C51單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。整個系統(tǒng)的電路結構簡單，可靠性能高。實驗測試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設計方法及測試結果分析

  采用的技術主要有：

（1） 通過編程來控制小車的速度；

（2） 傳感器的有效應用；

（3） 新型顯示芯片的采用.

關鍵詞 80C51單片機、光電檢測器、PWM調速、電動小車

Design and create an intelligence electricity motive small car

Abstract

80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.

The adoption of technique as:

(1) Reduce the speed by program the engine；

(2) Efficient application of the sensor;

(3) The adoption of the new display chip.

Keywords  80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car

第一章 前 言

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設計就是在這樣的背景下提出的，指導教師已經(jīng)有充分的準備。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。設計的智能電動小車應該能夠實時顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車。

根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。

這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本設計采用MCS-51系列中的80C51單片機。以80C51為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。80C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。

第三代單片機包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的新一代產(chǎn)品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,還包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色﹑與80C51兼容的單片機。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/D﹑PWM﹑PCA(可編程計數(shù)器陣列)﹑WDT(監(jiān)視定時器)﹑高速I/O口﹑計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機80C51系列8ｘC592單片機引入了具有較強功能的設備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線----CAN(Controller Area Network BUS).

新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。 

本設計就采用了比較先進的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是

在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應用到了超聲波傳感器進行檢測。所以本設計與實際相結合，現(xiàn)實意義很強

CPU必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動CPU。

4060的記滿輸出信號不但要接到MCS-51的RST腳，而且還應接到其它芯片的RST腳，因為程序亂飛后，其它具有RST腳的芯片也混亂了，必須全部復位。

六 可編程邏輯器件

可編程邏輯器件GAL16V8是LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復編程的低密度PLD器件。它采用更為靈活的可編I/O結構，并采用了先進的EECOMS工藝，數(shù)秒內(nèi)即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。

GAL16V8技術特性

（1）電可擦除工藝     

可重編程單元

100％成品率

可重配置邏輯

（2）高性能E2CMOS工藝      

低功耗：45mA最大運行功耗，35mA最大維持功耗

高速度：15～25us最快存取速度

（3）8個輸出邏輯單元

對于復雜邏輯設計具有最大靈活性

GAL16V8可仿真20條引腳的PAL器件，具有功能 / 熔絲圖 /參數(shù)的完全兼容性

（4）預置、加電復位全部寄存器

（5）具有保密單元、電子標簽

（6）數(shù)據(jù)保持超過20年。

80C51按鍵電路直接由80C51接口電路查詢。消抖(延時20ms)由軟件延時完成。

第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結果分析及結論

測試方法與儀器：

1、 測試儀器   

測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。

2、測試方法   

數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導通狀態(tài)等參數(shù)；

信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸；

MCS51仿真機用于測試軟件；

直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電；

秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產(chǎn)品測試。

測試數(shù)據(jù)及測試結果分析：                       

⑴ 計時精度分析  計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。

⑵ 測距精度分析  測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產(chǎn)生2個脈沖，車輪每轉產(chǎn)生32個脈沖，理論測量精度可達135mm/32=4.22mm<4.5mm

⑶ 定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。

3、結論

歷時三個月的設計過程中，我首先邊查資料，邊在實驗室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時是“虛焊”的原因，有時可能是阻值選錯。在焊接顯示電路時，我就錯將680歐的電阻焊成了6.8千歐。這使我深深感受到理論與實際間的差距。通過這樣的設計，提高了我的動手能力。每天在實驗室除了焊接線路板，還可以上機編程，使我軟件調試知識也提高了。

    本設計采用的是80C51單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機。比如采用陵陽單片機，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。                   

致  謝

歷時三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及白老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，白老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。同時本系120實驗室的開放也為我的設計提供了實習場地。在此對白文峰老師和牛曉升老師表示深深的感謝。

通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。

由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。

參 考 文 獻

1 何立民,單片機應用系統(tǒng)設計,北京：航天航空大學出版社,2～5,46～50

2 李廣弟,單片機基礎,北京：北京航空航天大學出版社,2001,56～64

3 何希才,新型實用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2000年,60～65

4 趙負圖,傳感器集成電路手冊,第一版,化學工業(yè)出版社,2004,590～591

5 陳伯時,電力拖動自動控制系統(tǒng),第二版,北京:機械工業(yè)出版社,2000年6月,127～130

6 張毅剛,彭喜元,新編MCS-51單片機應用設計,第一版,哈爾濱工業(yè)大學出版社,2003,25～27,411～417

畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學 號： 外文出處： 附 件： 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 附件 1：外文資料翻譯譯文 應用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器 摘要 此項目主 要是研究電氣系統(tǒng)以及簡單有效的控制氣流發(fā)動機的程序和氣流系統(tǒng)的狀態(tài)。它的實踐基礎包括基于氣流的專有控制器、自動化設計、氣流系統(tǒng)的控制程序和基于微控制器的電子設計。 使用電氣技術的自動化系統(tǒng)主要由三個組成部分：發(fā)動機或馬達，感應器或按鈕，狀如花瓣的控制零部件?，F(xiàn)在，大部分的系統(tǒng)邏輯操作的控制器都被程序邏輯控制器（ 取代。 感應器和開關是輸入端，而發(fā)動機的直接控制閥是輸出端，其中有一個內(nèi)部程序操控所有運行必需的邏輯，模擬其他的裝置如計算器、定時器等，對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行控制。 因為可 以根據(jù)需要無數(shù)次創(chuàng)建和模擬這樣的系統(tǒng)，所以皆由 使用，此項目有靈活的優(yōu)點。因此，可以節(jié)省時間，減少失誤的危險，同時在使用相同材料的情況下，它可以更加精密。 市場上的許多家公司都使用了常規(guī)的 不僅可以用氣流系統(tǒng)來控制，還可以用各種電氣設備。 用途廣泛，可以應用于許多工業(yè)生產(chǎn)中，甚至用于建筑物的安全和自動化系統(tǒng)中。 由于以上的各種特性，在一些實際應用中 供了很多的資源，甚至包括不控制系統(tǒng)的資源，電氣系統(tǒng)就是一種這樣的應用。對于自動化的工程， 使用是比較昂貴的，尤其是對那些小型的 系統(tǒng)。 針對這種情況可行的一種辦法是創(chuàng)建一個可提供特定尺寸和功能的控制器。這種控制器可以根據(jù)微控制器來制作。 這種基于微控制器的適用范圍比較小，只能用于一個類型的機器或者可以用做一個像普通 樣可以被編程的控制器，那樣它就可以通過可變化的邏輯程序來進行各種作業(yè)。所有的這些特性根據(jù)具體需要的不同而不同，具體的設計者的經(jīng)驗的不同而不同。但是這種設計的主要優(yōu)點在于設計人員非常了解自己的控制器，可以自由掌握控制器的大小尺寸，改變它的功能。這就意味著此項目有更多的獨特性，但同時系統(tǒng)的控制也由它的設計者所控制。 人們可以從一個自動化系統(tǒng)中找到三個上文中提到的基本部件，外加一個控制系統(tǒng)的邏輯線路。只有成熟先進的技術能做出特定的邏輯線路和執(zhí)行正確操作所需要的部件升級。 對于一個簡單的運動，系統(tǒng)自動程序可以完成，但是對于間接或更加復雜的運動，系統(tǒng)的程序就會產(chǎn)生復雜的線路和錯誤的信號。這是就需要另一種方法可以節(jié)省時間，產(chǎn)生清晰線路，能夠防止偶然的信號交疊和線路堵塞。 這種方式的不同標準的線路基法叫循序漸進式或規(guī)則系統(tǒng)，它對氣流和電氣系統(tǒng)非常有效，而且也是此項目的一個基礎。它包括根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)各個不同變化所設基礎 上的系統(tǒng)。 第一步是為每個步驟設計那些種標準的線路。第二步是連接接收來自感應器，開關和先前的運動信號，同時把空氣或電傳送給每個步驟的補給線。如圖中所示， 1 和 2 標準線路是為氣流的和電氣系統(tǒng)服務 上述方法可以使發(fā)動機的每一個運動都被很好地用步驟來定義。這也就是說發(fā)動機的每一次運動變化都是系統(tǒng)的一個新的狀態(tài)，而兩個不同狀態(tài)之間的轉變叫做步驟。 先前提到的標準線路可以幫助設計人員定義系統(tǒng)的不同狀態(tài)和不同步驟的變化所帶來的不 同環(huán)境。在設計的最后階段，系統(tǒng)中會有一個從來不變化的序列和明確的輸入和輸出端。我們把一個序列從輸入端輸入，經(jīng)過轉換后，由輸出端輸出。 這些步驟的所有過程都是在微控制器內(nèi)部進行的，并且以同樣的方式在運行著。 部件的序列在控制器里被 5 個位元組規(guī)劃；每個部分都有程序的一個步驟結構。輸入端有二個位元組 ,輸出端有一個，其他結構部分和附加功能步驟有兩個。在編程之后，部件序列被內(nèi)部微控制器的記憶所儲藏，因此，他們是可讀的而且可以運行。 不同于傳統(tǒng)的 種控制器的工作目的是成為特定領域設計的多用控制器。傳統(tǒng)的 系統(tǒng)運行程序是一個循環(huán)的線路：輸入一個圖像 ,運行所有的內(nèi)部程序 , 然后升級輸出的狀態(tài)。這一個控制器以不同的方式工作 ,它讀取步驟的結構 ,等待輸入 ,然后升級或輸出，然后直接跳躍到下一個步驟，開始另一次的程序運行。 它也有局限性，例如這種控制器有時會不執(zhí)行指令，在同一程序指令下，會出現(xiàn)某一個運行的反復等等 ，但是這一個問題可以通過外部的邏輯運行解決。另外，這中控制器在沒有序列的系統(tǒng)上不能夠被應用。這些局限性也是這個系統(tǒng)的特性，這種系統(tǒng)的每一個應用都必須要有相應的系統(tǒng)分析。 這種 控制器以微集成電 路微控制器 基礎 ,它擁有全部此次項目所需要的資源。它有足夠的插孔，線路連續(xù)通訊 憶解救系統(tǒng)的所有結構和步驟的序列。它提供了項目所需要的所有的運行，例如定時器和分岔等。 我們做出了控制器的資源目錄，想盡可能的使它變的完善。在步驟的運行過程中，程序自動選擇如何讀取每一步驟的結構。這個操作有兩個位元組位于電子輸入處。一個位元組位于輸出端，還有一個被用作內(nèi)部定時器，類似輸入或暫停功能。憶內(nèi)部是 256 位元組，可以儲藏所有步驟的運行 ,即可以儲藏 48 個步驟之間的 所有運行。 除了一個互動菜單外，這種控制器還有一個控制臺和一些指令按鈕，他們一起控制各個步驟的運行和連續(xù)性，也控制其他的一些裝置。 4． 1 交互作用 在實際運行操作中，控制器需要有一些輔助設備幫助它和使用者進行互動，可以提供可靠的操作監(jiān)控，同時對氣流系統(tǒng)進行邏輯控制。 交互工作模式：在主要的程序中，使用者可以根據(jù)指導發(fā)出信號來進行具體步驟的操作 臺可以顯示系統(tǒng)工作的狀態(tài)，衡量輸入，輸出，計時器和運行的數(shù)據(jù)等。 嘀嘀聲用來提示重要警示，停止，開始和一些緊急情況的發(fā)生亮燈表示接通電源，和輸入，輸 出狀態(tài)。 4． 2 安全性 如果想正常運行程序，必須保證每一個步驟都正確的執(zhí)行。更重要的是，應該有預防運行故障和問題的解決方法。控制器提供了這種可能性，通過使用兩個內(nèi)部虛擬線路同時運行。他們可以重新啟動程序，隨時恢復到程序的原有狀態(tài)。有兩個輸入端共同工作可以快速的運行這些功能。 4． 3 接口 程序運行序列可以用控制器的接口來編程。一臺計算機的接口也可以用來升級使用程序。 使用者能利用接口配置一連串定義序列的步驟位元組。但是也可以設計一個程序 ,利用可視資源為使用者翻譯所需要的信息。 但是，如果想聯(lián)結電腦接口和控 制器，至少應該有一個儀器來保證數(shù)據(jù)的可靠性。 固件 主要的線環(huán)是通過讀取 憶中的每一資訊步驟進行工作。 在每個步驟中，系統(tǒng)的狀態(tài)被儲存，同時它也在顯示器上被顯示。根據(jù)使用者的構造 ,它能利用分流或暫停應付緊急線路情況來保證系統(tǒng)安全。 5. 電氣系統(tǒng)例子 這種系統(tǒng)不只是適應于特定的機器。它由四個主動器組成。 主動器 A ， B 和 C 是兩倍的，只有 一步，主動器 A 開始運行，并保持在一個特定的位置一直到一個循環(huán)的結束，如圖 5 所示它可以確定某一對象的下一運動。第二步， 當 A 完成了它的工作后，主動器 C 連同 B 一起開始盡可能多的產(chǎn)生電流圈，并受 B 的運行速度的限制，而 B 速度由一個流動的控制活瓣管理。 B 和 C 是一起工作的主動器的例子 ,當 B 慢慢地推動一個物體的時候 , C 有時則重復它的工作。 第三步，當 B 到達最后的位置時候 , C 停止立刻它的循環(huán)運動并且回到開始的位置。利用回旋的電流工作的主動器 D 連同 返回來的 四步，主動器 D 快速往返來回運動一次。 D 可以充當一個工具，在物體上的表面上打洞。當 D 返回開始的位置時候 , B 也同時返回，這是第五個步驟。 圖 6 顯示了程序設計的第一部分。我們把每個步驟的所有運行統(tǒng)稱為 . (A+) 表示主動器 A 向前推動，而 (表示返回到開始的位置。 同時發(fā)生的運動在相同的步驟中被一起疊加。這個系統(tǒng)共有有五個步驟。 圖 5 和 6 所表現(xiàn)的系統(tǒng)運行清楚的描述了所有序列。 利用他們我們可以用必需的邏輯語言設計整個的控制線路。但是現(xiàn)在還它還不是一個完整的系統(tǒng)，因為它還缺少一些輔助設施，（圖中沒有顯示）。 對于程序的最后運行， 這些輔助設施十分的重要，因為他們能使線路有更多的功能。 他們中最重要的是連接在每一步驟中的平行線路。那一個線路能夠隨時停止序列而且將主動器的狀態(tài)換成一個特定的位置。它可以重起系統(tǒng)或是應付緊急情況。圖 7 和 8 顯示的是在沒有使用控制器的情況下會發(fā)生的一些結果。 這些照片是控制線路的電圖表 ,包括感應器，控制鍵和電的活瓣卷。 另外的一些輔助設施也包括在這個系統(tǒng)中 ,比如自動機械 / 手動調控器，他們可以使系統(tǒng)不斷的循環(huán)工作；兩個開始控制鍵 ,他們能讓操作員手動控制系統(tǒng)的開始和停止，這樣就減少了發(fā)生意外事件的危險。 6. 使用者變更例子規(guī)劃 氣流線圈在前面 已經(jīng)詳細說明過：它可以讓我們了解到控制一個系統(tǒng)所需要的條件，那就是在系統(tǒng)的實際運行中必須提供所有的功能設施。但是 ,如前面提到的那樣 ,使用一個 特定的控制器 , 這種控制就變得比較容易的，而且系統(tǒng)的精密性也會提高。 使用傳統(tǒng)的 如圖 7， 8所示，在繪制接口處的電圖表時，要注意線路的邏輯。使用這種可編程的控制器 ,使用者必須知道運行方法的觀念并且規(guī)劃每個步驟的結構。 那就是說，使用傳統(tǒng)的 使用者清楚各個操作之間的關系。一般情況下，使用者可以在接口上運行一個模擬程序尋找邏輯上的錯誤同 之前所述的一樣，新的編程允許每一步驟的結構被分割。 序列獨自被定義，但每一步驟只被輸入和輸出端描述。 7. 結論 這種控制器是專門為這一項目所設計的。顯示了一個以微控制器為基礎的非常有用的可編程的控制器。它不需要為了獲取微控制器里的資源而安裝外部記憶器或外部的定時器。除了微控制器之外 ,只有少量的零部件執(zhí)行一些如輸出，輸入，類比輸入 ,顯示接口和連續(xù)運行的情況等功能。 單獨使用內(nèi)部記憶 ,我們可以控制一個有 48個步驟的氣流系統(tǒng)，但是如果使用一個比較簡單的系統(tǒng)，就會達到 60個步驟 言 ，而是用一個比較簡單的和直覺的結構。利用電氣系統(tǒng)，我們的項目應用了相同的技術，但同時我們的設計更加直接。 一種 非常簡單的機械語言能讓設計者用四或五個位元組定義步驟所有結構構成。這就要看他使用控制器的經(jīng)驗如何了。這種控制器雖然不能和商業(yè)的 比，但是它原本就是為特定的的目的而設計的，所以很難說哪一個好哪一個壞。總之，我們的這個系統(tǒng)是基于微控制器而設計，簡單快捷。 附件 2：外文原文 is in of to to of It of to of of of of to of 1. he an or or is as of of of s an to of is an to an to in on a to of to to of so LC of in it be is on LC of it of of be in to of of LC a of in a of a of of LC is is to at of s a of a of to of to a to do a be LC is be a of so it of to on of of of of of of of in a to an of it of in of it of 2. to of in an of in is a of a to a or of is to of of of or it to of is a of It to of is of is a to to or to of in If in 1 is a of of We of of of 3. of he of be a of of of be a of in in of of of in a to in We a is be by of on in of is of is in a of , of of is by of of of is to to of of LC's is a of a s in it of an or up It as of t a an an is no of t be is of of of to 4. of of 877 of as it by It an to of of It of by in We of to it of In of to an of to be on an A is on to to be to in a or 56 of of 8 In to an of a to of a 4.1 a t in to it on of on a to of in to In to on of to CD of an of i Di is to of to 4.2 f to to is to of a of to to in of at a 4.3 he of to a A to of to to a of a a as if a an to of at is to in of on a In of is it is on in to of it of of or to an to a 5. of is an at It to°, B be a in a a be of as it of to it of is a be to be a by a of B is of of be an of it of be an is it of to of of a to as a is on to of AN in be We as of (A+) -) to to of of is to in of of we of it an of it is in of .(in to of is a in of a of a at It or an to be no or an of in to to a of a of so to an of 6. an of It us to a is in in to as of of a or of of LC as , 8 of of is of to to of of is to of of a s to to to a of of an of be is be by to 7. of s is as of It t in a or in a In to a of a of 重慶交通大學二 O 一 O 屆畢業(yè)設計（論文） ?文獻綜述 開題報告 一、 選題目的理論價值和現(xiàn)實意義 智能車輛致力于提高汽車的安全性、舒適性、適應性和提供優(yōu)良的人車交互界面，是目前各國因重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng) 的一個重要組成部分，也是世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動。隨著企業(yè)生產(chǎn)技術的不斷提高以及對自動化技術要求的不斷加深，智能車輛已在許多工業(yè)部門獲得了廣泛的應用。在發(fā)達工業(yè)國家，有些智能車輛已實現(xiàn)商品化。由于成本低廉，又可以比人類工作的更好，它已逐步深入到工業(yè)和社會的各個層面： 1、智能車輛在智能運輸系統(tǒng) 的應用 這是智能車輛最典型的 應用，智能小車自動行駛功能的研究對增加車輛的智能性意義重大，智能車輛駕駛任務的自動完成將給人類社會的進步帶來巨大的影響。 2、智能車輛在物流運輸方面的應用 智能車輛在自動倉庫、碼頭、搬運、涂裝等物流作業(yè)部門也發(fā)揮了關鍵作用，它最適合在哪些人類無法工作的環(huán)境中工作。采用簡歷在智能車輛技術基礎之上的倉庫智能車輛物流運輸平臺來完成物流的自動運輸，即可以提高運輸效率，又可以避免有害物質對人體的傷害，有效的完成有毒環(huán)境下的作業(yè)。 3、智能車輛在軍事領域的應用 在未來戰(zhàn)爭中，智能車輛可以代替人員在核、生物、化學污染區(qū) 進行偵查、巡邏、對污染進行采樣，可以更加準確的搜集、掌握相關信息，可以有效的避免人員傷亡，提高執(zhí)行任務的效率和安全性。另外，無人駕駛的進攻性武器系統(tǒng)在現(xiàn)代軍事技術的發(fā)展方向之一，智能車輛的發(fā)展為無人攻擊車輛提供技術支持平臺。 4、智能車輛在社會生活中的應用 在西方發(fā)達國家，智能車輛已廣泛應用于醫(yī)療福利服務、商務超市服務、家庭服務等領域，其中的某些應用有望在今后的兩三年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化，并進入普通家庭。 智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個領域的關鍵設備?？梢钥闯?，無論是 從科學發(fā)展、理論研究的角度，還是從汽車工業(yè)發(fā)展以及市場競爭的角度看，對智能車輛的研究都是必要的。而智能小車的研究及相關產(chǎn)品開發(fā)也將有利于我國在此領域技術發(fā)展與進步。因此，研制一種智能，高效的智能小車控制系統(tǒng)具有重要的實際意義和科學理論價值。 二、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 智能小車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中的運用了計算機、傳感器、信息。通信、導航、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。 1、國外智能車輛的現(xiàn)狀研究 國外智能車輛的研究歷史較長，始于上 世紀 50 年代，它的發(fā)展歷程大致可以分為三個階段： 第一階段： 20世紀 50年代是智能車輛研究的初始階段。 1954年美國 系統(tǒng)只是一個運行在固定路線上的拖車式運貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本的特征即無人駕駛。早起研制該系統(tǒng)的目的是為了提高倉庫運輸?shù)淖詣踊剑瑧妙I域僅局限于倉庫內(nèi)的物品運輸，隨著計算機的應用和傳感器技術的發(fā)展，智能車輛的研究不斷得到新的發(fā)展。 重慶交通大學二 O 一 O 屆畢業(yè)設計（論文） ?文獻綜述 第二階段：從 80 年代中后期，世界主要發(fā)達國家對智能車輛開展可卓有成就 的研究，在歐洲，普羅米修斯項目于 1986 年開始了在這個領域的探索，在美洲，美國于 1995 年成立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟，其目標之一就是研究發(fā)展智能車輛的可行性，并促進智能車輛技術進入實用化，在亞洲，日本與 1996 年成立了高速公路先進巡航 /輔助駕駛演劇協(xié)會，主要目的是研制自動車輛導航的方法，促進日本智能車輛的整體進步。進入 80 年代中期，設計和制造智能車輛的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。 第三階段：從 90 年代開始，智能車輛進入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模的研究階段。最為突出的是，美國卡內(nèi) 基 列的自主車的研究，取得了顯著的成就。 目前，智能車輛的發(fā)展正處于第三階段，這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。 2、國內(nèi)智能車輛的現(xiàn)狀研究 相比于國外，我國開展智能車輛技術方面的研究起步較晚，開始于 20 世紀 80 年代，而且大多數(shù)研究尚處于針對某個單項技術研究的階段。雖然我國在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發(fā)達國家，并且存在一定的技術差距，但是我國也取得了一系列的成果，主要有： 中國第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院于 2003 年研制成功了我國第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車的正常交通情況下的高速公路上，形式的最高穩(wěn)定速度為為 12km/h，最高峰值速度可達 170km/h，并且具有超車功能，其總體技術性能和指標已經(jīng)達到了世界先進水平。 上海交通大學應用現(xiàn)代控制理論設計出了一種自動駕駛汽車模型，該模型在汽車系統(tǒng)的動力學建模的基礎之上，設計了自動駕駛的專項系統(tǒng)，它能根據(jù)玩到的彎曲變化程度實時的計算出車輛的轉向盤角度，控制車輛按照預設道路行駛。 吉林大學設計并制造了一輛用 別地面鋪設的條狀路標導航的智能車輛，車輛由圖像識別、 行駛、轉向、制動、避障和其他輔助系統(tǒng)組成。目前，該車可以穩(wěn)定的跟蹤直線、弧線、 S 型線等軌跡自動行駛，車速可達 20km/h。 在國家科工委和國家 862 計劃的資助下，清華大學計算機系智能技術與系統(tǒng)國家重點實驗室自 1988 年開始研制的 列移動機器人取得了很大的成功。它兼有面向高速公路和一般道路的功能，目前已經(jīng)能夠在校園的非結構化道路環(huán)境下，進行道路跟蹤和避障自主行駛。 智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng) 關鍵技術。目前。國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進行 鍵技術、設備的研究，隨著 究的興起， 我國已形成了一支 術研究開發(fā)的專業(yè)技術隊伍。并且各個交通、汽車企業(yè)越來越加大了對 智能車輛技術研發(fā)的投入，整個社會的關注程度在不斷提高。交通部已將 究列入“十五”科技發(fā)展計劃和2010 年長期規(guī)劃。相信經(jīng)過相關領域的共同努力，我國 智能車輛的技術水平一定會得到很大的提高。 三、課題研究重點 在國內(nèi)外，智能化系統(tǒng)主要采用單片機作為控制核心。因此，單片機的發(fā)展將有助于智能化技術的開發(fā)。在本設計中 ,采用比較先進的 片機為控制核心，它的功耗很低。 （ 1） 研究內(nèi)容： 本課題以 片機為核心的控制電路，采用模塊化的設計方案，運用光電傳感器、超聲波傳感器組成不同的檢測電路，實現(xiàn)小車在行駛中自動尋跡、躲避障礙物、等問題。并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動小車的重慶交通大學二 O 一 O 屆畢業(yè)設計（論文） ?文獻綜述 智能化控制。 在整個設計開發(fā)過程中，我們主要完成以下幾個方面的工作： 1、對智能小車的研究意義、研究現(xiàn)狀及發(fā)展進行概述。 2、設計整體方案，并對方案進行論證，提出其可行性及計劃安排，進一步提出單片機控制的實現(xiàn)方案。 3、設計出單片機，編制控制程序。 4、完成程序的調試，在設計過程 中進行初步調試。 （ 2）研究方案 1 采用 片機作為整機的控制單元。 ： 在本系統(tǒng)中，反射式紅外光電傳感器檢測黑線， 然后將信號傳送到單片機系統(tǒng)進行處理，使小車沿軌道自主行走； 采用 橋式驅動電路控制電機的轉向，實現(xiàn)電動小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉彎；采用 系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能，能滿足系統(tǒng)的要求。 2 探測軌跡方案 采用反射式紅外 線光電傳感器。紅外探測法，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的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色紙質地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動小車上的接收管接收不到紅外光。單片機根據(jù)是否收到反射回來的紅外光來確定黑線的位置，從而控制小車的行走路線。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信號進行隔離。 紅外線光電傳感器的特點是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。它的外圍電路簡單。因此本方案易 于實現(xiàn)，也比較可靠。 3 避障方案 采用超聲波傳感器探測障礙物。超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當探測到障礙物時，超聲波傳感器給出脈沖信號至單片機，單片機檢測到該信號后，調整小車的方向，以控制小車準確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉彎而導致的盲目方向控制。這樣不但能準確完成測量，而且能避免電路的復雜性。 同時，超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在光線不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰 到雜質或分界面會產(chǎn)生顯著反射，形成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面 [6]。 智能電動小車應以準確、智能見優(yōu)，因此采用超聲波傳感器探測障礙物。 4 顯示模塊方案 采用 碼管顯示。在系統(tǒng)中要用到多只 碼管進行動態(tài)顯示即可達到要求。其優(yōu)點是價格便宜，壽命長。缺點是只能顯示 0～ 9 的數(shù)字和一些簡單的字符，電路設計繁鎖，且占用空間。 碼顯示價格便宜，在課程設計中用到的比較多，比較熟悉，設計要求中數(shù)碼管只用來顯示鐵片個數(shù)，用一位 碼顯示足夠，因 此，本設計采用 碼管顯示。 5 電機驅動模塊方案 采用 橋式驅動電路。通過 實現(xiàn)對小車速度的控制。這種調速方式有調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的重慶交通大學二 O 一 O 屆畢業(yè)設計（論文） ?文獻綜述 負載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的快速啟動、制動和反轉等優(yōu)點，是一種廣泛采用的調速技術。 H 型全橋式電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉速和方向的控制。這種驅動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應正轉、正轉制動、反轉、反轉制動。為了電路設計簡單，采用電機專用驅動芯片 驅動電流大，瞬 時電流最高可達 2A，為電機驅動專門設計，工作穩(wěn)定可靠。完全滿足設計要求。 （ 3） 進度計劃 ： 4～ 6月時間安排： 4 月 1 日 15 日 ：實習 4 月 16 日 20 日 ：查閱資料 4 月 21 日 29 日：總體設計方案 , 同負責通訊、硬件的同學討論其細節(jié)部分，如端口定義及數(shù)據(jù)包的格式及中斷程序的編寫。 4 月 30 日 2 日：開題報告 5 月 3 日 13 日 ：逐點比較法的直線插補程序的編寫。 5 月 14日 20日 ：最后修改并調試程序，順利實現(xiàn)智能小車硬件系統(tǒng)設計 的任務。 5 月 21 日 27 日：說明書 5月 28日 日：總結、答辯 四、參考文獻 I 智能電動小車軟件設計 目 錄 第一章 前 言 ........................................................... 3 第二章 方案設計與論證 .................................................. 5 一 直流調速系統(tǒng) .................................................... 5 二 檢測系統(tǒng) ........................................................ 6 三 顯示電路 ....................................................... 11 四 系統(tǒng)原理圖 ..................................................... 11 第三章 硬件設計 ....................................................... 12 一 80............................................ 12 二 最小應用系統(tǒng)設計 ............................................... 13 三 前向通道設計 ................................................... 14 四 后向通道設計 ................................................... 17 五 顯示電路設計 ................................................... 19 第四章 軟件設計 ....................................................... 20 一 主程序設計 ..................................................... 20 二 顯示子程序設計 ................................................. 24 三 避障子程序設計 ................................................. 25 四 軟件抗干擾技術 ................................................. 26 五 “看門狗”技術 ................................................. 28 六 可編程邏輯器件 ................................................. 29 第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結果分析及結論 ................................... 30 致 謝 ................................................................ 31 參 考 文 獻 ........................................................... 32 附錄 A 程序清單 ........................................................ 33 附錄 B 硬件原理圖 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 摘 要 80的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用 80設計是結合科研項目而確定的設計類課題。本系統(tǒng)以設計題目的要求為目的，采用 80用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。整個系統(tǒng)的電路結構簡單，可靠性能高。實驗測試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設計方法及測試結果分 析。 采用的技術主要有： （ 1） 通過編程來控制小車的速度； （ 2） 傳感器的有效應用； （ 3） 新型顯示芯片的采用 . 關鍵詞 80電檢測器、 動小車 2 an 0is a 8 0of 0It in a a or It or of is is of (1) by (2) of (3) of 803 第一章 前 言 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設計就是在 這樣的背景下提出的，指導教師已經(jīng)有充分的準備。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。設計的智能電動小車應該能夠實時顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿 足對系統(tǒng)的各項要求。本設計 采用 列中的 80片機。以 80控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。80一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。 第三代單片機包括了 司發(fā)展 列的新一代產(chǎn)品，如 8ｘ 0B﹑ 80B﹑ 8ｘ 8ｘ 包括了 0 80容的單片機。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn) 善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/D﹑ 編程計數(shù)器陣列 )﹑ 視定時器 )﹑高速 I/O 口﹑計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。 司還為這一代單片機 80列 8ｘ 片機引入了具有較強功能的設備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線 新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。 本設計就采用了比較先進的 80控制核心， 80用 藝，功耗很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是 4 在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應用到了超聲波傳感器進行檢測。所以本設計與實際相結 合，現(xiàn)實意義很強。 5 第二章 方案設計與論證 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電檢測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 一 直流調速系統(tǒng) 方案一：串電阻調速系統(tǒng)。 方案二：靜止可控整流器。簡稱 方案三：脈寬調速系統(tǒng)。 旋轉變流系統(tǒng)由交流 發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉向都隨著改變，所以 系統(tǒng)需要旋轉變流機組，至少包含兩臺與調速電動機容量相當?shù)男D電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。且技術落后，因此擱置不用。 可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平滑調速。 不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設備。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關狀態(tài)。當晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上，當晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調制（ 簡稱 沖周 期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。 與 （ 1）由于 速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較寬，可達 1： 10000 左右。由于電流波形比 統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小。 （ 2）同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的 6 頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài) ，主電路損耗較小，裝置效率較高。 根據(jù)以上綜合比較，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調速的發(fā)展方向，本設計采用了 脈寬調速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調制式變換器，簡稱 脈寬調速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅動能力有限。為順利實現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設計采用了可逆 逆 型、 們在設計中采用了常用的雙極式 是由 4個三極電力晶體管和 4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。 二 檢測系統(tǒng) 檢測 系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測，即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。 1．行車起始、終點及光線檢測： 本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、終點（ 2的黑線），玩具車底盤上沿黑線放置一套，以適應起始的記數(shù)開始和終點的停車的需要。利用超聲波傳感器檢測障礙。光線跟蹤，采用光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當感受到光線照射時，其 測電路輸出高電平，經(jīng) 壓比較器和 74 本系統(tǒng)共設計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、 右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當左側光電管受到光照時，單片機控制轉向電機向左轉；當右側光電管受到光照時，單片機控制轉向電機向右轉；當左、右兩側光電管都受到光照時，單片機控制直行。見圖 動車的方向檢測電路 (a)。 行車方向檢測電路（見圖 動車的方向檢測電路 (b)）采用反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。該電路包括一個紅外發(fā)光二極管、一個紅外光敏三極管及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強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通，發(fā)出一個電平跳變信號。 此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號；電動車經(jīng)過黑線時，發(fā)射端發(fā)射的光線被黑線吸收，接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號后送 80斷執(zhí)行哪一種預先編制的程序來控制玩具車的行駛狀態(tài)。前進時，驅動輪直流電機正轉 ,進入減速區(qū)時 ,由單片機控制進行 頻調速 ,通過軟件改變脈沖調寬波形的占空比 ,實現(xiàn)調速。最后經(jīng)反接制動實現(xiàn)停車。前行與倒車控制電路的核心是橋式電路和繼電器。電橋上設置有兩組開關，一組常閉 ，另一組常開。 7 圖 動車的方向檢測電路 (a) 圖 動車的方向檢測電路 (b) 電橋一端接電源，另一端接了一個三極管。三極管導通時，電橋通過三極管接地，電機電樞中有電流通過；三極管截止時，電橋浮空，電機電樞中沒有電流通過。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉向電機供電。通過對繼電器開閉的控制即可控制電機的開斷和轉速方向進而達到控制玩具車前行與倒車的目的，實現(xiàn)隨動控制系統(tǒng)的糾偏功能。行與倒車控制電路所示。 8 圖 檢測放大器方案： 方案一：使用普通單級比例放大電路。其 特點是結構簡單、調試方便、價格低廉。但是也存在著許多不足。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。 方案二：采用差動放大電路。選擇優(yōu)質元件構成比例放大電路，雖然可以達到一定的精度，但有時仍不能滿足某些特殊要求。例如，在測量本設計中的光電檢測信號時需要把檢測過來的電平信號放大并濾除干擾，而且要求對共模干擾信號具有相當強的抑制能力。這種情況下須采用差動放大電路，并應設法減小溫漂。但在實際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的 方案三：電壓比較器 方案。電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小，例如將一個信號電壓 系統(tǒng)正常工作時，程序每隔 060進行掃描一次，分頻且永無記滿輸出信號。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序對 4060發(fā)不出掃描信號，分頻器記滿輸出一脈沖號使 位。 (2)參數(shù)選擇 4060的振蕩頻率 大于 般取 0 100果 50Ω， 5Ω， f=10060的振蕩頻率 和 Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情況確定。 (3)幾個原則 看門狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數(shù)器充當，因為 能會修改可編程器件參數(shù)，使看門狗失效。 4060的 為掃描輸入信號是 此信號變“ 1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上跳沿通過，不會封死 4060，看門狗仍能計數(shù)起作用。若沒有微分電路，掃描輸入信號上的“ 1”狀態(tài)封死 4060，使之不能記數(shù)，看門狗不起作用 29 圖 程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動 4060的記滿輸出信號不但要接到 且還應接到其它芯片的 為程序亂飛后，其它具有 須全部復位。 六 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件 件。它采用更為靈活的可編 I/O 結構，并采用了先進的 藝，數(shù)秒內(nèi)即可完成芯片的擦除 和編程過程，并可反復改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。 （ 1）電可擦除工藝 可重編程單元 100％成品率 可重配置邏輯 （ 2）高性能 藝 低功耗： 4535高速度： 15～ 25快存取速度 （ 3） 8個輸出邏輯單元 對于復雜邏輯設計具有最大靈活性 0條引腳的 有功能 / 熔絲圖 /參數(shù)的完全兼容性 （ 4）預置、加電復位全部寄存器 （ 5）具有保密單元、電子標簽 （ 6）數(shù)據(jù)保持超過 20年。 800抖 (延時 20軟件延時完成。 30 第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結果分析及結論 測試方法與儀器： 1、 測試儀器 測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、 真機、直流穩(wěn)壓電源等。 2、測試方法 數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導通狀態(tài)等參數(shù)； 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸； 直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電； 秒表用于產(chǎn)品測試 ，按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產(chǎn)品測試。 測試數(shù)據(jù)及測試結果分析： ⑴ 計時精度分析 計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到 1秒 /年。 ⑵ 測距精度分析 測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比 1/16。車輪周長 135電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產(chǎn)生 2 個脈沖，車輪每轉產(chǎn)生 32 個脈沖，理論測量精度可達1352= 定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位精度提高到誤差 <10 3、結論 歷時三個月的設計過程中，我首先邊查資料，邊在實驗室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時是“虛焊”的原因，有時可能是阻值選錯。在焊接顯示電路時，我就錯將680歐的電阻焊成了 使我深深感受到理論與實際間的差距。通過這樣的設計，提高了我的動手能力。每天在實驗室除了焊接線路板，還可以上機 編程，使我軟件調試知識也提高了。 本設計采用的是 80主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機。比如采用陵陽單片機，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。 31 致 謝 歷時三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及白老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，白老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。同時本系 120 實驗室的開放也為我的設計 提供了實習場地。在此對白文峰老師和牛曉升老師表示深深的感謝。 通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 32 參 考 文 獻 1 何立民 ,單片機應用系統(tǒng)設計 ,北京：航天航空大學出版社 ,2～ 5,46～ 50 2 李廣弟 ,單片機基礎 ,北京：北京航空航天大學出版社 ,2001,56～ 64 3 何希才 ,新型實用電子電路 400例 ,電子工業(yè)出版社 ,2000年 ,60～ 65 4 趙負圖 ,傳感器集成電路手冊 ,第一版 ,化學工業(yè)出版社 ,2004,590～ 591 5 陳伯時 ,電力拖動自動控制系統(tǒng) ,第二版 ,北京 :機械工業(yè)出版社 ,2000年 6月 ,127～130 6 張毅剛 ,彭喜元 ,新編 片機應用設計 ,第一版 ,哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2003,25～ 27,411～ 417 33 附錄 A 程序清單 30h ;厘米位 31h ;秒位 32h ;分米位 33h ;分秒位 34h ;米位 35h ;分位 36h ;小數(shù)點 位 37h ;十米位 38h ;十分位 39h ;速度控制 3記時開始 3bh 3ch 3eh 3fh 40h 41h 42h 43h 44h 45h 51h 0000h 000bh 001bh 34 0100h 00h 00h 00h 00h 00h 00h 0bh 00h 00h 00h 00h 00h 00h 00h 03h 00h 6fh 21h 3ch 09ch 9ch ea 0jb ,jb ,03h 35 ,,07h 01h c, 2h,c c, 3h,c c, 4h,c c, 5h,c c, 6h,c 5h,2h,3h,4h,6h, 36 05h 07h 05h 07h 5h,a,a a,#02h a,a a, 3ch 037 a,#0ah a,00h a,#02h a,0bh 00h a,#0ah a,00h a,#06h a,00h a,#0ah a,00h 0ah 38 a,a, a,#0ah a,00h a,#01h a,jb ,c, 1h,c c,20h 0h 0h a,a,00h a,#02h a,03h a,#0ah a,00h 39 a,00h a,00h 02h 00a,a a,p1,a 0a,a a,p1,a 0a,#0a,p1,a 0a,40 a a,p1,a 0a,a a,p1,a 6h,#07h,#0i:7h,i1 i1:6h,i 8h,#0ah ii:9h,#00h,#00h,9h,8h,ii