基于步進電機的智能小車設(shè)計論文

1、 PAGE37 / NUMPAGES48 學(xué) 位 論 文基于步進電機的智能小車設(shè)計學(xué) 科 專 業(yè)： 電子信息工程 工業(yè)學(xué)院Taiyuan Institute of Technology誠信聲明本人申明：本人所提交的畢業(yè)論文基于步進電機的智能小車設(shè)計的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立研究、寫作、完成的成果，論文中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對我的論文的寫作、修訂提出過并為我在論文中加以采納的意見、建議，均已在我的致辭中加以說明并深致意。本論文和資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。特此申明。本人簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）

2、任務(wù)書設(shè)計（論文）題目： 基于步進電機的智能小車設(shè)計 系部： 電子工程系 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號： 092022135 - 學(xué)生： 譚加加 指導(dǎo)教師（含職稱）：樓國紅（副教授）專業(yè)負責(zé)人： 郭彩萍 1設(shè)計（論文）的主要任務(wù)與目標課題目標：（1）通過此次設(shè)計，熟悉單片機硬件電路，電源回路、時鐘回路、復(fù)位電路、鍵盤電路、存儲器擴展和LCD顯示等方面的知識，加深對單片機的認識和硬件電路的設(shè)計。（2）掌握單片機軟件設(shè)計的編程方法，明確設(shè)計任務(wù)。設(shè)計編程時，可用C語言或匯編語言或兩者結(jié)合的混合編程來實現(xiàn)算法。（3）熟練掌握單片機集成開發(fā)環(huán)境Keil C51Vision 4與其使用。V4采用Windo

3、ws風(fēng)格界面，集編輯、編譯、程序調(diào)試和仿真于一體，支持匯編語言和C51高級語言的程序設(shè)計，是目前最流行的開發(fā)51單片機的軟件工具。（4）課題目標更著重在于對軟件的設(shè)計，好的程序不僅節(jié)省硬件資源，而且又不易出現(xiàn)錯誤，要求各部份程序可靠地完成設(shè)計要求。（5）學(xué)習(xí)使用Proteus仿真軟件，并對本系統(tǒng)的軟硬件包括外圍電子器件進行總體仿真。2設(shè)計（論文）的基本要求和容（1）用單片機芯片實現(xiàn)，要有完整的硬件設(shè)計電原理圖。（2）建議使用Keil C51Vision 4集成開發(fā)環(huán)境進行軟件設(shè)計。（3）使用編程語言推薦使用匯編語言或C語言編程。（4）要求小車自動的前進。 （5）要求小車自動的左右轉(zhuǎn)彎。（6）要

4、求小車自動后退。（7）要考慮數(shù)據(jù)的存儲保存、顯示問題。3主要參考文獻（1）歐偉明等.單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.:電子工業(yè),2009.（2）江世明.基于Proteus的單片機應(yīng)用技術(shù)M.:電子工業(yè),2009.（3）靖武等.單片機系統(tǒng)的Proteus設(shè)計與仿真M.:電子工業(yè),2007.（4）友德.單片微型計算機原理、應(yīng)用與實驗M.:電子科技大學(xué),2003.（5）周明德.單片機原理與技術(shù)M.:人民郵電,2008.（6）何立民.單片機高級教程M.:航空航天大學(xué),2000.（7）KEIL Software Inc.RTX51 Real-time Kernel.keil./rtx51, 2004（8）徐

5、愛鈞等.Keil Cx51 V7.0 單片機高級語言編程與Vision2應(yīng)用實踐.：電子工業(yè)，2005.（9）振江等.單片機應(yīng)用與實踐指導(dǎo).：電子科技大學(xué),2010.設(shè)計（論文）各階段名稱起 止 日 期1查閱資料，復(fù)習(xí)有關(guān)專業(yè)知識，明確設(shè)計要求。13-03-032確定總體設(shè)計方法，進行方案的可行性論證，并完成開題報告。13-03-0413-03-17（第1、2周）3選定具體實施方案，設(shè)計硬件與軟件程序框圖。 13-03-1813-03-31（第3、4周）4繪制硬件電路圖，用Proteus驗證電路的可行性，編寫程序。13-04-0113-04-14（第5、6周）5完成硬件設(shè)計、程序設(shè)計并調(diào)試。（

6、接受中期檢查）13-04-1513-04-28（第7、8周）6完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計部份。13-04-2913-05-12（第9、10周）7系統(tǒng)總調(diào)，程序整合并根據(jù)實際效果改進電路。13-05-1313-05-28（第11、12周）8完善設(shè)計，并撰寫論文。13-05-2913-06-09（第13、14周）9完善論文，并完成打印裝訂工作，準備答辯材料。13-06-1011-06-16（第15周）10答辯并總結(jié)設(shè)計工作。11-06-1711-06-23（第16周）4進度安排基于步進電機的智能小車設(shè)計摘要我本次設(shè)計采用ATMEL公司中的AT89S51單片機為控制核心，在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對外圍傳感器

7、信號和控制按鍵的檢測，控制步進電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速和停止使智能小車可以循著黑線自動循跡，碰到障礙物可以合理的避障，探測到金屬可以發(fā)出報警信號，從而使智能小車實現(xiàn)合理行進。該智能小車主要分為檢測和控制兩個部分，包括單片機最小系統(tǒng)、光電檢測電路、紅外檢測電路、金屬檢測電路、步進電動機、步進電動機驅(qū)動電路、4個控制按鈕、液晶顯示等電路。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機、智能小車、步進電機、自動循跡Based on the stepping motor of the intelligent car designABSTRACTWe this design USES the ATMEL company A

8、T89S51 as control core, the smallest system of basis, through peripheral sensor signal and the control buttons detection, the control of the stepper motor are turning, inversion, acceleration and stop make intelligent car can follow the black line automatic tracing, encounter obstacles can follow re

9、asonable obstacle-avoidingand detecting metal can alarm-immediately, thus make intelligent car realize reasonable progression. The smart car is mainly divided into test and control two parts, photoelectric detection circuit, infrared detection circuit consists of single chip microcomputer minimum sy

10、stem metal detection circuit stepper motor drive circuit of the stepping motor, a control button on the LCD display circuit and so onKeywords:AT89S51, intelligent car, stepping motor, automatic follow tracing目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3596819391 引言 PAGEREF _Toc359681939 h 1HYPERLINK l _Toc3

11、596819402 總體設(shè)計方案 PAGEREF _Toc359681940 h 3HYPERLINK l _Toc3596819412.1 步進電機的選擇 PAGEREF _Toc359681941 h 3HYPERLINK l _Toc3596819422.2 單片機的選擇 PAGEREF _Toc359681942 h 3HYPERLINK l _Toc3596819432.3 步進電機驅(qū)動電路的選擇 PAGEREF _Toc359681943 h 4HYPERLINK l _Toc3596819442.4 數(shù)碼管顯示電路的選擇 PAGEREF _Toc359681944 h 4HYPE

12、RLINK l _Toc3596819453 單片機AT89S51模塊與步進電機 PAGEREF _Toc359681945 h 6HYPERLINK l _Toc3596819463. 1 單片機概述 PAGEREF _Toc359681946 h 6HYPERLINK l _Toc3596819473.1.1單片機芯片 PAGEREF _Toc359681947 h 7HYPERLINK l _Toc3596819483.1.2時鐘與復(fù)位電路 PAGEREF _Toc359681948 h 10HYPERLINK l _Toc3596819493.2 步進電機概述 PAGEREF _Toc

13、359681949 h 12HYPERLINK l _Toc3596819503.2.1步進電機的特性 PAGEREF _Toc359681950 h 12HYPERLINK l _Toc3596819513.2.2步進電機的種類 PAGEREF _Toc359681951 h 13HYPERLINK l _Toc3596819523.2.3永磁步進電機的控制 PAGEREF _Toc359681952 h 14HYPERLINK l _Toc3596819533.2.4與直流電機的比較 PAGEREF _Toc359681953 h 15HYPERLINK l _Toc3596819543.

14、2.5步進電機驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc359681954 h 17HYPERLINK l _Toc3596819554外圍模塊 PAGEREF _Toc359681955 h 19HYPERLINK l _Toc3596819564.1光電尋跡模塊 PAGEREF _Toc359681956 h 19HYPERLINK l _Toc3596819574.2 金屬探測傳感器模塊 PAGEREF _Toc359681957 h 19HYPERLINK l _Toc3596819584.3 紅外避障模塊 PAGEREF _Toc359681958 h 20HYPERLINK l _Toc3

15、596819594.4 LED數(shù)碼顯示電路 PAGEREF _Toc359681959 h 21HYPERLINK l _Toc3596819604.5鍵盤控制電路 PAGEREF _Toc359681960 h 22HYPERLINK l _Toc3596819614.6 LCD顯示電路 PAGEREF _Toc359681961 h 23HYPERLINK l _Toc3596819625 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc359681962 h 24HYPERLINK l _Toc3596819635.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc359681963 h 24HYPERL

16、INK l _Toc3596819645.2 步進電機方向與速度控制程序流程圖 PAGEREF _Toc359681964 h 25HYPERLINK l _Toc3596819655.3 金屬探測與控制設(shè)計流程圖 PAGEREF _Toc359681965 h 26HYPERLINK l _Toc3596819665.4 紅外避障與控制設(shè)計流程圖 PAGEREF _Toc359681966 h 26HYPERLINK l _Toc3596819676 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc359681967 h 27HYPERLINK l _Toc3596819686.1 硬件調(diào)試 PAGERE

17、F _Toc359681968 h 27HYPERLINK l _Toc3596819696.2 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc359681969 h 27HYPERLINK l _Toc359681970參考文獻 PAGEREF _Toc359681970 h 28HYPERLINK l _Toc359681971致 PAGEREF _Toc359681971 h 30HYPERLINK l _Toc359681972附錄 PAGEREF _Toc359681972 h 31HYPERLINK l _Toc359681973附錄1 系統(tǒng)程序 PAGEREF _Toc359681973 h

18、 31HYPERLINK l _Toc359681974附錄2仿真圖 PAGEREF _Toc359681974 h 351 引言智能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達到的或是更高的目標。本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了，當駕駛員因疏忽或打瞌睡時這樣的智能汽車的設(shè)計就能體現(xiàn)出它的作用。如果汽車偏離車道或距障礙物小于安全距離時，汽車就會發(fā)出警報，提醒駕駛員注意，如果駕駛員沒有與時作出反應(yīng)，汽車就會自動減速或?？坑诼愤?。隨著計算機、微電子、信總處理與智能控制的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也在

19、逐步深入和細化。隨著機器人性能不斷地完善，移動機器人的應(yīng)用圍大為擴展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國防和空間探測領(lǐng)域等有害與危險場合得到很好的應(yīng)用。因此，移動機器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國的普遍關(guān)注。移動機器人的研究不僅可以推動科學(xué)技術(shù)的向前發(fā)展，同時其應(yīng)用必將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。智能人，是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以與人工智能等多學(xué)科的研究成果，代表機電一體化的最高成就，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明

20、了各式各樣的具有感知，決策，行動和交互能力的機器人，自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍與機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等多個領(lǐng)域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式，隨著它在人類生活領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴大，將會給人們的生產(chǎn)生活帶來了巨大的影響。在國外機器人的發(fā)展有如下趨勢。一方面機器人在制造業(yè)應(yīng)用的圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度越來越高，功能也越來越強，并向著技術(shù)和裝備成套化的方向發(fā)展；另一方面，機器人向著非制造業(yè)應(yīng)用以與微小型方向發(fā)展，如表演型機器人，服務(wù)機型器人，機器人玩具等。國外研究機構(gòu)正試圖將機器人應(yīng)用于人類活動的各個領(lǐng)域

21、。智能小車可以理解為機器人的一種特例，它是一種能夠通過編程手段完成特定任務(wù)的小型化機器人。與普遍意義上的機器人相比智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便，具有很強的趣味性，為此其深受廣大機器人愛好者以與高校學(xué)生的喜愛。全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽每年都設(shè)有智能小車類的題目，由此可見國家對高校機器人研究工作的重視程度。本題目設(shè)計的是具有自動避障功能的智能小車，其設(shè)計思想與一些日常生活迫切需要的機器人（如測距機器人，搜索機器人，管道探傷機器人）類似。由于采用了光電傳感器，能耗低，靈敏度高，即使在較復(fù)雜的環(huán)境也可以工作。智能小車系統(tǒng)的設(shè)計采用了模塊化的設(shè)計方法，電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，有很大的擴

22、展空間，稍加改動便可應(yīng)用于實際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學(xué)生以與廣大機器人愛好者學(xué)習(xí)研究使用。2 總體設(shè)計方案2.1 步進電機的選擇方案一：選擇反應(yīng)式步進電動機（VR）。采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當小，但動態(tài)性能相對較差。方案二：選擇永磁式步進電動機（PM）。轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動步的角度一般是7.50。它的出力大，動態(tài)性能好；但步距角一般比較大。方案三：選擇混合步進電動機（HB）。這是PM和VR的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。此類電機綜合

23、了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點，步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是性能較好的一類步進電動機，在計算機相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機。由于永磁式步進電機的動態(tài)性能比較好，而且結(jié)構(gòu)相對比較簡單，價格適中，是電子業(yè)余愛好者中常用的步進電機。故在此選用永磁式步進電機。2.2 單片機的選擇方案一：選擇ARM7TDMI S3C44BOX單片機S3C44BOX單片機包含ARM7TDMI處理器。ARM7TDMI處理器是ARM公司通用的32位微處理器家族的成員之一，是一種高性能、廉價、低功耗的RISC處理器，同時又具有非常豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。方案二：選擇AT89S51單片機AT89S51是一個低功耗，

24、高性能HYPERLINK :/baike.baidu /view/22318.htm t _blankCMOS8位HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm t _blank單片機，片含4k的可反復(fù)擦寫1000次的HYPERLINK :/baike.baidu /view/7641.htm t _blankFlashHYPERLINK :/baike.baidu /view/421016.htm t _blank程序存儲器，器件采用HYPERLINK :/baike.baidu /view/110906.htm t _blankATMEL公司的高密度、非易失性

25、存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51HYPERLINK :/baike.baidu /view/178189.htm t _blank指令系統(tǒng)與80C51HYPERLINK :/baike.baidu /view/641241.htm t _blank引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用8位的部HYPERLINK :/baike.baidu /view/14045.htm t _blank中央處理器和ISP FlashHYPERLINK :/baike.baidu /view/1223079.htm t _blank存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于AT89S51的結(jié)構(gòu)簡單

26、、價格適中、高性能，故在此選擇AT89S51單片機。2.3 步進電機驅(qū)動電路的選擇方案一：使用多個功率放大器件驅(qū)動電機通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進電機，就需要對四路信號分別進行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復(fù)雜。方案二：使用ULN2803八NPN達林頓連接晶體管驅(qū)動電機ULN2803八NPN達林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL,CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機錘和其他類似負載間的接口的理想器件。廣泛

27、用于計算機，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803的設(shè)計與標準TTL系列兼容。由于ULN2803八NPN達林頓連接晶體管的結(jié)構(gòu)簡單而且能為步進電機提供脈沖信號，進而將脈沖轉(zhuǎn)化為步進角度，從而能控制步進電機轉(zhuǎn)動。故選擇ULN2803八NPN達林頓連接晶體管作為所需單片機。2.4 數(shù)碼管顯示電路的選擇方案一：共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接+5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮。方案二：共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共

28、陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平時則不點亮。在本設(shè)計中，數(shù)碼顯示電路通過交替向P3.0、 P3.1和P3.2輸出低電平，使得與這兩個端口連接的三極管交替導(dǎo)通，從而為數(shù)碼管提供電源，也實現(xiàn)了數(shù)碼管的動態(tài)掃描。通過P1口輸出段選信號，控制了數(shù)碼管顯示的容。因為共陽數(shù)碼管供電穩(wěn)定，控制也很穩(wěn)定，所以在本設(shè)計中所采用的是共陽極LED數(shù)碼顯示器。3 單片機AT89S51模塊與步進電機3. 1 單片機概述目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和

29、外圍電路裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。 近年，由于CHMOS技術(shù)的進步，大促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80S51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達到LSTTL的

30、速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而，在單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，8051系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS 51系列中的8051核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與8051單片機兼容的基礎(chǔ)上改善了8051的許多特性。這樣，8051就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為8051系列。8051單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家

31、認為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，8051可能最終形成事實上的標準MCU芯片。單片機是微型機的一個主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點是把CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。 單片機是通過部總線把計算機的各主要部件接為一體，其部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進行數(shù)據(jù)交換時提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制

32、信號線和外部送入CPU的應(yīng)答信號線等。單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個較科學(xué)的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型與工控型/家電型。 由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍與各個領(lǐng)域 ，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。3.1.1單片機芯

33、片AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其部程序代碼容量為4KB。（1）AT89S51主要功能列舉如下：為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片；晶片部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）；部程式存儲器（ROM）為 4KB；部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B；外部程序存儲器可擴充至 64KB；外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB；32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做 I/O 的控制；5 個中斷向量源；2 組獨立的 16 位定時器；1 個全多工串行通信端口；8751 與 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)的功能；單芯片提供位邏輯運算指令；（2）AT89S51各

34、引腳功能介紹：如下圖3.1圖3.1 AT89S51各引腳圖VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V；VSS：電源地端；XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端；XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 30PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機；RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得部特殊功能寄存器之容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且

35、至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序；EA/Vpp：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031與8032中，EA引腳必須接低電平，因為其部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）；ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)

36、外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為AT89S51是以多工的方式送出地址與數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用；PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S51可以利用PSEN與RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器

37、與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址圍；PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）與數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲

38、器空間；PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了；PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1

39、可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位；PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制與外部數(shù)據(jù)存儲器容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?；其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入；P3.1：TXD，串行通信輸出；P3.4：T0，計時計數(shù)器0輸入；P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入；單片機端口分配如下：P0.0-P0.7端口分配給液晶顯示器的數(shù)據(jù)端；P1.0-P1.7端口分配給步進電機驅(qū)動板的控制端； P3.5-P3.7端口分配給液晶顯示器的控制端；P2.0

40、-P2.2端口分配給三路光電尋跡檢測電路的信號端；P2.3-P2.4端口分配給兩路紅外線避障的檢測信號端；P2.5端口為金屬探測器的檢測信號端；P2.6-P2.7端口為按鍵控制電機正反轉(zhuǎn)動；P3.0-P3.3端口分配給四個按鍵的控制端；3.1.2時鐘與復(fù)位電路（1）時鐘電路的設(shè)計在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或瓷諧振器，就構(gòu)成了部振蕩方式。由于單片機部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。部振蕩方式的外部電路如圖3.2所示：圖3.2 時鐘電路圖中，電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF，我選用30

41、pF。晶振頻率的典型值為12MHz（我所選用），采用6MHz的情況也比較多。部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中實用電路中使用較多。也有外部振蕩方式，我選用部振蕩方式設(shè)計。（2）復(fù)位電路的設(shè)計單片機在啟動運行時都需要復(fù)位，復(fù)位使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的工作狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。在系統(tǒng)中，有時也會出現(xiàn)顯示不正常，也為了調(diào)試方便，需要設(shè)計一個復(fù)位電路，復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運行時用戶的按鍵復(fù)位功能。在此系統(tǒng)中單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn)的，AT89S51單片機有一個復(fù)位引腳RST，高電平有效。只要RST保持高電平，單片機便保持復(fù)位狀態(tài)。此時，ALE/PS

42、EN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變成低電平后，退出復(fù)位狀態(tài)，CPU開始正常工作。需要注意的是，復(fù)位操作不影響片RAM的容。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。圖3.3為基本RC復(fù)位電路，其電路為高電平復(fù)位有效，S1為手動復(fù)位開關(guān)，可以實現(xiàn)上述基本功能。圖3.3 復(fù)位電路3.2 步進電機概述步進電機是一種能夠?qū)㈦娒}沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機電元件，它實際上是一種單相或多一樣步電動機。單相步進電動機有單路電脈沖驅(qū)動，輸出功率一般很小，其用途為微小功率驅(qū)動。多相步進電動機有多相方波脈沖驅(qū)動，用途很廣。使用多相步進電動機時，單路電脈沖信號

43、可先通過脈沖分配器轉(zhuǎn)換為多相脈沖信號，在經(jīng)功率放大后分別送入步進電動機各相繞組。每輸入一個脈沖到脈沖分配器，電動機各相的通電狀態(tài)就發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過一定的角度（稱為步距角）。正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負載變化的影響。由于步進電動機能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微機控制。3.2.1步進電機的特性步進電機轉(zhuǎn)動使用的是脈沖信號，而脈沖是數(shù)字信號，這恰是計算機所擅長處理的數(shù)據(jù)類型。從20世紀80年代開始開發(fā)出了專用的IC驅(qū)動電路，今天，在打印機、磁盤器等的OA裝置的位置控制中，

44、步進電機都是不可缺少的組成部分之一?？傮w上說，步進電機有如下優(yōu)點：（1）不需要反饋，控制簡單。（2）與微機的連接、速度控制（啟動、停止和反轉(zhuǎn)）與驅(qū)動電路的設(shè)計比較簡單。（3）沒有角累積誤差。（4）停止時也可保持轉(zhuǎn)距。（5）沒有轉(zhuǎn)向器等機械部分，不需要保養(yǎng)，故造價較低。（6）即使沒有傳感器，也能精確定位。（7）根椐給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動。但是，這種電機也有自身的缺點。（8）難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩（9）不宜用作高速轉(zhuǎn)動（10）在體積重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低。（11）超過負載時會破壞同步，高速工作時會發(fā)出振動和噪聲。3.2.2步進電機的種類目前常用的步進電機有三類：（1）反應(yīng)式步進電動

45、機（VR）采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當小，但動態(tài)性能相對較差。（2）永磁式步進電動機（PM）轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動步的角度一般是7.50。它的出力大，動態(tài)性能好；但步距角一般比較大。（3）混合步進電動機（HB）這是PM和VR的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。此類電機綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點，步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是性能較好的一類步進電動機，在計算機相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機。3.2.3永磁步進電機的控制在本設(shè)計中，我們以常用的永

46、磁式步進電機為例。來介紹如何用單片機控制步進電機。圖3.4是35BY型永磁步進電機的外形圖，圖3.5是該電機的接線圖圖3.4 35BY型永磁步進電機外形圖 圖3.5 35BY型永磁步進電機接線從圖中可以看出，電機共有四組線圈，四組線圈的一個端點連在一起引出，這樣一共有 5根引出線。要使用步進電機轉(zhuǎn)動，只要輪流給各引出端通電即可。將 COM 端標識為C，只要 AC、AC、BC、B C，輪流加電就能驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將 COM 端接正電源，那么只要用開關(guān)元件（如三極管） ，將 A、 A、B、B輪流接地。表3.1 列出了該電機的一些典型參數(shù)：表3.135BY型永磁步進電機參

47、數(shù)型號步距角相數(shù)電壓電流電阻最大靜轉(zhuǎn)距定位轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)動慣量35BY48S037.54120.2647180652.5有了這些參數(shù)，不難設(shè)計出控制電路，因其工作電壓為 12V，最大電流為 0.26A，因此用一塊開路輸出達林頓驅(qū)動器（ULN2803）作為驅(qū)動，通過 P3.4P3.7來控制各線圈的接通與切斷。開機時，P1.0P1.3 均為高電平，依次將 P1.0P1.3 切換為低電平即可驅(qū)動步進電機運行，注意在切換之前將前一個輸出引腳變?yōu)楦唠娖?。如果要改變電機的轉(zhuǎn)動速度只要改變兩次接通之間的時間，而要改變電機的轉(zhuǎn)動方向，只要改變各線圈接通的順序。改變轉(zhuǎn)速，只要改變 P1.0P1.3輪流變低電平的時間即可

48、達到要求，這個時間不應(yīng)采用延時來實現(xiàn)，因為會影響到其他功能的實現(xiàn)。這里以定時的方式來實現(xiàn)。下面首先計算一下定時時間。 按要求，最低轉(zhuǎn)速為 20 轉(zhuǎn)/分，而上述步進電機的步距角為 7.5，即每 48 個脈沖為 1 周，即在最低轉(zhuǎn)速時，要求為960脈沖/分，相當于 62.5ms/脈沖。而在最高轉(zhuǎn)速時，要求為 100轉(zhuǎn)/分，即 48000 脈沖/分，相當于 12.5ms/脈沖。可以列出下表3.2：表中不僅計算出了 TH0和 TL0，而且還計算出了在這個定時常數(shù)下，真實的定時時間，可以根據(jù)這個計算值來估算真實速度與理論速度的誤差值。 表中 TH0 和TL0 是根據(jù)定時時間算出來的定時初值，這里用到的晶

49、振是12M。有了上述表格，程序就不難實現(xiàn)了，使用定時/計數(shù)器 T0為定時器，定時時間到后切換輸出腳即可。3.2.4與直流電機的比較輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，稱為直流電機，它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的HYPERLINK :/baike.baidu /view/1930.htm t _blank電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是HYPERLINK :/baike.baidu /view/106753.htm t _blank直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。在此我們只討論直流電動機。表3.2 步進電機轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系 轉(zhuǎn)速單步時間(ms)

50、TH0TL02062.51F02159.5238095229B62256.8181818233742354.347826093C592452.08333333448025504C02648.0769230852EC2746.296296359552844.642857145F49 (1)直流電動機的分類直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型：他勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵直流電機。并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電

51、樞繞組相并聯(lián)。作為并勵發(fā)電機來說，是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機一樣。串勵直流電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。復(fù)勵直流電機復(fù)勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向一樣稱為積復(fù)勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復(fù)勵。（2）直流電動機的特點調(diào)速性能好所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速圍較寬。起動力

52、矩大可以均勻而經(jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動?？赡孢\行當直流電動機驅(qū)動電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組上感生出電動勢，經(jīng)電刷、換向器裝置整流為直流后，引向外部負載（或電網(wǎng)），對外供電，此時直流電動機可作為直流發(fā)電機運行。 （3）直流電動機的工作原理大致應(yīng)用了“通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用”的原理，勵磁線圈兩個端線通有相反方向的電流，使整個線圈產(chǎn)生繞軸的扭力，使線圈轉(zhuǎn)動。要使電樞受到一個方向不變的電轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于：當線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過線圈中的電流方向與時地加以變換，

53、即進行所謂“換向”。 為此必須增添一個叫做換向器的裝置，換向器配合電刷可保證每個極下線圈邊中電流始終是一方向，就可以使電動機能連續(xù)的旋轉(zhuǎn),這就是直流電動機的工作原理。轉(zhuǎn)動方向控制，轉(zhuǎn)動方向控制有兩種方法：改變磁場方向；改變電流方向（即改變電源的正負極）。3.2.5步進電機驅(qū)動電路（1）本系統(tǒng)的設(shè)計目的為了高效控制步進電機的轉(zhuǎn)動，因此需要將脈沖轉(zhuǎn)化為步進角度，才能控制步進電機轉(zhuǎn)動，我們在這里采用ULN2803為步進電機提供脈沖信號。ULN2803八NPN達林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL,CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機錘和其他類似負載間的接口的理

54、想器件。廣泛用于計算機，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803的設(shè)計與標準TTL系列兼容。它的管腳連接圖如下圖3.6所示:步進電機驅(qū)動電路的工作過程是：首先從P1口輸出00010001B，由于單片機與ULN2803連接只用到了P1.0P1.3，所以ULN2803與單片機連接的四個管腳中只有一個管腳處于導(dǎo)通狀態(tài)，其他管腳處于斷開狀態(tài)。這樣就使得與ULN2803連接的步進電機只有一個引出端導(dǎo)通。通過循環(huán)左移或右移P1口的輸出值，輪流給步進電機各引腳輸出端通電，即可實現(xiàn)步進電機的轉(zhuǎn)動。圖3.6 ULN2803管腳連接圖（2）驅(qū)動電路設(shè)計驅(qū)動電路的性

55、能直接關(guān)系到步進電機走步的準確與穩(wěn)定。本電路采用驅(qū)動芯片ULN2803。ULN2803是一種大電流高電壓型器件，外電路簡單，如圖3.7圖3.7 驅(qū)動電路4外圍模塊4.1光電尋跡模塊圖4.1所示電路中，R3起限流電阻的作用，當有光反射回來時，光電對管中的三極管導(dǎo)通，R4的上端變?yōu)楦唠娖剑藭rVT1飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。當沒有光反射回來時，光電對管中的三極管不導(dǎo)通，VT1截至，其集電極輸出高電平。而且經(jīng)試驗驗證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測與調(diào)理電路。此光電對管電路簡單，工作性能穩(wěn)定。圖4. 1 光電循跡電路檢測4.2 金屬探測傳感器模塊如下圖4.

56、2所示電路中，我們選用型號：LJK-D4N金屬探測傳感器，將其檢測面對準運行路面，當小車距離金屬塊20mm30mm時，輸出一個低電平信號，然后送至單片機,查詢判斷后控制電動機產(chǎn)生相應(yīng)動作，使小車車速減慢，并可進行聲光提示。本模塊操作簡單，準確且抗干擾性能越優(yōu)。圖4.2 金屬探測傳感器模塊4.3 紅外避障模塊圖4.3所示電路采用紅外線壁障，是一個電壓比較器。利用一管發(fā)射一管接收，接收管對外界紅外線的接收有無來判斷障礙物，這種方式干擾小，而且易于實現(xiàn)。由于紅外線受到外界可見光的影響較大，因此用38KHz調(diào)制信號，紅外發(fā)射二極管發(fā)射紅外線，在沒有遇到障礙物時會輸出一個高電平信號，送至單片機中P2.3

57、，如果遇到障礙物后，光線反射回來，接收的光電二極管就會導(dǎo)通，這時候就會輸出一個低電平，送至單片機P2.3圖4.3紅外避障檢測電路4.4 LED數(shù)碼顯示電路發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組合而成的1種新型顯示器件。在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。LED數(shù)碼顯示器是1種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個LED發(fā)光二極管，其中7個用于顯示字符，1個用于顯示小數(shù)點。LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：（1）共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接+5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸

58、入端相連。當陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮。（2）共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平時則不點亮。在本設(shè)計中所采用的是共陽極LED數(shù)碼顯示器，如下圖4.4：圖4.4LED數(shù)碼顯示器4.5 鍵盤控制電路鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。鍵盤實質(zhì)是一組按鍵開關(guān)的集合。鍵盤所用開關(guān)為機械彈性開關(guān)，利用了機械觸點的合、斷作用。一個電壓信號在機械觸點的斷開、閉合過程中，都會產(chǎn)生抖

59、動，一般為510ms；兩次抖動之間為穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，時間由按鍵動作所決定；第一次抖動前和第二次抖動后為斷開狀態(tài)。按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。通過對輸出電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認按鍵按下與否。在本設(shè)計中，高電平表示按鍵斷開，低電平表示按鍵閉合狀體。并且，為了能直觀形象的表示按鍵閉合與否，還為每個按鍵相應(yīng)增加了發(fā)光二極管，按鍵斷開時，發(fā)光二極管滅，當有鍵閉合時，相應(yīng)的發(fā)光二極管變亮。為了確保單片機對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。消除按鍵抖動通常采用硬件、軟件兩種方法。由于硬件消抖電路設(shè)計復(fù)雜，本設(shè)計中沒有采用，在此不再詳細敘述；軟件消抖適合按鍵較

60、多的情況，方便簡單。其原理是在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時10ms的子程序后在確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影圖4.5 鍵盤控制電路4.6 LCD顯示電路采用型號為LCD1602的液晶顯示器進行小車行車時間和行程的顯示，其電路如下圖4.6所示。圖4.6 LCD顯示電路5 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 主程序流程圖本設(shè)計的主設(shè)計流程圖如下圖5.1所示，當接通電源時，必須按下啟動按鍵小車才能運動，在行駛過程中，結(jié)合查詢方式查詢小車是否偏離黑線，并根據(jù)偏離方向執(zhí)行相應(yīng)的控制程序；若P2.5為低電平，測探測到金屬，執(zhí)行對應(yīng)的報警程序；當檢測