C單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)方案

PAGEPAGE480C５1單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)摘要８０C５1單片機(jī)是一款八位單片機(jī),他的易用性和多功能性受到了寬闊使用者的好評(píng).這里介紹的是如何用80C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的畢業(yè)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題.本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，接受80Ｃ5１單片機(jī)為掌握核心,利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，掌握電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障,快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度,自動(dòng)尋跡和尋光功能。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,牢靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿意要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。接受的技術(shù)主要有：通過編程來掌握小車的速度；傳感器的有效應(yīng)用；新型顯示芯片的接受關(guān)鍵詞80Ｃ５１單片機(jī)、光電檢測(cè)器、ＰWM調(diào)速、電動(dòng)小車Abstｒａｃt８0C5１isa8bitｓingｌｅcｈipcｏｍpuｔer。Itｓeasｉlyuseｉｎgａnｄmultｉ—funｃｔionｓｕffeｒlaｒgｅｕｓers.ＴｈisarｔiｃleiｎtrｏｄuｃeｔｈeCCUＴgrａｄuationdｅｓignｗｉtｈthe80C51singlecｈiｐcｏpmｕter。Ｔhisdeｓignｃoｍbｉneswｉtｈsｃｉeｎｔiｆiｃｒｅseａrｃhobject．Tｈissysteｍreｇardｔhｅrequｅstoｆthｅtoｐic，aｄoptiｎｇ8０Ｃ5１ｆorcｏntｒolｉnｇcore，ｓupersoｎicｓｅnsorfortestｔhｅhinｄeｒ。Iｔcanruｎinａhigｈaｎｄａlｏwsｐｅe(cuò)dｏrstｏpaｕtomａｔiｃallｙ．Ｉtaｌｓｏcａnreｃoｒdthｅｔime，disｔaｎcｅaｎｄｔhｅsｐeedorｓeａrｃhinｇlightandmarｋaｕtoｍaｔiｃalｌｙＴheeｌecｔricｃｉrcuiｔcoｎｓtｒｕcｔiｏｎｏｆwhoｌesｙstemisｓiｍpｌe,theｆｕnctioｎiｓdｅｐendable.Experimｅntｔeｓtreｓuｌtsatiｓｆｙtｈeｒeｑｕest,thistexteｍphasizesｉｎtrｏduｃｅdｔｈehaｒdwａresｙsｔemdｅsigｎsandtｈereｓｕlｔａｎａｌｙsｅ。Tｈeadｏpｔｉonofｔechniqｕeaｓ:Redｕcｅｔheｓpｅｅdbyproｇrａmｔｈeengine;efficｉentappｌｉcatｉoｎoｆｔhesensor；Ｔhｅａdoptiｏnofｔhenｅwdｉsｐlayｃhiｐ。Ｋeywｏrds80C51singｌechipcomｐuｔer、lighteｌectricｉtydetectｏr、ＰＷMｓｐeedａｄｊustiｎｇ目錄TOC\o＂1—3＂\ｈ\zHＹＰERLINK＼l”＿Toc7500８5６7"摘要?PＡGEREF_Toc7５00８56７\hＩＨYＰEＲＬINK\ｌ"＿Tｏｃ7５0０８5６8＂Abstraｃt?ＰAＧEREF＿Ｔｏc75０08５68\hＩIHＹＰERLIＮＫ\l＂＿Ｔoｃ75００８56９＂第一章前言 ５6９\ｈ1HYPEＲLINK＼l”_Ｔｏｃ７5００8５７0”其次章方案設(shè)計(jì)與論證 PAGEＲEF＿Tｏc75０0８５70＼h3HYPＥRＬIＮK＼l"_Ｔoc750０８571”（一）直流調(diào)速系統(tǒng)?PＡＧEＲEF_Ｔoc７5００８５71\h３ＨＹＰEＲＬIＮK\l＂_Tｏc７50０857２＂（二）檢測(cè)系統(tǒng) ＰAGEREF_Ｔoｃ7５00８572\h4ＨＹＰＥRLINＫ\l”＿Toc750０8573＂（三）顯示電路?ＰAＧERＥＦ＿Toc７５０0８5７３＼h9ＨＹPEＲLINK＼l"＿Ｔｏｃ7５０08574”（四)系統(tǒng)原理圖?PＡGＥREＦ_Toc7５０08５７4\ｈ9HＹPERLINK\l"_Toc750085７5＂第三章硬件設(shè)計(jì)?PAGEREＦ＿Toｃ7500857５＼h10HYPERＬINＫ\l＂＿Toc７5008576”(一)80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)?PＡＧEREF_Toｃ７５008５76\h10HYPEＲＬINＫ\ｌ＂_Toｃ７5０08５77"（二）最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)?PAGEREF_Tｏc75０0８57７＼ｈ11HYPERＬINＫ＼ｌ”_Tｏc7５00８578"(三）前向通道設(shè)計(jì)?PAGＥREF_Toc７5008５７８\ｈ1２HYPEＲLＩNK\l"_Tｏｃ７500８579＂(四）后向通道設(shè)計(jì)?ＰAGERＥF＿Toc7５０0８5７９\h14HYPERLIＮK\l＂_Toｃ750０８580"（五)顯示電路設(shè)計(jì)?PAGＥRＥＦ＿Toc７５０08580＼h１７HＹPＥＲLINK\l"_Toｃ7５00８58１”第四章軟件設(shè)計(jì)?PＡＧＥＲEF_Toc75008５８１＼h20HYＰEＲLINK（二)顯示子程序設(shè)計(jì)?PＡＧＥＲEＦ＿Tｏc75008583＼ｈ2４ＨYPEＲLINＫ\ｌ"_Toc7５0０８５８４"（三)避障子程序設(shè)計(jì) ＰAGＥREF_Ｔoｃ７5０0８5８4＼h２5HＹPＥRＬINＫ\l”_Tｏc7５0０85８５”（四）軟件抗干擾技術(shù) ＰAGEREF＿Ｔoｃ7500858５\ｈ26ＨYＰEＲＬINＫ＼l＂_Ｔｏｃ７５０08５86"（五）“看門狗"技術(shù)?ＰＡＧEREF_Toc750０8５8６\h28ＨYPERLIＮＫ＼l＂_Tｏc7５008587”（六）可編程規(guī)律器件?PAＧEＲEF_Tｏｃ７５0085８７\ｈ29ＨYＰERLＩＮK\l”_Tｏc750085８8”第五章測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論 ＰＡGEREＦ_Tｏc75008５88\ｈ３1HYＰERLINK\l”_Toc75０0８５8９＂致謝?PAGEREF_Toｃ75００8589\h3２HＹＰERLＩNK＼l"_Ｔｏｃ７５０0８590”參考文獻(xiàn) PAGＥREF_Toｃ7500８59０\h３3ＨYPERLＩNK\l”＿Tｏc７５０08591”附錄A程序清單 PAGEREF_Toｃ7５０0８59１\h３4ＨＹPERＬＩＮK\ｌ"＿Toｃ7５０0８5９2＂附錄Ｂ硬件原理圖 PAＧEREＦ_Ｔoc75０08５92\h4２第一章前言隨著汽車工業(yè)的飛速進(jìn)展，關(guān)于汽車的商量也就越來越受人關(guān)注.本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)老師已經(jīng)有充分的籌備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題.設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、避障功能,可程控行駛速度、精準(zhǔn)定位停車。依據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上,加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)依據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能掌握.這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握,掌握靈敏、牢靠，精度高，可滿意對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求.本設(shè)計(jì)接受MCS—51系列中的80C5１單片機(jī).以８0C51為掌握核心,利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，掌握電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障,快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度,自動(dòng)尋跡和尋光功能。８０C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了寬闊使用者的好評(píng)。下面就簡(jiǎn)要的介紹一下單片機(jī)及其典型應(yīng)用方式：“單片機(jī)”一詞是Ｓiｎgｌe－ChｉｐMｉcrocｏmputer較精準(zhǔn)的譯法,但最能精準(zhǔn)反映單片機(jī)設(shè)計(jì)思想﹑并且具有技術(shù)眼光的詞匯是Micrｏｃoｍpｕtｅｒ(微處理器）。之所以消滅了Sigｌe－chiｐMicrocompuｔer一詞，實(shí)在是由于早期，甚至到MＣS-51時(shí)期，單片機(jī)精準(zhǔn)地體現(xiàn)了Sｉgle—ｃhｉｐＭｉcｒｏcomｐutｅr的形態(tài)和內(nèi)容。然而進(jìn)展到ＭCS-９６,進(jìn)展到新一代８0Ｃ5１﹑M68HC05﹑M68HＣ11系列單片機(jī)時(shí)，在單片機(jī)中著力擴(kuò)展了各種掌握功能。如Ａ/D﹑ＰＷM﹑PＣA計(jì)數(shù)器捕獲/比較規(guī)律﹑高速I/O口﹑WDＴ等，已突破了Ｍicrｏcompuｔeｒ的傳統(tǒng)內(nèi)容,朝Micｒｏcoｍpuｔｅｒ的內(nèi)涵進(jìn)展。因此，目前已到了該給單片機(jī)正名的時(shí)候了,國外已逐漸統(tǒng)一成Ｍicｒocomｐuteｒ。從最初的單片機(jī)進(jìn)展到如今的新一代單片機(jī)。大致經(jīng)歷了三個(gè)年月。如以Ｉnteｌ8位單片機(jī)為例，這三個(gè)年月劃大致是：第一代:以197６年推出的ＭCS—4８系列為代表，其主要的技術(shù)特征是將CPＵ和計(jì)算機(jī)外圍電路集成到了一個(gè)芯片上，作為與通用ＣＰＵ分道揚(yáng)鑣﹑構(gòu)成新型工業(yè)微掌握器取得了成功，為單片機(jī)的進(jìn)一步進(jìn)展開辟了成功之路。其次代:以ＭCＳ－5１的805１﹑8052為代表，其主要的技術(shù)特征是為片機(jī)配置了完善的外部并行總線(ＡB﹑DB﹑CB）和具有多機(jī)識(shí)別功能的串行通訊接口（UART）,規(guī)范了功能單元的SＦR掌握模式及適應(yīng)掌握器特點(diǎn)的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng),為進(jìn)展具有良好的兼容性的新一代單片機(jī)奠定了良好的基礎(chǔ)。無論是第一代還是其次代單片機(jī)都還未突破單片計(jì)算機(jī)的內(nèi)涵。第三代:以8０C５１系列為代表,它包括了Ｉnteｌ公司進(jìn)展MCS-51系列的一代產(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(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Ｍicｒocoｍｐｕtｅr完善的掌握功能為己任,將一些外部接口功能單元如A／D﹑ＰWＭ﹑PCＡ（可編程計(jì)數(shù)器陣列）﹑WDＴ（監(jiān)視定時(shí)器）﹑高速Ｉ/O口﹑計(jì)數(shù)器的捕獲/比較規(guī)律等。這一代單片機(jī)中,在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)供應(yīng)了更加靈敏的方式。Ｐｈiliｐｓ公司還為這一代單片機(jī)８０Ｃ５1系列8xC５９２單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線--—-CＡＮ（ＣontroｌｌｅｒAreａNｅtｗｏrkBUＳ）.新一代單片機(jī)為外部供應(yīng)了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。Mｉcrocontroｌler并沒有過分強(qiáng)調(diào)“單片”，由于向單片形式進(jìn)展是一切先進(jìn)電子系統(tǒng)都在追求的抱負(fù),并不為單片機(jī)所專有.單片機(jī)的應(yīng)用方式隨對(duì)象、環(huán)境、規(guī)模不同而大相徑庭，不必獨(dú)崇一宗。依據(jù)所使用單片機(jī)的類型不同,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分成總線方式和非總線方式。總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)都具有完善的外部擴(kuò)展總線,如并行三總線（AＢ、DB、CB）、串行通訊總線（如UARＴ),通過這些總線可便利地?cái)U(kuò)展外圍單元、外設(shè)接口等。接受總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬簡(jiǎn)潔的工控系統(tǒng)、智能儀表、監(jiān)測(cè)系統(tǒng),或滿意這些應(yīng)用系統(tǒng)而構(gòu)成的多機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)省去了外部并行總線，可構(gòu)成各種小封裝芯片，有限的引腳可供應(yīng)更多的用戶I／O口，可使應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量最少.非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬小型掌握器、測(cè)控單元、單元儀表等?？偩€方式的單片機(jī)在不使用外部并行總線時(shí),外部并行總線引腳可作為I/O口用。在掩摸用戶程序時(shí)，還可要求將這些I／O口改造成具有各種驅(qū)動(dòng)能力的I／Ｏ口.本設(shè)計(jì)就接受了比較先進(jìn)的80Ｃ5１為掌握核心,80Ｃ51接受ＣＨOＭS工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、醫(yī)療器械等很多方面。其次章方案設(shè)計(jì)與論證依據(jù)題目的要求，確定如下方案:在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量,并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理,然后由單片機(jī)依據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能掌握.這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握,掌握靈敏、牢靠,精度高,可滿意對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。(一)直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。方案二:靜止可控整流器.簡(jiǎn)稱V—M系統(tǒng).方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由溝通發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可轉(zhuǎn)變其輸出電壓,從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著轉(zhuǎn)變,所以G—Ｍ系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便利等缺點(diǎn).且技術(shù)落后,因此擱置不用.V-Ｍ系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。V－Ｍ系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向,給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高,維護(hù)運(yùn)行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害四周的用電設(shè)備。接受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掌握,而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開,電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流,兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（PｕlseWidｔhMｏdｕlａｔion），簡(jiǎn)稱PWM。脈沖周期不變,只轉(zhuǎn)變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過轉(zhuǎn)變脈沖寬度來進(jìn)行直流調(diào)速.與V－M系統(tǒng)相比,PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（１）由于PＷM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù),系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10０00左右.由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下,電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小.(2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相協(xié)作,系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小,裝置效率較高.依據(jù)以上綜合比較,以及本設(shè)計(jì)中受控電機(jī)的容量和直流電機(jī)調(diào)速的進(jìn)展方向,本設(shè)計(jì)接受了H型單極型可逆PWＭ變換器進(jìn)行調(diào)速。脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路接受脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱PWＭ變換器。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)掌握繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn),但是驅(qū)動(dòng)能力有限。為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的前行與倒車,本設(shè)計(jì)接受了可逆PWＭ變換器?？赡妫蠾M變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、Ｔ型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中接受了常用的雙極式H型變換器,它是由４個(gè)三極電力晶體管和4各續(xù)流二極管組成的橋式電路.（二）檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè),即利用各種傳感器對(duì)電動(dòng)車的避障、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。1。行車起始、終點(diǎn)及光線檢測(cè)：本系統(tǒng)接受反射式紅外線光電傳感器用于檢測(cè)路面的起始、終點(diǎn)(2cm寬的黑線),玩具車底盤上沿黑線放置一套,以適應(yīng)起始的記數(shù)開頭和終點(diǎn)的停車的需要.利用超聲波傳感器檢測(cè)障礙。光線跟蹤，接受光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當(dāng)感受到光線照耀時(shí)，其c－e間的阻值下降,檢測(cè)電路輸出高電平，經(jīng)LM393電壓比較器和７４ＬS1４施密特觸發(fā)器整形后送單片機(jī)掌握。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩個(gè)光電三極管，分別放置在電動(dòng)車車頭的左、右兩個(gè)方向,用來掌握電動(dòng)車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時(shí)，單片機(jī)掌握轉(zhuǎn)向電機(jī)向左轉(zhuǎn);當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時(shí),單片機(jī)掌握轉(zhuǎn)向電機(jī)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時(shí),單片機(jī)掌握直行。見圖２。１電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路（a）.行車方向檢測(cè)電路（見圖2．2電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(ｂ)）接受反射接收原理配置了一對(duì)紅外線放射、接收傳感器。該電路包括一個(gè)紅外發(fā)光二極管、一個(gè)紅外光敏三極管及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管放射肯定強(qiáng)度的紅外線照耀物體，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)。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(shí),放射管放射紅外光照耀地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號(hào)；電動(dòng)車經(jīng)過黑線時(shí)，放射端放射的光線被黑線吸取,接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號(hào)后送８0Ｃ51單片機(jī)處理，推斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制的程序來掌握玩具車的行駛狀態(tài)。圖２．1電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(a）圖2.2電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路(ｂ）前進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪直流電機(jī)正轉(zhuǎn),進(jìn)入減速區(qū)時(shí),由單片機(jī)掌握進(jìn)行PWM變頻調(diào)速，通過軟件轉(zhuǎn)變脈沖調(diào)寬波形的占空比，實(shí)現(xiàn)調(diào)速.最后經(jīng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。前行與倒車掌握電路的核心是橋式電路和繼電器。電橋上設(shè)置有兩組開關(guān),一組常閉，另一組常開。電橋一端接電源,另一端接了一個(gè)三極管。三極管導(dǎo)通時(shí),電橋通過三極管接地，電機(jī)電樞中有電流通過；三極管截止時(shí),電橋浮空，電機(jī)電樞中沒有電流通過。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機(jī)供電.通過對(duì)繼電器開閉的掌握即可掌握電機(jī)的開斷和轉(zhuǎn)速方向進(jìn)而達(dá)到掌握玩具車前行與倒車的目的，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)掌握系統(tǒng)的糾偏功能.如圖2.３前行與倒車掌握電路所示。圖2.3前行與倒車掌握電路檢測(cè)放大器方案：方案一：使用一般單級(jí)比例放大電路.其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、調(diào)試便利、價(jià)格低廉。但是也存在著很多不足。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。方案二:接受差動(dòng)放大電路。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達(dá)到肯定的精度，但有時(shí)仍不能滿意某些特殊要求。例如,在測(cè)量本設(shè)計(jì)中的光電檢測(cè)信號(hào)時(shí)需要把檢測(cè)過來的電平信號(hào)放大并濾除干擾，而且要求對(duì)共模干擾信號(hào)具有相當(dāng)強(qiáng)的抑制能力。這種情況下須接受差動(dòng)放大電路，并應(yīng)設(shè)法減小溫漂.但在實(shí)際操作中,往往滿意了高共模抑制比的要求，卻使運(yùn)算放大器輸出飽和；為獲得單片機(jī)能識(shí)別的ＴTL電平卻又無法抑制共模干擾。方案三:電壓比較器方案。電壓比較器的功能是比較兩個(gè)電壓的大小，例如將一個(gè)信號(hào)電壓Ui和一個(gè)參考電壓Ｕr進(jìn)行比較,在Ui＞Ｕｒ和Ui<Ur兩種不憐憫況下，電壓比較器輸出兩個(gè)不同的電平,即高電平和低電平。而Ui變化經(jīng)過Ｕr時(shí)，比較器的輸出將從一個(gè)電壓跳變到另一個(gè)電平。比較器有各種不同的類型。對(duì)它的要求是：鑒別要精準(zhǔn)，反應(yīng)要靈敏，動(dòng)作要飛速，抗干擾能力要強(qiáng),還應(yīng)有肯定的保護(hù)措施，以防止因過電壓或過電流而造成器件損壞。比較器的特點(diǎn)：=1\＊ＧＢ２⑴工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。放大、運(yùn)算電路為了實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿意肯定的精度要求，這些電路中的運(yùn)放均引入了深度負(fù)反饋；而為了提高比較器的反應(yīng)速度和靈敏度，它所接受的運(yùn)放不但沒有引入負(fù)反饋，有時(shí)甚至還加正反饋。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同的。=2\＊GＢ2⑵非線性.由于比較器中運(yùn)放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個(gè)輸入端之間的電位差與開環(huán)電壓放大倍數(shù)的乘積通常超過最大輸出電壓,使其內(nèi)部某些管子進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū),因此在絕大多數(shù)情況下輸出與輸入不成線性關(guān)系，即在放大、運(yùn)算等電路中常用的計(jì)算方法對(duì)于比較器不再適用。=3\＊ＧB2⑶開關(guān)特性。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當(dāng)與一個(gè)受輸入信號(hào)掌握的開關(guān),當(dāng)輸入電壓經(jīng)過閾值時(shí)開關(guān)動(dòng)作，使輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平。由于比較器的輸入信號(hào)是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的過渡電路。由于比較器的上述特點(diǎn)，在分析時(shí)既不能象對(duì)待放大電路那樣去計(jì)算放大倍數(shù),也不能象分析運(yùn)算電路那樣去求解輸出與輸入的函數(shù)關(guān)系，而應(yīng)當(dāng)著重抓住比較器的輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平的臨界條件所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關(guān)系。如果在比較器的輸入端加抱負(fù)階躍信號(hào),那么在抱負(fù)情況下比較器的輸出也應(yīng)當(dāng)是抱負(fù)的階躍電壓,而且沒有延遲.但實(shí)際集成運(yùn)放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的,因此比較器輸出電壓的跳變不行能是抱負(fù)的階躍信號(hào)。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間越短,響應(yīng)速度越快.減小比較器響應(yīng)時(shí)間的主要方法有:ａ.盡可能使輸入信號(hào)接近抱負(fù)情況,使它在閾值四周的變化接近抱負(fù)階躍且幅度足夠大。b.選用集成電壓比較器.ｃ。如果選用集成運(yùn)放構(gòu)成比較器，為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避開集成運(yùn)放內(nèi)部的管子進(jìn)入深飽和區(qū)。簡(jiǎn)略措施多為在集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端并聯(lián)二極管。如圖２。４電壓比較器電路所示：圖2。4電壓比較器電路在本設(shè)計(jì)中，光電傳感器只輸出一種凹凸電平信號(hào)且伴有外界雜波干擾，所以我們嘗試接受了一種滯回比較器.簡(jiǎn)潔電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，而且靈敏度高,但它的抗干擾能力差,也就是說如果輸入信號(hào)因受干擾在閾值四周變化,則比較器輸出就會(huì)反復(fù)的從一個(gè)電平跳到另一個(gè)電平。如果用這樣的輸出電壓掌握電機(jī)或繼電器,將消滅頻繁動(dòng)作或起?，F(xiàn)象。這種情況，通常是不