基于單片機(jī)電動智能小車設(shè)計資料

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廣大使用者的好(1)通過編程來控制小車的速度；(2)傳感器的有效應(yīng)用；(3)新型顯示芯片的采用.第一章前言第二章方案設(shè)計與論證一直流調(diào)速系統(tǒng)(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。路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設(shè)計中采用了常用的雙極是由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)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(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)開始和終點(diǎn)的停車的需要。和74LS14施密特觸發(fā)器整形后送單片機(jī)控制。照時，單片機(jī)控制直行。見圖2.1電動車的方向檢測電路(a)。行車方向檢測電路(見圖2.2電動車的方向檢測電路(b))采用反射接收原理配圖2.2電動車的方向檢測電路(b)圖2.3前行與倒車控制電路個信號電壓Ui和一個參考電壓Ur進(jìn)行比較，在Ui>Ur和Ui<Ur兩種不同情況下，電壓比較器輸出兩個不同的電平，即高電平和低電平。而Ui變化經(jīng)過Ur時，比較器的(1)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)定并滿足(2)非線性。由于比較器中運(yùn)放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的(3)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)，因此它相輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應(yīng)的輸入電壓值(閾值)來分析輸(1)盡可能使輸入信號接近理想情況，使它在閾值附近的變化接近理想階躍(2)選用集成電壓比較器。成運(yùn)放內(nèi)部的管子進(jìn)入深飽和區(qū)。具體措施多為在集成運(yùn)放的兩個輸入端并聯(lián)二極管。如圖2.4電壓比較器電路所示：圖2.4電壓比較器電路只要外加觸發(fā)信號的幅值增加到足夠大，它就從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀2.行車距離檢測比擬的優(yōu)點(diǎn)，故采用紅外光電碼盤測速方案。具體電路同圖2.5行車距離檢測電路圖2.5行車距離檢測電路周長為記數(shù)的單位，最好取有效值為單一的數(shù)值(如本設(shè)計中采用0.1米),精度根合器的位置關(guān)系，即可計算出玩具車的行駛方向(前進(jìn)或后退)。起停、避障、位移、檢測Pp2NTO噩時間、里程顯示時鐘電路9復(fù)位電路圖2.6系統(tǒng)原理圖第三章硬件設(shè)計2數(shù)據(jù)存儲器3程序存儲器5定時器/計數(shù)器6串行口為4個并行8位I/0口。8特殊功能寄存器共有21個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個完整的1位微計算機(jī)，這個一位微計算機(jī)有自己的CPU、位寄存器、I/0口和指令集。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它二最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)如圖3.180C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一(1)有可供用戶使用的大量I/0口線。(2)內(nèi)部存儲器容量有限。(3)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。80C51單片機(jī)時C取22uF,R取1KΩ。圖3.280C51復(fù)位電路三前向通道設(shè)計(1)傳感器的比較3傳感器類型超聲波視覺價格相合理，夜間不受影響測量范圍小，對天氣變化敏感。不能直接測量距離，算法復(fù)雜，處理對水、灰塵、燈光敏感。價格貴(2)超聲波障礙檢測4四后向通道設(shè)計(1)小信號輸出、大功率控制。根據(jù)目前單片機(jī)輸出功率的限制，不能輸出控制對(2)是一個輸出通道。輸出伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制信號，而伺服驅(qū)動系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋(3)接近控制對象，環(huán)境惡劣?？刂茖ο蠖酁榇蠊β仕欧?qū)動機(jī)構(gòu)，電磁、機(jī)械干/模轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號。(1)功率驅(qū)動。將單片機(jī)輸出信號進(jìn)行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動的功率要求。(2)干擾防治。主要防治伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過信號通道、電源以及空間電磁場對計算(3)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。對于二進(jìn)制輸出的數(shù)字量采用D/A變換器；對于頻率量輸出則可(5)低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。五顯示電路設(shè)計離原理圖如圖1.圖3.5EM78P458的管腳管腳a、b、c、d、e、f、g、dp分別接680歐電阻后與四位八段數(shù)碼管5461中串上10k電阻后與vcc管腳相接后再接+5v電源，管腳gnd接地。顯示驅(qū)動器支持動態(tài)顯示，其顯示功能如表4.2真值表所示，0000-1001顯示從0-9數(shù)字，1010是未進(jìn)位時是小數(shù)點(diǎn)清位，1011是進(jìn)位后加小數(shù)點(diǎn)，1100-1111是八dd26do4圖3.6EM78P458集成顯示電路表4.2真值表顯示000000001100102001130100401015011060111710008100191010清小數(shù)點(diǎn)1011加小數(shù)點(diǎn)1100al選通1101a2選通1110a3選通1111a4選通第四章軟件設(shè)計2、模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；3、模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。軟件流程如圖4.1流程圖所示：圖4.1流程圖初始化初始化開關(guān)是否按下?Y低速行駛是否遇到黑線?Y計時開始計里程開始高速行駛是否偏離?Y轉(zhuǎn)向子程序N是否有障礙?Y避障子程序N是否有光源?Y駛向光源NN是否檢測到黑線?YNN四軟件抗干擾技術(shù)關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開關(guān)、操作按鈕、電氣觸點(diǎn)等，對這些信號的采集不能用多次平均的方法信號超過8個，可按8個一組進(jìn)行分組處理，也可定義多字節(jié)信息暫存區(qū)，按類似方法處理。在滿足實(shí)時性要求的前提下，如果在各輸出設(shè)備是電位控制型還是同步鎖存型，對干擾的敏感性相對較大。前者有良好的抗‘毛刺’干擾能力，線上出現(xiàn)干擾時，它就會盲目鎖存當(dāng)前的數(shù)據(jù)，也不管此時數(shù)據(jù)是否有效。輸出設(shè)備和慣性(響應(yīng)速度)與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。慣性大的輸出設(shè)備(如各類電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu))對‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。慣性小的輸出設(shè)備(如通行口、顯示設(shè)備)耐受能力就小一些。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個數(shù)據(jù)。只要有可能，其重復(fù)周被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應(yīng)，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。錯的機(jī)會就更大。因此，我們應(yīng)多采用單字節(jié)指令(NOP)或?qū)巫止?jié)指令重復(fù)書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確軌道。在某些的指令前也可插入兩條NOP指令，以保證正確執(zhí)行。指令指令冗余使彈飛的程序安定下來是有條件的。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行就是一套引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進(jìn)行處理的NOPNOPCD4060是帶震蕩器的14位計數(shù)器，由該芯片構(gòu)成的看門狗電路如圖4.2看門狗電路圖所示。4060記數(shù)頻率由R?和C?決定。設(shè)實(shí)際的程序所需工作周期為T,分頻器記滿時間為T’,當(dāng)T’>T且系統(tǒng)正常工作時，程序每隔T對4060進(jìn)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?qū)?060發(fā)不出掃描信號，分頻Ω,R=45Ω,C=1uF,則f=10HZ。4060的振蕩頻率和Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據(jù)情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(dāng)，因為CPU失控后，可能會修改可編程器件參數(shù)4060的RST線上阻容組成的微分電路很重要，因為掃描輸入信號是CPU產(chǎn)生的正脈沖，若此信號變“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,使狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動CP4060