简易智能电动车的设计与制作44

简易智能电动车的设计与制作1摘要本课题设计制作了一款具有简易智能判断功能的小车，它具有自动寻迹功能（在一定范围内行驶），设计了电路图，编制了软件并完成安装、调试，形成了样机。作品以两电动机为主驱动，通过光电三极管来采集信息，送入主控单元AT89S52单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用高电压，高电流，四通道驱动的达林顿管原理的三极管组合。其中，黑带检测采用红外线接收三极管完成；将信号送单片机处理判别方向。由控制单元处理数据后完成相应动作，实现了无人控制即可完成一系列动作，相当于简易机器人。通过本课题的设计，使我们学习了单片机技术的中断技术，更好的掌握了单片机的核心内容。又巩固了模拟电路中的功率放大电路知识，把实践和理论更好的结合。关键字：单片机智能控制光电信号收发寻迹行驶AbstractThistopic-basedgroupdesignedmanufacturesonesectiontohavetheintelligentjudgmentfunctioncar,thecarhasevadesautomaticallybondsthefunction;Seeksthemark(Movinginacertainrange)function:Maystudytheembeddedcontrolastheuniversitystudentthepowerfulapplicationexample.Theworktaketwoelectricmotorsasthefocusactuation,gatherstheinformationthroughtheelectro-opticalsensingcomponent,sendsinthemastercontrolunitAT89S52monolithicintegratedcircuit,afterprocessingthedata,completesthecorrespondingmovement,achievesowncontrol.Themotor-drivenelectriccircuitusesthehighvoltage,thehighelectriccurrent,fourchannelsactuateDaringtontube.And,theblankingbarexaminationusesthephotosensitivetriodetocomplete;Deliversthemonolithicintegratedcircuitprocessingdistinctiondirectionthesignal.Throughthistopic'sdesign,causedustostudyinthemonolithicintegratedcircuittechnologyinterrupttechnology,betterhasgraspedmonolithicintegratedcircuit'scentralcontent.Causesusthetheoreticalknowledgewhichstudiestoapplyinthepractice,causedthepracticeandthetheoryobtainedabetterunion.keywords:Monolithicintegratedcircuitintelligentcontrolelectro-opticsignalreceivinganddispatchingseeksthemarktravel简易智能电动车的设计与制作2第一章单片机及其应用一、什么是单片机所谓单片机就是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，具备独特功能的微型计算机。通常一个最基本的单片机片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。单片机全称为单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），又称微控制器或嵌入式控制器。二、单片机的发展与系列产品1、单片机发展可分为三个主要阶段：（1）低性能初级阶段以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表，采用将8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时器/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构，虽然其寻址范围有限（不大于4KB），也没有串行I/O口，而且RAM、ROM容量小，中断系统简单，指令系统功能也不强，但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等需要。（2）高性能提高阶段以Intel公司的MCS—51系列为代表，在这一阶段推出的单片机普遍带有串行I/O接口，有多级中断处理系统及16位定时器/计数器。片内RAM、ROM容量加大，且寻址范围可达64KB,有的片内还带有A/D转换接口。简易智能电动车的设计与制作3（3）8位机巩固发展及多品种共存阶段1983年，Intel推出MCS—96系列单片机是最具代表性的，片内集成16位的CPU,RAM和ROM的容量也进一步增大，并且带有高速I/O接口，带有多通道A/D转换器，8级中断处理能力使其具有更强的实时处理功能。近年来，已有32位单片机进入试用阶段。同时高档8位单片机也在不断改善其结构，各厂家纷纷以MCS—51为内核，融入自身的优势，推出了许多的MCS—51兼容机，强化了微型控制器的特征，进一步巩固和发展了8位机的主流地位。2、单片机的发展趋势（1）低功耗CMOS化在许多应用场合，单片机不仅要有小的体积，而且还需要较低的工作电压和极小的功耗。现在各个单片机制造商都采用了CMOS工艺，并设有空闲和掉电两种工作方式。（2）内部资源丰富、外部电路内装化，整体微型化（3）大容量、高性能3、单片机系列产品Intel公司的MCS—51系列单片机Intel公司的MCS—51系列、增强系列和16位单片机MCS—96系列。Atmel公司融入Flash存储技术的AT89系列和AT90系列。8052/8752/8032将原来的8051/8751/8031进行了扩展，数据存储容量增至256字节，程序存储容量增至8KB，定时器/计数器增至简易智能电动车的设计与制作4三个16位计数器，有6个中断源。80C51/87C51/80C31采用低功耗地CMOS工艺，允许电源波动的范围较大，并有三种功耗控制方式。8XC52系列在8052的基础上，采用CHMOS工艺将MCS—96系列中的一些高速输出、脉冲宽度调制、定时器/计数器移植进来构成新一代MCS—51高性能产品。三、单片机的特点与应用1、单片机与通用微机相比具有以下优点：（1）控制功能强CPU可以直接对I/O端口进行操作，位操作能力更是其他计算机无法比拟的。近期推出的单片机产品，扩展了接口电路功能。如增加了高速I/O接口，扩展了I/O口引线数目，在部分型号中，集成了ADC转换器、PWM脉冲宽度调制输出接口、可编程计数阵列PCA。（2）抗干扰性强，可靠性高，工作温度范围宽CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部件的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，可靠性非常高。目前单片机适用的环境温度划分为三个等级：民用级0℃–+70℃，工业级-40℃-+85℃，军用级-65℃-+125℃。（3）开发周期短，性价比高，易于产品化将不同功能的接口电路嵌入基本型单片机芯片后，用户就可以简易智能电动车的设计与制作5根据用途选择相应型号的单片机芯片，无须通过外部扩展，减少了芯片数目，从而减少了印刷电路板的面积。接插件减少，安装简单方便，价格明显降低，开发周期短，在达到同样功能的条件下，具有很高的性价比。2、单片机的应用领域单片机主要面向控制领域，能够实现系统的在线控制。目前，单片机的应用日益广泛，下面简单介绍其典型的应用领域。（1）单机应用在一个应用系统中，只使用一片单片机，这是目前应用最多的方式，单片机应用的主要领域：（2）测控系统用单片机可以构成各种工业控制系统、自适应控制系统等。例如，温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线自动控制、汽轮机电液调节系统、车辆检测系统、机器人轴处理器等。（3）智能仪表用单片机改造原有的测量、控制仪表,能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔软化发展。如温度、压力、流量、浓度显示、控制仪表等。通过采用单片机软件编程技术，使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化处理等难题迎刃而解。（4）机电一体化产品单片机与传统的机械产品结合，使传统机械产品结构简化，简易智能电动车的设计与制作6控制智能化，构成新一代的机、电一体化产品。例如，在电传打字机的设计中由于采用了单片机，取代了近千个机械部件；在数控机床的简易控制机中，采用单片机可提高可靠性及增强功能，降低控制机成本。（5）智能接口在计算机系统，特别是较大型的工业测、控系统中，如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，可以大大提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系统中，用单片机对模/数转换接口进行控制不仅提高采集速度，还可以对数据进行预处理，如数字滤波、线性化处理、误差修正等。四、MCS-51系列单片机的基础知识1、结构特点8051是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机。它的基本型产品是8051、8031和8751。除片内ROM类型不同外，8051、8031、8751的其它性能完全相同，其结构特点如下：·8位CPU；·32根I/O线；·片内振荡器及时钟电路；·外部存贮器寻址范围ROM、RAM各64K；·2个16位的定时器/计数器；简易智能电动车的设计与制作7·5个中断源，2个中断优先级；·5个中断源，2个中断优先级；·全双工串行口；·布尔处理器。2、单片机的工作方式包括：复位方式、程序执行方式、单步执行方式、低功耗操作方式以及EPROM编程和校验方式。3、8051的系统扩展在很多应用场合，8051自身的存贮器和I/O资源不能满足要求，这时就要进行系统扩展。（1）外部总线的扩展（2）外部程序存贮器的扩展（3）外部数据存贮器的扩展4、8051指令系统（1）寻址方式：（2）指令说明a.寄存器寻址b.直接寻址a.数据传送指令c.寄存器间接寻址b.转移指令d.立即寻址c.算术运算指令e.变址寻址d.逻辑运算操作f.相对寻址e.十进制指令简易智能电动车的设计与制作8g.位寻址f.伪指令五、单片机的工作过程单片机的工作过程实质上是执行用户编制程序的过程，一般程序的机器码都已固化到存储器中（例如实训1中的步骤2），因此开机复位后，就可以执行指令。执行指令又是取指令和执行指令的周而复始的过程。假设机器码74H、E0H已存在0000H开始的单元中，则此表示把E0H这个值送入A累加器。下面我们来说明单片机的工作过程。接通电源开机后，PC=0000H,取指令过程如下：（1）PC中的0000H送到片内的地址寄存器；（2）PC的内容自动加一变为0001H，指向下一个指令字节；（3）地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，经存储器中的地址译码选中0000H单元；（4）CPU通过控制总线发出读命令；（5）被选中单元的内容74H送内部数据总线上，该内容通过内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。到此，取指令过程结束，进入执行指令过程。执行指令的过程：指令寄存器中的内容经指令译码器译码后，说明这条指令是取数命令，即把一个立即数送到A中；PC的内容为0001H，送地址寄存器，译码后选中0001H单元，同时PC的内容自动加1简易智能电动车的设计与制作9变为0002H；CPU同样通过控制总线发出读命令；0001H单元的内容E0H读出经内部数据总线送至A。至此，本指令执行结束。PC=0002H，机器又进入下一条指令的取指令过程。机器一直重复上述过程直到程序中的所有指令执行完毕，这就是单片机的基本工作过程。简易智能电动车的设计与制作10第二章硬件设计一、单片机最小系统的设计1、什么是最小系统在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机