1、唐山師范學(xué)院本科畢業(yè)論文題 目 基于K60芯片的光電平衡智能車學(xué) 生 達(dá)仕勛 指導(dǎo)教師 太軍君 副教授年 級(jí) 2010級(jí)專 業(yè) 應(yīng)用物理系 別 物理系唐山師范學(xué)院物理系2014年5月19鄭重聲明 本人的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在指導(dǎo)教師太軍君的指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)的行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受公眾的監(jiān)督。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者（簽名）： 年 月 日目 錄標(biāo)題1中文摘要11 序言12 硬件電路設(shè)計(jì)方案2 2.1 核心控制單元-K602 2.2 電源部分2 2.3 直立部分2 2.4 測(cè)速部分. 3

2、 2.5 信號(hào)檢測(cè)部分3 2.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分. 3 2.7 按鍵與顯示部分. 33 車模機(jī)械機(jī)構(gòu)改裝3 3.1 基礎(chǔ)改裝. 3 3.2 電池的位置. 3 3.3 支架的安裝. 3 3.4 輪胎處理. 3 3.5 傳感器的安裝. 34 控制算法設(shè)計(jì)方案4 4.1 整體的控制策略分析4 4.1.1 車模直立控制原理. 3 4.1.2 速度控制原理. 3 4.1.3 方向控制原理. 3 4.2 PID控制55 開(kāi)發(fā)環(huán)境、調(diào)試工具介紹10 5.1 軟件設(shè)計(jì)概述10 5.2 系統(tǒng)主程序10 5.3 系統(tǒng)子程序11 5.3.1 顯示子程序11 5.3.2 延時(shí)子程序12 5.3.3 中斷程序136 D車

3、模參數(shù)147 結(jié)論14參考文獻(xiàn)15致謝.16附錄.17外文頁(yè)19基于K60芯片的光電平衡智能車達(dá)仕勛摘 要 本文以第八屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽為背景，詳細(xì)闡述了基于線性ccd傳感器的自導(dǎo)航循跡小車的制作過(guò)程。其中內(nèi)容包括電路設(shè)計(jì)方案、機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝、算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、參數(shù)整定和整車調(diào)試等。涉及自動(dòng)控制、無(wú)線通信、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、能源等多個(gè)學(xué)科。主要闡述了基于K60核心控制器利用倒立擺模型實(shí)現(xiàn)兩輪小車的直立行走。通過(guò)掃描賽道路況以決策轉(zhuǎn)彎，實(shí)現(xiàn)小車的自主循跡。利用IAR-EWARM-EV-CD-6307進(jìn)行了代碼編寫，程序開(kāi)發(fā)和在線調(diào)試。關(guān)鍵詞 線性ccd K6

4、0單片機(jī) 直立 自動(dòng)循跡 1 序言 近年來(lái)，對(duì)于兩輪車的研究開(kāi)始興起，2002年，由瑞士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制的名為JOE的機(jī)器人是由DSP芯片控制的。其最大運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)1.5m/s,由于兩輪平行布置，每輪各裝有一個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它能穩(wěn)定地做U型回轉(zhuǎn)。 我國(guó)在兩輪自平衡智能車方面的研究也取得了一定的成就：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制出了兩輪自平衡代步電動(dòng)車，它是一種兩輪式左右并行布置結(jié)構(gòu)的巨頭自平衡系統(tǒng)的電動(dòng)車。在車體內(nèi)嵌入式CPU的控制下，采集平衡傳感器以及速度、加速度傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的控制算法，計(jì)算輸出PWM信號(hào)控制兩個(gè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使車體保持平衡并能夠根據(jù)人體重心的偏移，自

5、動(dòng)前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)彎。此次比賽根據(jù)組委會(huì)的要求光電平衡組采用直立行走，而第七屆中電磁組為大賽首次要求使用直立車，采用直立行進(jìn)無(wú)論從機(jī)械結(jié)構(gòu)上、硬件電路上還是從軟件算法上都帶來(lái)了全新的變革，第八屆的光電平衡組仍然是一大關(guān)注點(diǎn)。兩輪自平衡車由于節(jié)能低碳，轉(zhuǎn)彎半徑小，科技含量高等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)不斷成為研究的熱點(diǎn)，兩輪自平衡車代表著未來(lái)代步工具的設(shè)計(jì)方向和設(shè)計(jì)理念。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽，一方面使我們作品實(shí)用性提高，更加貼近生活，另一方面又能培養(yǎng)我們的綜合知識(shí)運(yùn)用能力，團(tuán)隊(duì)合作精神，以及創(chuàng)新能力。 在本次設(shè)計(jì)中，使用飛思卡爾官方統(tǒng)一提供的車模。采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的32位微控制器Kinetis K60 ,

6、使用加速度計(jì)與陀螺儀配合信息融合，用高性能32位單片機(jī)測(cè)量?jī)A角和PID調(diào)節(jié)車體平衡。在本文中，我主要對(duì)智能車整體設(shè)計(jì)思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、智能車機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化、智能車整車系統(tǒng)的調(diào)試和參數(shù)的整定等做詳細(xì)的說(shuō)明，希望可以詳盡地闡述了我們的思想和創(chuàng)意，這份報(bào)告凝聚著我們的心血和智慧，是我們共同努力后的成果。同時(shí)也要感謝學(xué)校與老師對(duì)于我們參賽的高度支持。2.硬件件電路設(shè)計(jì)方案2.1核心控制單元-K60整車以MK60DN512ZVLQ10微控制器作為核心，Kinetis系列微控制器是飛思卡爾公司于2010年下半年推出的基于ARMCortex-M4內(nèi)核的32位微控制器，是業(yè)內(nèi)的首款Cortex-M

7、4內(nèi)核芯片，強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力和豐富的片內(nèi)資源，是智能車的強(qiáng)勁的心臟，保證車體姿態(tài)控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。K60主芯片本身 K60芯片最小系統(tǒng)板（藍(lán)宙版）2.2 電源部分在為智能車提供穩(wěn)定的電源的前提下，為了簡(jiǎn)化電路，我們采用了LM317穩(wěn)壓芯片作為電源模塊的穩(wěn)壓部分。LM317是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡(jiǎn)單形式，搭建穩(wěn)壓電路也很簡(jiǎn)便并且性能穩(wěn)定，具輸出電源可調(diào)的特點(diǎn)，只需調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器就可以調(diào)至需要的穩(wěn)定電壓。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點(diǎn)。LM317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍1.2伏到37伏時(shí)能夠提

8、供超過(guò)1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用，且在市場(chǎng)中很常見(jiàn)，價(jià)格也相對(duì)穩(wěn)定。在整個(gè)系統(tǒng)中，K60需要供給3.3伏的電壓，驅(qū)動(dòng)電路需要7.2伏，陀螺儀、加速度計(jì)、歐姆龍測(cè)速器等器件需要5V電壓供給。因此在實(shí)際的電路中直接將電源7.2V接驅(qū)動(dòng)，其它部分按照需要接相應(yīng)的電壓。2.3 顯示部分方案一：采用液晶顯示屏顯示速度。液晶顯示屏（LCD）具有功耗小，輕薄短小，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于只需顯示三位溫度值，信息量比較少，且由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高。方案二：

9、采用LED八段數(shù)碼管顯示點(diǎn)滴速度。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)外界環(huán)境要求較低。同時(shí)數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。因此，選用方案二對(duì)速度進(jìn)行顯示。3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)液體點(diǎn)滴速度顯示系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，傳感器檢測(cè)作為輸入，電路發(fā)出微弱的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的整形處理，轉(zhuǎn)變成單片機(jī)能夠接收的電信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)控制，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理送LED數(shù)碼管顯示模塊顯示，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前液滴速度。數(shù)據(jù)處理部分主要是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算點(diǎn)滴速度。MCS-51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1，它們都具有定

10、時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。在本次設(shè)計(jì)中，通過(guò)測(cè)量10s內(nèi)的點(diǎn)滴數(shù)來(lái)計(jì)算點(diǎn)滴速度。其中，T0作為定時(shí)器使用，T1作為計(jì)數(shù)器使用。當(dāng)?shù)谝坏我旱蔚蜗聲r(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T0，定時(shí)時(shí)間為10s，同時(shí)將計(jì)數(shù)器T1置0。以后每次有一滴液滴滴下，計(jì)數(shù)器T1自動(dòng)加一，當(dāng)定時(shí)時(shí)間（10s）到時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入中斷，來(lái)計(jì)算液體點(diǎn)滴速度。進(jìn)入中斷后，將計(jì)數(shù)器T1中的數(shù)取出，即為10s內(nèi)的點(diǎn)滴數(shù)A，再將A乘以6，就得到每分鐘的點(diǎn)滴數(shù)，即液滴速度（滴/分）。計(jì)算公式如下：V=A×6速度計(jì)算出來(lái)后再將計(jì)數(shù)器清0，定時(shí)器重新裝入初值，計(jì)算下一階段的點(diǎn)滴速度。系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示。傳感器檢測(cè)信號(hào)整形數(shù)碼管顯示速度計(jì)算 A

11、T89C51圖3-1 系統(tǒng)原理圖4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)概述本系統(tǒng)使用的是ATMEL公司推出的AT89C51單片機(jī)。它是一個(gè)低功耗、高性能的含有4KB閃爍存儲(chǔ)器的8位CMOS單片機(jī)，時(shí)鐘頻率高達(dá)20MHz，與 MCS- 51的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。閃爍存儲(chǔ)器允許在線電擦除、電寫入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。此外，89C51還支持由軟件選擇的2種掉電工作方式，非常適于電池供電或其他要求低功耗的場(chǎng)合。由于片內(nèi)帶EPROM的87C51價(jià)格偏高，而89C51芯片內(nèi)的4KB閃爍存儲(chǔ)器可在線編程或使用編程器重復(fù)編程，且價(jià)格較低，因此受到了廣大設(shè)計(jì)者的歡迎。AT89C51有40個(gè)引腳，40只引腳按其

12、功能來(lái)分，可分為以下3類：（1）電源及時(shí)鐘引腳：VCC、GND、XTAL1、XTAL2。（2）控制引腳：/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP、RST。此類引腳提供控制信號(hào)，有的還具有復(fù)用功能。（3）I/O口引腳：P0、P1、P2、P3，為四個(gè)8位I/O口的外部引腳。P1口、P2口、P3口是3個(gè)8位準(zhǔn)雙向的I/O口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這3個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫1，另外準(zhǔn)雙向口I/O口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài)。9 AT89C51單片機(jī)引腳排列圖如圖4-1所示。圖4-1 AT89C51芯片引腳圖4.2 傳感器檢測(cè)電路對(duì)射式紅外傳感器檢測(cè)電路主要是由紅外發(fā)光二

13、極管和光敏三極管組成的一對(duì)發(fā)射、接收管的電路組成。將紅外對(duì)管固定在滴管兩側(cè)，發(fā)射管和接收管的光軸在一條直線上。當(dāng)無(wú)液滴滴下時(shí)，接收管能接收到發(fā)射管發(fā)出的大部分光強(qiáng)，輸出高電平；當(dāng)液滴從對(duì)管間滴落時(shí)，下落中的水滴對(duì)紅外光有較強(qiáng)的漫反射、吸收及一定的散射作用，使紅外接收管接收到的紅外線發(fā)生衰減,以致輸出低電平。液滴連續(xù)滴落將產(chǎn)生與液滴頻率相同的電脈沖信號(hào)，該電脈沖信號(hào)通過(guò)整形后得到穩(wěn)定的、與液滴同頻率的速度檢測(cè)裝置信號(hào)。將整形后的信號(hào)送至單片機(jī)，據(jù)此就可以正確地檢測(cè)出液滴的滴落。通過(guò)人工計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)，采樣滴速與實(shí)際滴管中的數(shù)據(jù)間有誤差。傳感器采樣的脈沖個(gè)數(shù)應(yīng)與滴液管中的液滴數(shù)一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)示波器觀察發(fā)

14、現(xiàn)由于管壁上的小水珠等因素的干擾，傳感器在讀一個(gè)液滴時(shí)出現(xiàn)了間隔較近的雙脈沖。經(jīng)分析誤差的主要來(lái)源，可使用軟件或硬件的方法進(jìn)行誤差消除，但是軟件方法編程比較繁瑣，這里選用硬件方法來(lái)減小誤差。使用由555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)電路，消除雙脈沖干擾，這樣可以使得到的信號(hào)更加準(zhǔn)確。圖4-2給出了傳感器滴數(shù)檢測(cè)電路的電路圖。圖4-2 傳感器檢測(cè)電路4.3 時(shí)鐘電路MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，圖4-3即為MCS-51內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩器電路。

15、本系統(tǒng)時(shí)鐘電路采用的晶振頻率為12MHz，即機(jī)器周期為1×10-6 s，其中fosc=12 MHz，C1=C2=30pF。時(shí)鐘電路如圖4-3所示。圖4-3時(shí)鐘電路4.4 復(fù)位電路MCS-51單片機(jī)的復(fù)位是靠外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，RESET（RST）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電源接通時(shí)，只要VCC的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12MHz時(shí)，C取1F，R取10k。上電自動(dòng)復(fù)位電路如圖4-4所示。圖4-4 復(fù)位電路4.5 LED顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示

16、。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)，適合采用靜態(tài)顯示的方法。當(dāng)位數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的I/O太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。

17、為了降低對(duì)單片機(jī)端口數(shù)的要求，同時(shí)也降低系統(tǒng)的功耗，本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。將AT89C51的P1. 0P1. 7分別與共陰極數(shù)碼管的ag及dp相連，為高電平的引腳對(duì)應(yīng)的LED數(shù)碼管的段亮。這樣，當(dāng)P1口輸出不同的段碼時(shí)，就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。而P2.0P2.3對(duì)應(yīng)著數(shù)碼管的四個(gè)位選線。當(dāng)引腳為低電平時(shí)，該引腳所對(duì)應(yīng)的位被選上，可以控制數(shù)碼管不同位的亮滅，顯示電路的電路圖如圖4-5所示。圖4-5 LED數(shù)碼管顯示電路4.6 硬件總電路液體點(diǎn)滴速度顯示系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，由紅外對(duì)射傳感器檢測(cè)電路、信號(hào)整形電路和LED數(shù)碼管顯示電路組成。傳感器檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)液滴是否滴下，

18、檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形后送入單片機(jī)的P3.5口，單片機(jī)的T0作為定時(shí)器，T1作為計(jì)數(shù)器，液滴信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算處理，得到點(diǎn)滴速度，然后送至LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。系統(tǒng)的硬件總電路圖如圖4-6所示。圖4-6 系統(tǒng)總電路圖5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 軟件設(shè)計(jì)概述在此次設(shè)計(jì)中，液體點(diǎn)滴實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件全部采用匯編語(yǔ)言編寫，以提高系統(tǒng)的靈敏性和實(shí)時(shí)性。其設(shè)計(jì)方法和硬件設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將該部分設(shè)計(jì)劃分為相應(yīng)的程序模塊，便于設(shè)計(jì)、調(diào)試。此次設(shè)計(jì)中程序的編寫與仿真環(huán)境應(yīng)用的是Proteus仿真環(huán)境。5.2 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序主要講述整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行過(guò)程，首先接通電源

19、，系統(tǒng)開(kāi)始工作。開(kāi)始工作后，首先進(jìn)行數(shù)值初始化，當(dāng)有液滴經(jīng)過(guò)時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)液滴檢測(cè)程序，啟動(dòng)定時(shí)器T0，同時(shí)計(jì)數(shù)器T1開(kāi)始計(jì)數(shù)，將每個(gè)液滴經(jīng)過(guò)的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)將處理后的結(jié)果存儲(chǔ)，調(diào)用顯示子程序顯示檢測(cè)結(jié)果。主程序流程圖如圖5-1所示。NY開(kāi)始數(shù)值初始化有液滴經(jīng)過(guò)？啟動(dòng)T0定時(shí)T1開(kāi)始計(jì)數(shù)調(diào)用顯示子程序圖5-1 主程序流程圖5.3 系統(tǒng)子程序5.3.1 顯示子程序顯示子程序主要是將單片機(jī)計(jì)算出來(lái)的液滴速度用LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示。顯示子程序流程圖如圖5-2所示。把滴速存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)查表，所得結(jié)果存入相應(yīng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)送位選àp2送段碼àp1調(diào)用延時(shí)子程序送

20、位選結(jié)束？返 回YN 圖5-2 顯示子程序流程圖5.3.2 延時(shí)子程序在顯示子程序中需要調(diào)用延時(shí)子程序，這樣我們看到的就是一組穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。延時(shí)子程序流程圖如圖5-3所示。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)02HàR2FFHàR3R3-1=0？ R2-1=0？保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)返 回YYNN圖5-3 延時(shí)子程序流程圖5.3.3 中斷程序系統(tǒng)采用了兩個(gè)中斷，其中T0作為定時(shí)器使用，T1作為計(jì)數(shù)器使用。首先將TL1和TH1分別置為FFH，當(dāng)有液滴經(jīng)過(guò)時(shí)，計(jì)數(shù)器T1溢出，進(jìn)入中斷1，開(kāi)啟定時(shí)器T0，設(shè)置定時(shí)10s，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，進(jìn)入中斷0，根據(jù)單片機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算出液滴速度，返回主程序進(jìn)行顯示。中斷0程序流程圖如圖

21、5-4所示，中斷1程序流程圖如圖5-5所示。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)置計(jì)數(shù)初值10s時(shí)間到？NYT1的值àA06HàB速度=A×B計(jì)數(shù)器T1置0恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返 回圖5-4 中斷0程序流程圖保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)志位置1返 回計(jì)數(shù)器清0恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 圖5-5 中斷1程序流程圖6 誤差分析在設(shè)計(jì)過(guò)程中，做出實(shí)物檢測(cè)點(diǎn)滴速度時(shí)，測(cè)得的數(shù)據(jù)和實(shí)際的速度有一定的誤差，分析其主要來(lái)源如下：（1）外界對(duì)傳感器的干擾，由于系統(tǒng)外界光源會(huì)對(duì)紅外發(fā)光二極管的工作有很大的干擾，一旦外界光亮度改變，就會(huì)影響對(duì)液滴的判斷。傳感器工作一段時(shí)間后,調(diào)整好的光軸會(huì)發(fā)生變化,透鏡表面會(huì)吸附塵埃、油污，這些引起檢測(cè)距離減小,甚至無(wú)

22、法檢測(cè)從而產(chǎn)生漏判，影響數(shù)據(jù)的采集，產(chǎn)生誤差。（2）傳感器自身的原因，由于在安裝紅外對(duì)管時(shí)，發(fā)射管和接收管的中心線設(shè)計(jì)偏移距離較大，某一角度的液滴檢測(cè)失敗。并且當(dāng)液滴速度較快時(shí)，由于紅外對(duì)管的靈敏度不高，使得檢測(cè)到的液滴有誤差。（3）算法本身的缺陷,由于測(cè)的是一定時(shí)間內(nèi)的點(diǎn)滴數(shù)，所以會(huì)存在所測(cè)時(shí)間內(nèi)不是完整的點(diǎn)滴數(shù)目的情況，從而產(chǎn)生一定的計(jì)算誤差。7 結(jié)論該液體點(diǎn)滴速度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用紅外對(duì)射傳感器對(duì)液滴信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后將整形后的信號(hào)送入單片機(jī)，應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行滴速計(jì)算，最后將結(jié)果在LED數(shù)碼管上進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出顯示。在此次設(shè)計(jì)中，通過(guò)理論課的實(shí)踐和研討，取得了初步成果

23、，完成了從紅外傳感器發(fā)出脈沖，輸入到單片機(jī)中計(jì)算點(diǎn)滴速度，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出來(lái)的過(guò)程。實(shí)踐中，利用紅外傳感器檢測(cè)液滴的滴落是最難的部分，測(cè)量過(guò)程中由于外界影響及紅外對(duì)管本身的原因，測(cè)量結(jié)果會(huì)有一定的誤差。為了不斷地完善和改進(jìn),提高系統(tǒng)的靈活適用性,可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。將紅外對(duì)管換成靈敏度更高的紅外傳感器，這樣就能檢測(cè)到透明液滴信號(hào)，也使檢測(cè)更精確。在信號(hào)整形部分，將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器換成更精確的整形電路，更準(zhǔn)確地把紅外對(duì)管輸出的信號(hào)輸入到單片機(jī)中。此外，可以在設(shè)計(jì)中加入一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)瓶中的液體低于下限時(shí)，就開(kāi)始報(bào)警，這樣醫(yī)生就可以及時(shí)取下輸液裝置，避免事故發(fā)生。參考文獻(xiàn)1 伍玉,陳

24、曉君,喻夢(mèng)穎.液體點(diǎn)滴速度檢測(cè)裝置J.電子設(shè)計(jì)工程,2009,17,7:52-53.2 宋雪麗,王虎林,萬(wàn)金領(lǐng).基于單片機(jī)系統(tǒng)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)J.電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2007,20,5:43-46.3 張茗,郭偉華,黃團(tuán)團(tuán).液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置J.電子世界,2004,10:34-36.4 李和太,趙新.智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)的研制J.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28,3:318-322.5 輸液點(diǎn)滴速度檢測(cè)儀設(shè)計(jì). 2010.11.156 李生明.單片機(jī)LED顯示接口技術(shù)J.長(zhǎng)江職工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,20,4:47-49.7 高軍.輸液速度自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化,200

25、4,23,4:73-74.8 Digital Meter for Measuring Rotational Speed. 2011.5.20 9 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,2003.11 何立民. MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001.12 李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2004.致 謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在太軍君老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，太老師在忙碌中抽出時(shí)間為我解決問(wèn)題，不斷為我提出新穎的建議，使我懂得知識(shí)不僅僅能從課堂中學(xué)來(lái)，實(shí)踐是更寶貴的經(jīng)驗(yàn)，感謝她耐心的輔導(dǎo)。此外，還要感謝楊俊鋒老師，感謝他

26、為我提供實(shí)驗(yàn)儀器，并且對(duì)我提出了許多寶貴意見(jiàn)，為我完成此設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。最后，感謝所有關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)們。謝謝你們給我的無(wú)私幫助！ 附錄ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP IT0PORG 001BHLJMP IT1PORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#51H ;T0為方式1定時(shí)器，T1為方式1計(jì)數(shù)器MOV TL1,#0FFHMOV TH1,#0FFHSETB TR1SETB ET1MOV R1, #0C8H ;設(shè)置計(jì)數(shù)次數(shù)為200次（10s）MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#3CHCLR F0CLR AC

27、LR 30HCLR 40HCLR 41HCLR 42HSETB EALOOP: MOV C,F0 JNC LOOP SETB TR0 SETB ET0 HERE: LCALL STB0 LJMP HEREIT0P: MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ R1,LOOP3 MOV R0,TH1 MOV A,TL1 MOV B,#06H MUL AB MOV B,#64H DIV AB ;分解數(shù)據(jù)，存入40H，41H，42H MOV 40H,A ;存百位 MOV R1,B MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV 41H,A ;存十位 MOV 42H,B ;存?zhèn)€位 MOV R1, #0C8H MOV TL1,#00H MOV TH1,#00HLOOP3: RETIIT1P: SETB F0 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H RETISTB0: MOV DPTR,#TAB1 MOV A,42H MOVC A,A+DPTR CLR P2.0 MOV P1,A LCALL DELAY SETB P2.0 MOV A,41H MOVC A,A+DPTR CLR P2.1 MOV P1,A LCALL DELAY