基于單片機(jī)STCC控制的智能小車(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

基于單片機(jī)SＴC89Ｃ5２控制的智能小車基于單片機(jī)STCC控制的智能小車(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）摘要：該畢業(yè)設(shè)計(jì)是采用無線遙控基于單片機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)無線遙控器的某個(gè)按鍵按下時(shí)，無線發(fā)射器將按鍵信號(hào)以編碼的形式在315MHz的頻率上發(fā)射出去，無線接收器接收并放大發(fā)射信號(hào)同時(shí)解調(diào)出TTL電平信號(hào)送至單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)通過比較和識(shí)別接收來的無線遙控編碼便可執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能，從而實(shí)現(xiàn)智能小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的基本功能和伴隨音樂演奏而閃爍的LＥD的開啟與關(guān)閉的功能。此外，我加入了溫度傳感器與時(shí)鐘芯片，讓它們?cè)谝壕э@示器上顯示其室溫和時(shí)間,并用按鈕進(jìn)行時(shí)間的調(diào)控。由于無線遙控模塊是四路單向鎖存模塊，只能單線實(shí)現(xiàn)四個(gè)功能,所以發(fā)射模塊的控制按鍵不夠,根據(jù)需要，我僅僅用無線模塊控制小車的前進(jìn)和后退，停止,其它的采用按鍵調(diào)試,用按鍵來實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)/后退/左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)／音樂/時(shí)間調(diào)控等功能。關(guān)鍵詞:無線模塊;液晶顯示模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；音樂；智能小車目錄TＯC＼o＂1—2”\h\z\u引言．．。．。．．.．．．.。..。.．．.．。．．．.。．．.．．．。。.。..．．。．。。．。.．．．.。.．.。。..。。。.３１ 整體方案設(shè)計(jì)．．.．.。。．．。。．．..．．。．．．。..．.。.．．．。．．．.。。．。。．．．。．．.．。．.4１.1 整體方案設(shè)計(jì)的思路。．．。．．．．。..．．．.．。。。。。.．．．..．。.．．．..．．．．．..。．．．41。２?整體方案的流程圖.。..．。.。。．．．．．．。．.。.．。.．。．．．。...。。.。.．．．.．。...。.４2?避障遙控小車系統(tǒng)概況．.．..。。.．..。。．．。．．.。。。.．．.．．．。。．．..．.．.．．．．．42.1 SC2２72無線遙控模塊原理。．..。。。.。．。．.。。。.。。．．．．。．。．.．．．．。.．．..。．。．42.2 驅(qū)動(dòng)原理的簡(jiǎn)介.。．。.．。.．.。．．。．．。。。。。．。．。。．．。．．。。。.。.。。．．..。．.。．。.62。3 直流電機(jī)簡(jiǎn)介．．．．。．．。。.．．．．。．.。．。．。．。.．。...．.。.．..。.．．．.．。。．．．．．．93 模塊方案比較與論證．．．..。。．。．。.．．．．．．...．。.．。..．．．。.。.．.．．．。。。．．1２3.１ 車體設(shè)計(jì)．．．.。。。．.．．。．..．．．．．.．．.．.．．．.。．．.。.．．．。．。。．.。．．．．．．.．.123．2 電機(jī)模塊的選擇．．。。。．．。.。．．．。．..．。．．。．．.．．．．。.。。．．．．．．．．.。.。..。．1２３。3?電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇。．.．.。。．．。.。．.．。.。．..．．．．.．．．．．。.．。.．．。。．.．．。123。4 控制器模塊的選擇．。．。..。．。．．。．．.．．．．．．。．．．.．.．.．．．．.。.．．。.．．。．．．1３４ 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).．．．．．。.．．．.．。．。。．．．.．。。。..．.．.．．。．．.。．．．．。。。．.14４．1?無線模塊的設(shè)計(jì)。。。．.．。．．．．．。．。．.．．..．...．。．。．.。．．..．．。．．．.。．。.．.144.2?直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊.．．．。．．．.．．．.．．．．．。。．．.。。．.．．。．.。.。．．。。．.．。．．15５ 軟件的簡(jiǎn)單介紹．．．．．．．..。．。。．。..．．.．.．．.．．．．．.．．。。．．．.．．。．．。．．。．1６5．１?ＫEIL的簡(jiǎn)介.。。.．．．．。．。．。。。.．。．。．．．．．.。。．．．..．.．。.．.。。．。。。.．..．．１6５。2 PＲＯTUEＳ的簡(jiǎn)介 ．．．．．..。．。．．。。．．．。。。．..。．．。.．。．．．..。。．.．.。．.。。...1６5.3?STC_ISP_Ｖ480的簡(jiǎn)介．．．．．。。。..．．．．．。.．．.．。。。。。．．．.．．。．．。．。。．。。．.．１7參考文獻(xiàn)．.。.。．。．..。。．。．．.．。。．．。。．。...。．.．.。．．.。．．．.．．．．。．18附錄一：實(shí)物圖。．．。．。。。．.．．。．．.。．。．．．。.．．．.．.．..．。．．．．．。。．。.．。。。。.．１9附錄三：總程序．。。．．.．.。．．。．.．．．。。．。．.．．．。．．．．．。．．．.。．..．．.。。。．．。．．．22引言隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化和自動(dòng)化技術(shù)越來越普及，也廣泛應(yīng)用于機(jī)器人玩具制造領(lǐng)域，使智能機(jī)器人越來越多樣化。智能機(jī)器人是一個(gè)多種高新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù).而隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,智能設(shè)備的不斷出現(xiàn)，紅外傳感器、無線遙控的運(yùn)用也越來越廣泛.無線遙控器由于控制距離遠(yuǎn)，抗干擾性強(qiáng),已越來越多的出現(xiàn)在生活的各個(gè)方面。本文使用了一款通用的無線遙控電路以及四路紅外傳感器，基于ＳＴC８9C5１作為控制核心，采用專用編碼解碼電路,由于其體積小、功能強(qiáng)大，因此可非常方便的移植到遙控小車上,實(shí)現(xiàn)小車在前行中自動(dòng)繞開障礙物，并用遙控器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能。1?整體方案設(shè)計(jì)１．1?整體方案設(shè)計(jì)的思路利用紅外線傳感器發(fā)射和接收信號(hào)模塊來控制單片機(jī),讓單片機(jī)翻譯傳輸指令,從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能.具體的過程如下:四路紅外傳感器，每一路發(fā)射一個(gè)信號(hào)，檢測(cè)接收到的信號(hào)，若出現(xiàn)高電平，則說明該方向前方有障礙物,則單片機(jī)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)繞開障礙物繼續(xù)前行。同時(shí)還增加一個(gè)無線發(fā)射和無線接收模塊控制單片機(jī),讓單片機(jī)翻譯傳輸指令,從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。無線發(fā)射模塊發(fā)出指令，無線接收模塊接收信號(hào)后，傳遞給單片機(jī),單片機(jī)翻譯接收到信號(hào)后，傳輸給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)讓小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。1。２?整體方案的流程圖基于單片機(jī)ＳTC89Ｃ52整體設(shè)計(jì)的智能小車,根據(jù)原來設(shè)計(jì)的思路上畫出了相對(duì)應(yīng)的流程路，由于是整體結(jié)構(gòu)圖,就只是畫出了大致的結(jié)構(gòu)流程，而細(xì)節(jié)將在后面做出介紹。圖１整體方案的流程圖2?避障遙控小車系統(tǒng)概況２．1?SC2272無線遙控模塊原理２．１。1SC２272的簡(jiǎn)介超再生帶解碼四路遙控接收模塊可以和發(fā)射器組成四路無線發(fā)射接收電路.該模塊廣泛適用于廣大電子愛好者對(duì)家庭、工業(yè)遙控類電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，可很好的作為單片機(jī)的信號(hào)輸入源,特別適合大中院校學(xué)生電子電路設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的遙控電路部分.接收模塊有自鎖、非鎖、互鎖三種型號(hào)，說明如下：非鎖型輸出又稱點(diǎn)動(dòng)輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制，有遙控信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)腳是高電平，遙控信號(hào)消失時(shí)數(shù)據(jù)腳立即恢復(fù)為低電平，適用于如電動(dòng)門、電動(dòng)門鎖、與單片機(jī)對(duì)接等只需要一個(gè)高電平的電路等電路等.自鎖型輸出的數(shù)據(jù)腳能實(shí)現(xiàn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)工作邏輯，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。自鎖型四路相互獨(dú)立互不影響，可同時(shí)遙控四路,如燈具的控制等.互鎖型輸出就是任意一路收到信號(hào)則該路就能一直保持對(duì)應(yīng)的高電平狀態(tài)，接收到任意其它路的數(shù)據(jù)則恢復(fù)到原始狀態(tài)，四路互鎖只能有一路接通，實(shí)際應(yīng)用如電風(fēng)扇檔位開關(guān)電路等。2。1.2本次設(shè)計(jì)采用的接收板主要參數(shù)工作頻率：3１5Ｍ工作電壓：DＣ5V工作電流:≤３mA(5。０VDC)工作原理:超再生調(diào)制方式：AＳＫ編碼芯片:SC2272（ＰT2272、ＰＴ229４)，芯片兼容靈敏度：優(yōu)于-１05dBm(5０Ω）輸出信號(hào)：非鎖（Ｍ)遙控距離：2０~50米以上(開闊地）接收模塊的七根引腳分別為Ｄ3、Ｄ2、D1、D0、GND、ＶT、ＶCC，其中VＣC為ＤC５V的供電端，GND為接地端，ＶT端為解碼有效輸出端,只要發(fā)射器的數(shù)據(jù)碼有輸出，ＶT都能同步輸出高電平;D３、D2、D1、D0是226２解碼芯片的四位數(shù)據(jù)輸出端,有信號(hào)時(shí)能輸出５V左右的高電平,驅(qū)動(dòng)電流約２mA,與發(fā)射器的四位數(shù)據(jù)碼輸出一一對(duì)應(yīng)。接收模塊不焊天線也能接收信號(hào),為提高接收靈敏度，可以用一根長(zhǎng)度約為23厘米的軟導(dǎo)線直接焊接到天線孔處,圖中ＲC所指的是振蕩電阻，接收模塊和發(fā)射器的震蕩電阻需要匹配才能工作，接收模塊用的是２７0K或者820K電阻,可以分別和１．5Ｍ或者4。７M振蕩電阻的發(fā)射器配套使用.發(fā)射器可以用固定碼四鍵遙控器或者帶編碼四路發(fā)射模塊。2．１．３原理圖圖2固定編碼接收模塊原理圖２。2 驅(qū)動(dòng)原理的簡(jiǎn)介驅(qū)動(dòng)模塊的核心實(shí)際上是H橋驅(qū)動(dòng)電路組成的L2９8芯片。２.２.1H橋驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部原理解析如下圖5中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“Ｈ橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。４個(gè)三極管組成Ｈ的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠(注意：圖5及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒有畫出來）。如圖所示,H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括４個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī).要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管.根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況,電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī),從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。圖3H橋驅(qū)動(dòng)電路要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖6所示，當(dāng)Q１管和Q4管導(dǎo)通時(shí),電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī),然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極.按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Ｑ1和Q4導(dǎo)通時(shí),電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。圖4H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖7所示為另一對(duì)三極管Q2和Ｑ3導(dǎo)通的情況,電流將從右至左流過電機(jī).當(dāng)三極管Q2和Q３導(dǎo)通時(shí),電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。圖５H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使能控制和方向邏輯驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要.如果三極管Ｑ1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極.此時(shí)，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制)，甚至燒壞三極管?；谏鲜鲈?，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。圖８所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路,它在基本H橋電路的基礎(chǔ)上增加了4個(gè)與門和2個(gè)非門。4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣,用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而２個(gè)非門通過提供一種方向輸人,可以保證任何時(shí)候在H橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。（與本節(jié)前面的示意圖一樣,圖8所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。)圖6具有使能控制和方向邏輯的H橋電路采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果DIR-L信號(hào)為0，DＩＲ—R信號(hào)為1，并且使能信號(hào)是1,那么三極管Ｑ1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)(如圖4.１6所示）;如果DIR－L信號(hào)變?yōu)?,而DIR-R信號(hào)變?yōu)?,那么Q2和Q3將導(dǎo)通,電流則反向流過電機(jī)。圖7使能信號(hào)與方向信號(hào)的使用實(shí)際使用的時(shí)候，用分立元件制作H橋是很麻煩的，好在現(xiàn)在市面上有很多封裝好的H橋集成電路,接上電源、電機(jī)和控制信號(hào)就可以使用了,在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L2９8Ｎ、ＴＡ７257Ｐ、ＳN75４41０等。恒壓恒流橋式2A驅(qū)動(dòng)芯片L298NL298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Ｍulｔｉwatｔ封裝的L2９8N,內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路.可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī),或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)5０V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的ＩＯ口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。L２９8N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSＳ，VSS可接4．5～７V電壓。4腳ＶS接電源電壓，ＶS電壓范圍VIH為+２．5～46V。輸出電流可達(dá)2。5Ａ，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載.1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。Ｌ２９8可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OＵT1，OUＴ2和OUT3，ＯUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5,7，1０，12腳接輸入控制電平,控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnＡ,EnB連接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表1是L2９8N功能邏輯圖.Iｎ3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EｎA(yù)為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnＡ為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。等。圖8單片機(jī)利用L298控制電機(jī)的原理圖15腳是輸出電流反饋引腳，其它與Ｌ298相同。在通常使用中這兩個(gè)引腳也可以直接接地.上圖是其與5１單片機(jī)連接的電路圖２.3 直流電機(jī)簡(jiǎn)介2。3．1直流電機(jī)的應(yīng)用動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱電機(jī),是使機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械,直流電機(jī)把直流電能變?yōu)闄C(jī)械能。作為機(jī)電執(zhí)行元部件，直流電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)閉合的主磁路。主磁通在主磁路中流動(dòng),同時(shí)與兩個(gè)電路交聯(lián)，其中一個(gè)電路是用以產(chǎn)生磁通的,稱為激磁電路；另一個(gè)電路是用來傳遞功率的,稱為功率回路或電驅(qū)回路?，F(xiàn)行的直流電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)電驅(qū)式,也就是說,激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶換向單元的電驅(qū)繞組和電驅(qū)鐵芯結(jié)合構(gòu)成直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子.直流電機(jī)有以下4方面的優(yōu)點(diǎn):調(diào)速范圍廣,且易于平滑調(diào)節(jié)。過載、啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。易于控制，可靠性高。調(diào)速時(shí)的能量損耗較小。所以，在調(diào)速要求高的場(chǎng)所，如軋鋼機(jī)、輪船推進(jìn)器、電機(jī)、電氣鐵道牽引、高爐送料、造紙、紡織、拖動(dòng)、吊車、挖掘機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)等方面，直流電機(jī)均得到廣泛的應(yīng)用.直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)工作原理：當(dāng)電刷A，B接在電壓為U的直流電源上時(shí)，若電刷A是正電位,B是負(fù)電位，在N極范圍內(nèi)的導(dǎo)體ab中的電流是從a流向b,在S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體cd中的電流是從c流向d。載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到電磁力的作用，因此ab與cd兩導(dǎo)體都受到電磁力的作用.根據(jù)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體中的電流方向，利用電機(jī)左手定則判斷，ａb邊受力的方向是向左的，而ｃd邊則是向右的。由于磁場(chǎng)是均勻的，導(dǎo)體中流過的又是相同的電流,所以aｂ邊和cd邊所受電磁力的大小相等。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時(shí)，線圈中的電流等于零，電磁力等于零,但是由于慣性的作用,線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).線圈轉(zhuǎn)過半周之后，雖然ab與cd的位置調(diào)換了，ab邊轉(zhuǎn)到S極范圍內(nèi)，cｄ邊轉(zhuǎn)到N極范圍內(nèi)，但是由于換向片和電刷的作用，轉(zhuǎn)到Ｎ極下的ｃd邊中電流方向也變了，是從d流向c,在ｓ極下的ａｂ邊中的電流則是從ｂ流向a。因此電磁力的方向仍然不變，線圈仍然受力按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢?，分別處在N,Ｓ極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中電流方向總是不變的，因此線圈兩個(gè)邊的受力方向也不變，這樣線圈就可以按照受力方向不停地旋轉(zhuǎn),通過齒輪或皮帶等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng),便可以帶動(dòng)其他機(jī)械工作。從以上分析可以看到，要使線圈按照一定的方向旋轉(zhuǎn),關(guān)鍵問題是當(dāng)導(dǎo)體從一個(gè)磁極范圍轉(zhuǎn)到另一個(gè)異性磁極范圍時(shí)(也就是導(dǎo)體經(jīng)過中性面后),導(dǎo)體中電流的方向也要同時(shí)改變，換向器和電刷就是完成這一任務(wù)的裝置。在直流電機(jī)中,換向器和電刷把輸入的直流電變?yōu)榫€圈中的交流電?？梢?，換向器和電刷是直流電機(jī)中不可缺少的關(guān)鍵部件。當(dāng)然，在實(shí)際的直流電機(jī)中，不只有一個(gè)線圈,而是有許多線圈牢固地嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，當(dāng)導(dǎo)體中通過電流在磁場(chǎng)中因受力而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是直流電機(jī)的基本工作原理.直流電機(jī)的參數(shù)轉(zhuǎn)矩—電機(jī)得以旋轉(zhuǎn)的力矩，單位為㎏?m或N?m.轉(zhuǎn)矩系數(shù)－電機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電驅(qū)電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小。摩擦轉(zhuǎn)矩—電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉(zhuǎn)矩?fù)p失.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩—電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。轉(zhuǎn)速—電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，工程單位為r/min,即轉(zhuǎn)每分.在國(guó)際單位制中為rａｄ/s,即弧度每秒.電樞電阻-電樞內(nèi)部的電阻,在有刷電機(jī)里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電阻中流過電流時(shí)會(huì)發(fā)熱,因此總希望電樞電阻盡量小。電樞電感-因?yàn)殡姌欣@組由金屬線圈構(gòu)成,必然存在電感，從改善電機(jī)運(yùn)行性能的角度來說，電樞電感越小越好。電氣時(shí)間常數(shù)—電樞電流從零開始達(dá)到穩(wěn)定值的６3。2％時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。測(cè)定電氣時(shí)間常數(shù)時(shí)，電機(jī)應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)電壓.工程上,常常利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電樞電阻Ra、電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke和轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt求出機(jī)械時(shí)間常數(shù)：…1-１轉(zhuǎn)動(dòng)慣量－具有質(zhì)量的物體維持其固有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)。反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)—電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)，也稱發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。功率密度—電機(jī)每單位質(zhì)量所能獲得的輸出功率值。功率密度越大,電機(jī)的有效材料的利用率就越高。轉(zhuǎn)子－rotor；定子-sｔator；電樞—armature;勵(lì)磁-eｘcｉtａt(yī)ｉｏｎ。3模塊方案比較與論證車體設(shè)計(jì)方案1:自己制作電動(dòng)車。一般的說來,自己制作的車體比較粗糙，平衡感不好，車身重量以及車體比例都要有精確的測(cè)量,而且也要控制好小車行駛的輪胎與齒輪的力矩及角度的結(jié)合，這些都比較難實(shí)現(xiàn).方案２：購(gòu)買玩具電動(dòng)車。購(gòu)買的玩具電動(dòng)車具有組裝完整的車架車輪。玩具電動(dòng)車具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需電路的安裝十分方便，看起來也比較美觀。其次，玩具電動(dòng)車是依靠電機(jī)與相關(guān)齒輪一起驅(qū)動(dòng)，能適應(yīng)題目中小車準(zhǔn)確前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎的要求，但是這種電動(dòng)車一般都價(jià)格較貴。基于以上分析，我們綜合了方案一和方案二,還是選擇了方案一，因?yàn)橘?gòu)買現(xiàn)成的小車不但價(jià)格較昂貴，而且它的功能固定，于是我們購(gòu)買了兩個(gè)軸承和兩個(gè)直流電機(jī)(帶減速機(jī)構(gòu)）,再自己組裝完成了智能小車的車底.電機(jī)模塊的選擇方案１:采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位,可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降.經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。方案２：直流電機(jī)：直流電機(jī)的控制方法比較簡(jiǎn)單，只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來,電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也可采用PWM調(diào)速方法。PＷM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式,通過改變方波的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié).但是我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)的小車只要實(shí)現(xiàn)避障和無線控制,對(duì)小車的速度沒有太大的要求,所以我們購(gòu)買的是帶減速裝置的直流電機(jī).基于以上分析，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇方案1：采用SM６135W電機(jī)遙控驅(qū)動(dòng)模塊。ＳM6135Ｗ是專為遙控車設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路。能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、向右、向左、加速五個(gè)功能，芯片自建3.6V穩(wěn)壓模塊,但是其采用的是編碼輸入控制,而不是電平控制，這樣在程序中實(shí)現(xiàn)比較麻煩,而且該電機(jī)模塊價(jià)格比較高。方案2：采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片Ｌ298N。Ｌ2９８N為單塊集成電路，高電壓,高電流,四通道驅(qū)動(dòng)，可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,無須隔離電路。通過單片機(jī)的I／O輸入改變芯片控制端的電平,即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便,亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時(shí)在依照上表,用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作.表1是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。表3。1L29８N的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系ENA（B)IN1（IN3）IN2（IN4)電機(jī)運(yùn)行情況HHＬ正轉(zhuǎn)ＨLH反轉(zhuǎn)H同IN2（IN4）同IN2(IN４）快速停止LＸX停止基于以上分析，我們選擇了方案二，用L２９8N來作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片?？刂破髂K的選擇方案１:采用凌陽的SPＣE06１Ａ小板作為主控制芯片，而且可以采用凌陽的小車模塊，可以很快的完成其基本功能，當(dāng)是用該小板存在一定的局限性，較難擴(kuò)展功能,而且各個(gè)模塊的拼湊，沒有比集成在一塊板的穩(wěn)定性高。方案2：采用STC８9C52作為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間,可以方便的在線ＩSP下載燒寫程序，能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要，該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷,對(duì)于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠,采用該芯片可以比較靈活的選擇各個(gè)模塊控制芯片，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出時(shí)間,有很好的實(shí)時(shí)性.基于以上分析,我們選擇了方案二,用SＴC８9C５2作為電機(jī)的主控制芯片。4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 2０4。1無線模塊的設(shè)計(jì)4。1。１無線模塊的仿真圖圖9無線模塊的仿真圖4。1.2無線模塊的流程圖無線模塊可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，但有效距離不能超過十米，不然效果很差。由于買的是鎖存的四線路，只能單程的實(shí)現(xiàn)四種狀態(tài)的控制，根據(jù)需要已經(jīng)分為以下的四種模式,如下圖所示圖1０無線模塊的流程圖直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的仿真圖圖1１直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的仿真圖4。２.２直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的流程圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的核心是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片及電機(jī)，電機(jī)選擇了直流電機(jī)，這樣可以方便控制，而電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片L298可以同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)，其中芯片中連接單片機(jī)的5引腳和7引腳用于控制直流電機(jī)1，而芯片中的10引腳和12引腳用于控制直流電機(jī)2。電機(jī)1接的是小車的左輪，電機(jī)2接的是小車的右輪，當(dāng)兩個(gè)電機(jī)一起正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小車前進(jìn);當(dāng)兩個(gè)電機(jī)一起反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小車后退；當(dāng)電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)２反轉(zhuǎn)時(shí)，小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2正轉(zhuǎn)時(shí)，小車左轉(zhuǎn)。圖12直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的流程圖５軟件的簡(jiǎn)單介紹在這次的設(shè)計(jì)中，主要用到了keｉl,pｒoｔｕeｓ和STC_ISP等軟件5.1keiｌ的簡(jiǎn)介ＫｅiｌＣ51是美國(guó)KeilSoｆtｗａrｅ公司出品的5１系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編相比,C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uViｓｉoｎ）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WＩＮ2000、WIＮXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程,那么Kｅｉl幾乎就是你的不二之選,即使不使用Ｃ語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。5.２Ｐroｔeus簡(jiǎn)介Protｅuｓ軟件是英國(guó)Labcenterelｅctrｏnics公司出版的EDＡ工具軟件(該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它ＥDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Pｒoteus是世界上著名的EDＡ工具（仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCＢ設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持80５1、HC11、PIC１0/12/１6/18/２４/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSＰ43０等，２010年即將增加Cortｅx和DＳP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面,它也支持IAR、Kｅil和MPＬAB等多種編譯器。5.３SＴC－ISP－V４.80的簡(jiǎn)介在運(yùn)行STＣ—ISP—Ｖ4。80軟件之前，應(yīng)該先給出IＳＰ的C程序源代碼ISP。C。要注意的是，此程序是在Keil—C中要建立工程文件，包含ＩAP.C函數(shù),并且在IAＰ。C和ＩSP．C中都要保留STC的定義,傳入用戶代碼時(shí)，需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，一般采用RS232串行通信，數(shù)據(jù)協(xié)議采用簡(jiǎn)單協(xié)議.具體的使用方法：一、先把學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)板和計(jì)算機(jī)連接好(接好串口線和電源）二、打開ＳTＣ-ISP－V4。80，在MCUTypｅ欄目下選中單片機(jī)，如STC8９Ｃ52ＲC:根據(jù)您的9針的數(shù)據(jù)線連接情況選中ＣＯM端口,按圖示選中各項(xiàng)：圖13STC－ＩＳP－V4。８0的界面圖三、先確認(rèn)硬件連接正確，按下圖點(diǎn)擊“打開文件"并在對(duì)話框內(nèi)找到您要下載的HEX文件:四、選中兩個(gè)條件項(xiàng)，這樣可以使您在每次編譯KＥIL時(shí)HEＸ代碼能自動(dòng)加載到STC-IＳP,點(diǎn)擊“Dowｎloａｄ/下載”:五、手動(dòng)按下電源開關(guān)便即可把可執(zhí)行文件ＨＥX寫入到單片機(jī)內(nèi),下圖是正在寫入程序截圖：圖14單片機(jī)程序下載截圖參考文獻(xiàn)[1]吳錘紅，ＭCS－51微機(jī)原理與接口技術(shù),廈門大學(xué)出版社[2]鄧星鐘,機(jī)電傳動(dòng)控制（第四版）,華中科技大學(xué)出版社[３]秦曾煌，電工學(xué)電子技術(shù)(第七版）（下冊(cè))，高等教育出版社［４］譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)（第三版),清華大學(xué)出版社。附錄一實(shí)物圖圖1５實(shí)物圖1圖16實(shí)物圖2圖17實(shí)物圖３洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)題目基于SＴC８９C5２單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名完成日期2013年6月２5日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目:基于STC89C52單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：一、設(shè)計(jì)內(nèi)容利用SＴＣ系列單片機(jī)作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結(jié)合的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要包括以下內(nèi)容：電路原理圖設(shè)計(jì),主要包括集LＣD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設(shè)計(jì);學(xué)習(xí)集成電路等芯片的焊接方法與技巧，實(shí)際元器件的識(shí)別、電路板焊接;在KeiｌＣ環(huán)境下,進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。主要包括流水燈、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、LCD字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設(shè)計(jì);針對(duì)所開發(fā)的實(shí)驗(yàn)板,結(jié)合器件選擇、原理圖設(shè)計(jì)、硬件焊接、軟件編程調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)等方面寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。二、設(shè)計(jì)要求完成綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路分析,進(jìn)行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理;獨(dú)立完成電路板的焊接,掌握故障排除方法，完成實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)計(jì)及開發(fā)；結(jié)合KeｉlC軟件在焊接無誤的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開發(fā)出流水燈、LＣD顯示模塊,通信模塊等程序設(shè)計(jì);按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)論文。指導(dǎo)教師：2０１3年5月30課程設(shè)計(jì)評(píng)語成績(jī):指導(dǎo)教師：___＿_(dá)＿_(dá)_______＿年月日基于STC89C52單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)摘要SＴＣ89Ｃ52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMＯS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器.ＳTC89Ｃ5２使用經(jīng)典的MCS－51內(nèi)核,但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)5１單片機(jī)不具備的功能.在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STＣ89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash，51２字節(jié)RAM，3２位I/O口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBＥEPRＯＭ，MAX８10復(fù)位電路，3個(gè)1６位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，４個(gè)外部中斷，一個(gè)７向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)),全雙共串口。另外STC８９C5２可降至０Hz靜態(tài)邏輯操作,支持２種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPＵ停止工作，允許ＲAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ＲAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35ＭHｚ,6T/12T可選。利用ＳTC８9C52單片機(jī)作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結(jié)合的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在KeilC環(huán)境下進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),主要包括流水燈、數(shù)碼管顯示以及LCD顯示模塊，在Pｒotｕｅs中仿真成功,下載到電路板中驗(yàn)證成功.實(shí)現(xiàn)流水燈的跳轉(zhuǎn)顯示流動(dòng),應(yīng)用中斷實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管60之內(nèi)計(jì)數(shù)以及LCD顯示不同字符的功能。關(guān)鍵詞:STC單片機(jī)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái),數(shù)碼管，流水燈，串口通信DESIＧNANＤDEVELOPＭEＮTPLＡＴFＯRMBASEDＯNSTC89C５2MICRＯCOＮＴROLLERＥXＰERＩMＥNTABSTRＡCTＴhｅＳTＣ8９C5２isａloｗｐｏwｅr，ｈiｇhperfoｒmａncｅＣＭOＳ8produｃeｄSＴC，with8ＫinsysｔeｍproｇraｍmａbleFｌashmｅmｏry．STＣ89C５2ｓingｃlaｓｓicMCS—51kｅrｎel，butmadeａlｏtｏfｉmprovｅmｅntsmakｅthechｉpｗｉthrａdｉｔioｎal51SCMfeatｕｒesnotavaiｌable.Iｎａsinglechiｐ，ｗith８ＣPUｄextｅrｏusanｄiｎ－sysｔｅmｐｒogｒammａｂleＦlash，theSTC８9Ｃ５2offeｒssoｌutionsｆorｈighflexｉbilitｙ,superefficientformanyｅｍbeddedcｏntroｌaｐplｉｃatioｎs.Hａsthesｔaｎdaｒdｆeatures:8KbytesofＦlasｈ，51２bytesｏｆRAM,32I/Oｌｉnes，thｅwatcｈdogｔｉｍｅｒ,builｔ－ｉn4KBEEPROM，ＭAX810rｅsetｃirｃｕit,316tｉmｅr／counｔer，4exteｒnalinｔerrupts，ａ7ｖｅctoｒlｅｖel４intｅrruptstｒｕｃtｕｒｅ，atｏtalof.InadditｉonSTＣ89C52ｃanberｅduceｄto０Hzstaticlogiｃoｐｅration，supｐort2sofｔｗareselectaｂlepoｗersaviｎgmｏdｅ.Theidｌeｍode,tｈeCＰUstopswｏrkｉng，RAM，tiｍｅｒ/cｏunｔｅr，serｉalｐoｒtintｅrrupｔ,continuｅｔoworｋｐermit.Thｅoｗeｒ—doｗnｍode，theRＡＭcontentbｅingsaｖed,hasbeｅｎfrozeｎ，ｄisablingalｌoｔherchipfｕnctions,ｕntｉｌｔｈeｎextintｅrrupｔorhardｗarｅｒeset。Maｘiｍｕｍoperａt(yī)iｎgrequｅncｙof３５ＭHｚ，6T/１2Toｐｔional。SCMexｐerimｅnｔplatfｏｒmbaｓｅdoｎSTC89Ｃ５2MCＵｄevelopmｅｎtofasoft，combineｄwithhardwarｅ，ｓoftwaredｅsｉｇninKｅｉlCenvironｍｅｎt,incｌudｉｎｇwatｅrlｉgｈts，digitaltｕbedisplaｙandLCDdispｌaymodulｅ,thesimulatioｎsｕccｅｓsｆuｌｌyinProtues,downlｏadtｏｔｈecircuitｂoardｔesｔsucceｓｓful.Toachievewaterlampjumｐdiｓpｌａｙfloｗ,usingｉnｔerrupt６0digitaltubecounｔｉngandLCDｄisplaydiｆｆereｎtｃhaｒacteｒswｉｔhintheｆunｃtiｏn．KＥYWORDS:ＳＴＣmiｃｒｏｃonｔroｌlｅｒ,coｍpreｈenｓｉｖeexｐｅrｉmeｎtａｌboard，sｏｆtwareａｎｄharｄwaｒｅｃomｂｉnｅdwith,anｄtheprograｍdeｖｅlｏpmｅntdｅｓｉｇn目錄摘要I目錄III前言1第1章系統(tǒng)概述21。1設(shè)計(jì)題目２１。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容２1。２．1設(shè)計(jì)目的2１。2．2設(shè)計(jì)內(nèi)容２1．２.３設(shè)計(jì)要求31。2．４設(shè)計(jì)步驟3第2章整體設(shè)計(jì)方案４２．1開發(fā)板整體外觀4２。2整板電路ＰＲOＴUEＳ仿真電路４2.3軟件功能描述52．4仿真軟件PRＯTUES中的效果圖７第3章硬件電路設(shè)計(jì)93．1兩位一體共陰數(shù)碼管93．1。１數(shù)碼管概述9３。1。2數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)９３.1．３兩位一體共陰數(shù)碼管和７4LS３7４鎖存器接口電路113.2LＣＤ1602液晶123.２.１ＬCD１6０２液晶簡(jiǎn)介１2３．2.2LＣD1602液晶引腳介紹123.2．３LCD16０2液晶外圍接口電路143．３串口通信1４3.3.1串口通訊概述143。３。2MＡX２32接口電路１5第4章軟件設(shè)計(jì)1６4．１程序整體流程圖164．2程序清單17第5章調(diào)試及故障分析2１５。1焊接準(zhǔn)備階段元器件測(cè)試、電路原理圖故障分析２15.2電路焊接過程中的故障分析215.3程序編寫過程中的故障分析21５。4實(shí)物演示效果22結(jié)論2４謝辭２５參考文獻(xiàn)26附錄27前言隨著電子技術(shù)的發(fā)展,單片機(jī)在電訊技術(shù)、工業(yè)控制、汽車自動(dòng)化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,而單片機(jī)由于其實(shí)用性好、可靠性高、便于擴(kuò)展等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)，可以將經(jīng)常應(yīng)用到的單片機(jī)外圍電路集成到一個(gè)學(xué)習(xí)／開發(fā)板上以供使用者方便使用。同時(shí)應(yīng)提供常用的移植性較好的模塊代碼（本設(shè)計(jì)選用C作為源代碼的編寫工具)。市場(chǎng)上現(xiàn)存的單片機(jī)開發(fā)板很多,因此，要求設(shè)計(jì)盡量能夠達(dá)到資源豐富、易用性好、設(shè)計(jì)美觀等特點(diǎn).而ＳTＣ８９C52是STＣ公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能ＣMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flaｓh存儲(chǔ)器。ＳＴC8９Ｃ52使用經(jīng)典的MCS—51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)5１單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上,擁有靈巧的8位ＣPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC８9C５２為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本系統(tǒng)是基于ＳＴＣ8９Ｃ52單片機(jī)的學(xué)習(xí)開發(fā)板，集成了單片機(jī)應(yīng)用過程中常用到的硬件資源,數(shù)碼管、LCD顯示器、流水燈。為學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品提供平臺(tái)。系統(tǒng)概述設(shè)計(jì)題目基于STC8９C52的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容設(shè)計(jì)目的利用STC89C52作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結(jié)合的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管、LCD顯示器、流水燈的操作,鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和動(dòng)手能力，使其具備獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的能力，也讓學(xué)生更好的了解課本內(nèi)容。設(shè)計(jì)內(nèi)容電路原理圖設(shè)計(jì),主要包括集ＬCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、ＬＥD發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設(shè)計(jì);學(xué)習(xí)集成電路等芯片的焊接方法與技巧，進(jìn)行實(shí)際元器件的識(shí)別,進(jìn)行電路板焊接；在KｅilＣ環(huán)境下，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。主要包括流水燈、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、LCＤ字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設(shè)計(jì)；針對(duì)所開發(fā)的實(shí)驗(yàn)板,結(jié)合器件選擇、原理圖設(shè)計(jì)、硬件焊接、軟件編程調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)等方面寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求完成綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理;獨(dú)立完成電路板的焊接，掌握故障排除方法，完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)及開發(fā);結(jié)合ＫeilC軟件在焊接無誤的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開發(fā)出流水燈、LCＤ顯示模塊，通信模塊等程序設(shè)計(jì)；按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)論文。設(shè)計(jì)步驟先對(duì)原理圖進(jìn)行分析根據(jù)圖示對(duì)電路板進(jìn)行焊接焊接完成后,在pｒotueｓ上連接仿真電路圖再根據(jù)原理圖進(jìn)行編程序，并在keiｌC上運(yùn)行,檢查是否有誤將程序加載在仿真圖上運(yùn)行，截取需要的電路圖最后在焊接好的電路板上實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案開發(fā)板整體外觀圖２-1開發(fā)板外觀圖整板電路PROＴUES仿真電路圖2—２仿真原理圖軟件功能描述１．KeilＣ5１C5１工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖（1)所示,其中ｕVｉsioｎ與Ishell分別是C51ｆoｒWindows和forＤｏs的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ＩDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C5１及Ａ51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.ＯBJ）。目標(biāo)文件可由ＬＩB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(。ABＳ)。ABS文件由OH5１轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScopｅ５1或tSｃoｐe５１使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試,也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試,也可以直接寫入程序存貯器如EPROＭ中。使用獨(dú)立的Keｉl仿真器時(shí),注意事項(xiàng)*仿真器標(biāo)配11．0５9２MHz的晶振,但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。＊仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。＊仿真芯片的3１腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)RＯＭ，不能使用片外RＯM；但仿真器外引插針中的3１腳并不與仿真芯片的３1腳相連,故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的／ＥA引腳接至低電平)的目標(biāo)系統(tǒng)中使用.2．ISIＳProｔｕｅｓProｔues軟件是英國(guó)Labcentｅrelｅcｔronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。Pｒotｅus是世界上著名的EDＡ工具（仿真軟件),從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到ＰCB設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì).迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái),其處理器模型支持8051、HＣ１1、PIC10/12/1６/１8/24/30/DｓPIC33、AVR、ARM、8086和MSP4３0等，２010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型.在編譯方面，它也支持IＡR、Keil和MATLAB等多種編譯支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如51系列、AＶＲ系列、PIC1２系列、ＰIC16系列、PＩC18系列、Z80系列、HC11系列、6８00０系列等.提供軟件調(diào)試功能。提供豐富的外圍接口器件及其仿真。ＲAM,ROＭ,鍵盤,馬達(dá),ＬED,LＣD，ＡD/DA，部分SPI器件,部分IＩC器件。這樣很接近實(shí)際。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案,這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。提供豐富的虛擬儀器,利用虛擬儀器在仿真過程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能在PROTＵES繪制好原理圖后,調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*．HEX,可以在PＲＯＴＵES的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程.ＰROTUES是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。ＰROTUES不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化,也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。它具有設(shè)計(jì)靈活,結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn).可使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中ＰROＴUES也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用?？蓪?shí)現(xiàn)KeilＣ與Prｏtueｓ連接調(diào)試.在已經(jīng)繪制出了8051驅(qū)動(dòng)原理圖的基礎(chǔ)上，完整地展示一個(gè)Prｏｔｕeｓ與KeilC相結(jié)合的仿真過程。硬件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)步驟仿真軟件PRＯTＵES中的效果圖圖2－３仿真效果圖1圖2—4仿真效果圖2圖2—5仿真效果圖3硬件電路設(shè)計(jì)3.1兩位一體共陰數(shù)碼管數(shù)碼管概述LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的,具有顯示亮度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn).常見的是七段ＬEＤ顯示器為“8”字型，該顯示器內(nèi)部有7個(gè)條形發(fā)光二級(jí)管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二級(jí)管，共計(jì)8段，每段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管。有共陰極和共陽極兩種，共陰極發(fā)光二極管的陰極連在一起,通常公共陰極接地。當(dāng)陽極為高電平時(shí)發(fā)光二級(jí)管發(fā)光.共陽極發(fā)光二極管的陽極連在一起，通常公共陽極接正電壓.當(dāng)陰極為低電平時(shí)發(fā)光二級(jí)管發(fā)光。數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)ｌeｄ數(shù)碼管(ＬEDSegｍｅnｔDisplays)是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件,引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。ｌed數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn),還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等,ｌed數(shù)碼管根據(jù)LEＤ的接法不同分為共陰和共陽兩類,了解LＥD的這些特性，對(duì)編程是很重要的,因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管,除了它們的硬件電路有差異外,編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路,它們的發(fā)光原理是一樣的,只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán),黃等幾種。leｄ數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站,家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度,波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片。

圖3－1ＬED數(shù)碼管引腳定義圖3-２10引腳數(shù)碼管實(shí)物圖8段ＬED數(shù)碼管如圖3-3所示：圖3—38段ＬED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形LＥD數(shù)碼管通過７個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合可以顯示各種數(shù)字，另外一個(gè)圓的型發(fā)光二級(jí)管（圖3-1（a）中以dp顯示）顯示小數(shù)點(diǎn)。只要為L(zhǎng)ED數(shù)碼管提供了段碼就可以顯示不同的符號(hào)和數(shù)字.LＥD數(shù)碼管共計(jì)8段。正好是一個(gè)字節(jié)。習(xí)慣上是以“ａ"段對(duì)應(yīng)段碼字節(jié)的最低位。各段與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3—1所示。表3-1段碼與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)關(guān)系代碼位D７D6D５D4Ｄ３Ｄ2D１D０顯示段dｐgｆeｄcba按照表3—1中的格式,顯示各種字符的８段LEＤ數(shù)碼管的段碼如表3—2所示(以共陰極為例）。表3－28段LEＤ數(shù)碼管段碼顯示字符段符號(hào)十六進(jìn)制代碼dpgfｅdcba共陰極共陽極000１１1１113FＨＣ０Ｈ10００0０１100６ＨF9H201０110１１5BHA4H3010011114FHＢ0H401100110６6H９９H５011０110１6DH92H6011111017DH８2H70000011１07HF8H8011１１1117FＨ80H９01101１116FH90Ｈ兩位一體共陰數(shù)碼管和74LS37４鎖存器接口電路圖3—4共陰數(shù)碼管和７4ＬS３7４鎖存器接口電路圖LCD１602液晶LＣＤ16０2液晶簡(jiǎn)介工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示１6x02即３2個(gè)字符。(1６列2行）16０２液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5Ｘ7或者５X11等點(diǎn)陣字符位組成,每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符,每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形(用自定義CGＲAＭ，顯示效果也不好）。1602ＬＣＤ是指顯示的內(nèi)容為１6X２,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）.其特性:3。3V或5V工作電壓,對(duì)比度可調(diào)內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ＤＤRAM內(nèi)建有192個(gè)５Ｘ7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CＧROM８?jìng)€(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAMLCD１6０2液晶引腳介紹16０2采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，如圖3—4所示,其中:圖３-5LCD160２液晶引腳圖第1腳：VＳS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳:V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高(對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度)。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平１時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：ＲW為讀寫信號(hào)線，高電平(1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0）時(shí)進(jìn)行寫操作。如表3—3所示:表3-3讀寫操作選擇ＲSR\W寄存器及操作０0指令寄存器寫入01忙信號(hào)和地址計(jì)數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器寫入１1數(shù)據(jù)寄存器讀出第6腳：E（或EＮ)端為使能(eｎable）端,高電平(1）時(shí)讀取信息,負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第７～１４腳:D０～Ｄ7為8位雙向數(shù)據(jù)端.第15～16腳:空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極.ＬCD１60２液晶外圍接口電路圖3－6ＬCＤ１6０2液晶外圍接口電路3.3串口通信串口通訊概述串行通信是指計(jì)算機(jī)主機(jī)與外設(shè)之間以及主機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息,特別適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。如圖３-5所示：圖3—７串口通信串口通信時(shí)，發(fā)送和接收到的每一個(gè)字符實(shí)際上都是一次一位的傳送的，每一位為1或者為０。串行通信按信息的格式可分為異步通信和同步通信兩種方式；根據(jù)信息傳送的方向,串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工3種，如圖3—６所示。圖３-８串行通信的3種傳輸形式同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。異步通信中,在異步通信中有兩個(gè)比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送,通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收.發(fā)送端和接收端可以由各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個(gè)時(shí)鐘源彼此獨(dú)立，互不同步.MAＸ232接口電路圖3-9MAX232接口電路軟件設(shè)計(jì)4。1程序整體流程圖4.2程序清單#inclｕｄｅ〈reg５2。ｈ＞＃dｅｆineuiｎtｕnsignｅｄint#ｄefineｕcharuｎsignedchaｒsbitｓw2＝P３＾2；sｂiｔsw3=P3^3;sbｉtlｃdrs=P１^6；sbitｌcdrw=P１^7;sbitA０=Ｐ２^5；ｓbiｔＡ１=P２^6；ｓbiｔA2=P２^７；ｓｂitE１=P1^5;ucharcodｅtablｅ[]=｛"wｅlｃomｔochｅck?。；uｃharcｏdeｔablｅ1［]={"B１1０50619”}；uｃｈarcodetａblｅ3［］=｛0x3f，0ｘ0６,0ｘ5b,0x4f,0x6６,0x6ｄ,0x７d,0x0７,0x7f，０x6f｝；ucｈａrcoｄetａｂlｅ2［]=｛0ｘ7ｆ,0xbf，0xdf，０ｘef，0xf7，０xfｂ,0xfd，０xfe,0xff,0xff,0x0０，0x０0，0ｘ55，0ｘ５5,0xaａ，０xaa}；ｕnsigｎedcharcouｎｔ，num；ｖoiddｅlaｙ(uｉntxms）｛ｕintｉ,j； for（i=xms；i>0；ｉ—-)?foｒ(j=110；ｊ>0；j-—）；｝voidwrite_com(uｃhaｒcom）{ｌcdｒs=０;?P0=com； lｃdrw=0；//沒有這條語句不行?ｄelay（5）； P２=0x40； delaｙ（５）； Ｐ2=0ｘ00；｝voidｗrｉｔe_ｄata(uｃhaｒdatｅ）{lcdrｓ=１；?P０＝ｄate;?ｌcdrｗ＝0;/／沒有這條語句不行?dｅlay(5）； Ｐ2=0ｘ4０； dｅlay(5）；?P2＝0xff;}voidｌcd_ｉnit（){ write_com(0x38)； writｅ_cｏm(0x０c); write_ｃom(０x06）； wriｔe＿cｏm（0x01);}voiｄliｕshuideｎg(){ ｕcｈaｒｉ;?ｗhile(1)?｛?if(sw2＝＝0） ｛ ｆｏr（ｉ=0;i<3；ｉ＋+) ｛ P2=0xaa; ｄeｌaｙ(500)； P2=０x55； dｅｌaｙ（5００)； P2＝0x０0;?delａｙ（５00）;?P２=0ｘｆf;?delａy(500）; }}?if（sw３==0)｛?foｒ(i=0;ｉ＜16；i+＋） ｛?P２＝ｔabｌe2［ｉ］； delay（50０)；?｝ }P2=０xff； ｝｝voidyejiｎg（）{lｃd_iｎit()； wriｔe＿com（0x80);?for（ｎｕm=０；ｎum〈１6;num++)?{?wｒiｔe_data(ｔablｅ[num]）;?delay（5）；?｝?wriｔe_com（0x80+0ｘ40）；?for(num＝0;num〈９；num＋＋)?｛ ｗｒite_data（ｔable1［nｕｍ］)；?ｄelａy(5)； }?while(1);｝ｖoidｄisplａｙ(unsignｅｄｃharｃｏunt){Ａ０=0； A１=0；?A2=0；?E1＝１；?P0＝tａble３［cｏuｎｔ%10]；?delaｙ(１00）；?A0＝1； A１=0；?A2=０; Ｅ1=1; P0＝ｔaｂle3［ｃｏuｎｔ/１0]；?dｅlay(１00)；}vｏidiｎit（）｛TMOＤ=0ｘ0１； TH0＝（６5536—５0００0）/２56;//賦初值 TL0=(65536—500０0）%２５6； EA=1；／／開總中斷 ＥT０=1; TＲ0=1;}ｖoidT0_timｅ()ｉntｅrrupｔ１｛TH0=（655３6－５000０）／２5６;//賦初值 TL0=（65536－5０000)％2５6；}ｖoiｄｓｈumaguan(）{ ｉｎit();?P0=0xfｆ；?fｏｒ(coｕｎt=0；ｃｏｕnt<60;coｕnｔ++) ｛ dｉsｐlaｙ（ｃount）；?ｄeｌaｙ（５0０)；｝}ｖoｉｄmain(）{while(１)｛?ｓｗiｔch（P3）{casｅ0xfｂ:yｅｊｉｎg（）；ｂreak； case０xf7:shuｍaguan（)；ｂreａk;?cａse0xｅｆ:lｉｕshuideng（）；bｒeak； case０ｘdf:;breａk；?}｝｝調(diào)試及故障分析5。１焊接準(zhǔn)備階段元器件測(cè)試、電路原理圖故障分析檢測(cè)各器件是否完好，包括二極管、數(shù)碼管、單片機(jī)、LED、電容等將一定值的器件擺放在應(yīng)在的位置按照所給的電路圖正確焊接利用萬用表進(jìn)行測(cè)試，找到短路、短路的地方進(jìn)行修改5.２電路焊接過程中的故障分析焊接過程中焊接不完善，導(dǎo)致斷路，不能導(dǎo)通電容、LED正負(fù)極接反，導(dǎo)致燈不會(huì)亮，也影響整體電路芯片插槽接反，將導(dǎo)致整體電路不能執(zhí)行功能焊接過程中造成短路，將導(dǎo)致整體電路不能執(zhí)行功能將電阻排接反，也不能得到預(yù)期的效果5.３程序編寫過程中的故障分析在編寫程序的時(shí)候，總會(huì)出現(xiàn)一些這樣那樣的錯(cuò)誤，例如：在編寫完成后,不能完成預(yù)期的功能,那么就需要對(duì)其進(jìn)一步的修改直到可以實(shí)現(xiàn)功能為止,完成后，流水燈不會(huì)亮，經(jīng)過檢查后，原來是設(shè)置值的時(shí)候沒有設(shè)置對(duì)。5.4實(shí)物演示效果圖5-1液晶顯示效果圖圖５—２流水燈效果顯示圖5—3數(shù)碼管效果顯示１圖５—3數(shù)碼管效果顯示2結(jié)論這次的課程設(shè)計(jì)，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但是卻學(xué)到了很多東西。首先，我們花費(fèi)了一天的時(shí)間對(duì)電路板進(jìn)行焊接,焊接的過程中也會(huì)出現(xiàn)一些不必要的錯(cuò)誤，例如:把器件的位置焊接錯(cuò)誤,但是經(jīng)過檢測(cè)還是可以發(fā)現(xiàn)的。并且學(xué)到在焊接的時(shí)候團(tuán)隊(duì)合作是必要的,只有調(diào)動(dòng)幾個(gè)人的積極性，共同參與，才能更好的完成任務(wù)。因此在我們的配合下很快就完成了任務(wù),并且一次性的通過，沒有錯(cuò)誤，雖然焊接的不是很美觀。通過對(duì)電路板的焊接，我學(xué)到了干什么事都要認(rèn)真,只要認(rèn)真做，沒有什么事是做不好的,并且不會(huì)出現(xiàn)太多的錯(cuò)誤,還有就是團(tuán)隊(duì)合作的重要性,只有合作,才能雙贏,這是自古不變的真理。接下來的工作就是按照原理圖進(jìn)行編程了，剛開始的時(shí)候,什么也不會(huì)寫，感覺無從下手。但是，在經(jīng)過共同的努力、討論下終于找到思路，進(jìn)行編程，可是在編寫完成后，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能,最后在經(jīng)過不斷的修改、實(shí)驗(yàn)下，可以運(yùn)行了.通過編程，對(duì)課本的內(nèi)容更加的了解，尤其對(duì)其流水燈的控制，中斷、定時(shí)的設(shè)置。也對(duì)單片機(jī)更加的了解,對(duì)STC系列的單片機(jī)的各個(gè)端口更加的熟練,清楚的知道每個(gè)端口的功能、作用等.在此過程中,也了解到萬事開頭難，因?yàn)樵陂_始的時(shí)候總是不知道該怎樣做,只要開一個(gè)頭,其余的就好做了，很快就可以順利的結(jié)束。就像這次的編程，在剛開始的時(shí)候無從下手,但是一旦開一個(gè)頭，以后的就水到渠成了?？傊?這次的單片機(jī)實(shí)習(xí)，我學(xué)到了許多的東西,有許多是課本上不能學(xué)到的。首先，學(xué)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在面對(duì)問題時(shí),同時(shí)發(fā)動(dòng)幾個(gè)人的大腦會(huì)更快的解決問題，在合作中學(xué)會(huì)吸取經(jīng)驗(yàn)，虛心的接受別人的建議，向他人學(xué)習(xí)自己欠缺的、自己不懂的;其次,在實(shí)習(xí)中獨(dú)立思考也是必要的，在過程中,少不了自己的獨(dú)立思考，也只有自己會(huì)獨(dú)立思考了。才能更好的融會(huì)貫通;最后，了解到實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，光靠理論是不行的,只有多實(shí)踐，才能好的理解，練習(xí)我們的動(dòng)手能力，在以后的學(xué)習(xí)和生活中都是很有幫助的。謝辭本次實(shí)習(xí)在舒老師和李的悉心指導(dǎo)下完成的。兩位老師在炎熱的夏天親臨，為我指導(dǎo)、講解,為我們檢測(cè)電路等工作,在此對(duì)兩位老師表示衷心的感謝。在實(shí)習(xí)過程中，老師也為我們講解了許多我們不理解的內(nèi)容,給我深刻的印象，同時(shí)在這里也感謝老師給了我們實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì),我們能在實(shí)習(xí)中學(xué)到很多有用的東西.我也要感謝同組的同學(xué),在他們的幫助下，才能順利的完成這次的實(shí)習(xí)，也了解到團(tuán)隊(duì)的重要性.在這里再次對(duì)兩位老師和同組的同學(xué)表示感謝。參考文獻(xiàn)樹立.張俊亮曹旭東等編單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］。北京:電子工業(yè)出版社，2０12楊居義。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．清華大學(xué)出版社，2009。９李蒙。毛建東編單片機(jī)原理及應(yīng)用[M］。北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,20１0樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京航天航空大學(xué)出版社，2０03.3唐繼賢。５1單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例。北京航天航空大學(xué)出版社,2009。1馬忠梅．單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京航天航空大學(xué)出版社，1999李勛。單片機(jī)使用教程.北京航天航空大學(xué)出版社，2000附錄名稱數(shù)量單片機(jī)STC89C5240C—PDIP４01ＭAＸ202１7４HC37３2７4HC13８1發(fā)光二級(jí)管9開關(guān)１按鍵5電阻470歐１9電阻10Ｋ5電阻８。2K1兩位一體共陰數(shù)碼管1晶振1無相電容13有相電容２NＰＮ三極管1排阻１00歐1排阻5.1Ｋ1二極管１編號(hào)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（級(jí)）題目：基于單片機(jī)智能紅外遙控小車的設(shè)計(jì)學(xué)院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)作者姓名：指導(dǎo)教師：職稱：副教授完成日期：2０年1月6日基于單片機(jī)智能紅外遙控小車的設(shè)計(jì)摘

要本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能小車,采用ＳTＣ８9C５2RC單片機(jī)作為小車的檢測(cè)和控制核心；采用紅外線遙控遠(yuǎn)程人為控制小車行駛狀態(tài);采用ＳM41０5Ｗ80U3顯示小車處于自動(dòng)行駛還是遙控行駛；可以實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC;紅外遙控1

前

言

本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高,可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求.本設(shè)計(jì)采用MCS－５1系列中的ＳＴC89C５２RＣ單片機(jī)。以STC８9Ｃ52ＲＣ為控制核心，使用紅外遙控對(duì)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。

本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是基于ＳTＣ８9Ｃ52RＣ設(shè)計(jì)一部智能小車,小車能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)前進(jìn)，和紅外遙控的智能小車控制系統(tǒng),包括了對(duì)驅(qū)動(dòng)電路，紅外通訊等的探索和研究。

２

方案設(shè)計(jì)與論證

2.1

遙控方案的選擇

由于屬于小范圍內(nèi)遙控，小車在小范圍內(nèi)行駛，為了減少設(shè)計(jì)成本,增加便利性，所以采用常用的家用電視紅外遙控器作為紅外遙控發(fā)射部分，只需在小車上加裝紅外接收裝置即可.定義遙控器的上一曲鍵為左轉(zhuǎn)鍵，暫停鍵為右轉(zhuǎn)鍵,下一曲鍵為停止鍵，CH健為前進(jìn)鍵,音量增大鍵為后退鍵,實(shí)現(xiàn)小車行駛的基本控制。

紅外遙控系統(tǒng)的組成如圖2。１所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、ＬED紅外發(fā)送器;接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。圖2．1紅外流程圖

2。２

遙控對(duì)小車的控制

切換到紅外遙控功能,對(duì)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,具體如下所述：（1）前進(jìn)是左右兩個(gè)電機(jī)同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn);(2）后退是左右兩個(gè)電機(jī)同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)小車的后退;（3）停止是左右兩個(gè)電機(jī)同時(shí)停止旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)小車的停止；（4）右轉(zhuǎn)是右電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和左電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)小車的右轉(zhuǎn)；(5)左轉(zhuǎn)是左電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和右電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)同時(shí)工作,實(shí)現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)；

實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)方式，是通過PWM信號(hào)對(duì)Ｌ293Ｄ芯片中的H橋進(jìn)行控制。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)繼電器開閉的控制即可控制電機(jī)的開斷和轉(zhuǎn)速方向進(jìn)而達(dá)到控制玩具車前行與倒車的目的。2。3系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖如圖２.2所示：ＬED顯示模塊接Ｐ1。1—1.7口;紅外遙控接P3。２口;看門狗定時(shí)器接2.7口：電機(jī)控制接P0．0-0.3口；蜂鳴器接Ｐ0．７口;功能切換鍵接P3.4口。起停運(yùn)動(dòng)L起停運(yùn)動(dòng)L293D驅(qū)動(dòng)STC89C52RCLED顯示紅外遙控LED顯示紅外遙控復(fù)位電路光電隔離復(fù)位電路光電隔離圖2．2系統(tǒng)框圖3

硬件設(shè)計(jì)

3．18９C5２單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

8９C５2單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/Ｏ口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

３.2

最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

３.2。1最小系統(tǒng)用８9Ｃ52單片機(jī)進(jìn)行構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3。1所示。由于集成度的限制,最小系統(tǒng)只能用作一些最小的控制單元。但也擁有一些有點(diǎn)：

(１）

有可供用戶使用的大量I/O口線。

（2）

內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。

(3）

應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3.1最小系統(tǒng)電路圖３．2。2燒寫接口電路

RST置高電平,然后向單片機(jī)串行發(fā)送編程命令。P1。７（SCK)輸入移位脈沖，Ｐ1。6（MISO）串行輸出,Ｐ1.5（MOＳI)串行輸入。被燒寫的單片機(jī)一定是最小系統(tǒng)（單片機(jī)已經(jīng)接好電源，晶振，可以運(yùn)行）。如圖３。２燒寫接口電路。圖3．２燒錄程序電路圖3．2．3

PWM脈寬調(diào)速

本設(shè)計(jì)調(diào)速采用PWM控制,選用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和四個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路.圖3.3為雙極式H型可逆PWＭ變換器的電路原理圖.

4個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組。VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中Ｕb1=Ｕb4;VT2和VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū)動(dòng)電壓Ub2=Ｕb3＝—Ub1。

雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)如下:（1）電流一定連續(xù)；

(2)可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行;

（３）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；

(4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；

（5)低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)２0０00左右。圖3.3ＰWM驅(qū)動(dòng)電路圖3．２.4電源的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的電源為車載電源.為保證電源工作可靠,單片機(jī)系統(tǒng)與動(dòng)力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。３。3

紅外線遙控電路

方便起見,本設(shè)計(jì)直接采用電視遙控器作為紅外遙控的發(fā)射器，只需在小車上加裝紅外接收裝置即可

紅外接收器的電路圖如圖3．4所示：圖3.４紅外線遙控電路３.4

顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中用一片1位七段數(shù)碼管SＭ4105W80U3作顯示器，顯示數(shù)字。

七段數(shù)碼管SM4105W８０U3中的a﹑ｂ﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp分別連接在單片機(jī)的P2。1—P２.７,分別控制各段碼，與單片機(jī)的連接如圖3。5所示。圖3。5顯示電路圖４

軟件設(shè)計(jì)

4。１

設(shè)計(jì)流程

一個(gè)智能化的系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)必不可少，軟件設(shè)計(jì)是更具系統(tǒng)需求，通過編程語言控制單片機(jī)的行為，實(shí)現(xiàn)智能控制。

模塊化的程序設(shè)計(jì)有以下有點(diǎn):（1)單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試；

（2）模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用;（3)模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。

本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑算法子程序、遙控子程序構(gòu)成。

本次設(shè)計(jì)采用的即是模塊化的軟件編程，各程序功能清晰、明確.軟件流程圖如圖4。1所示：NY結(jié)束自動(dòng)行駛遙控行駛遙控功能選擇開始開始NY結(jié)束自動(dòng)行駛遙控行駛遙控功能選擇開始開始圖4.1流程圖4。2

軟件抗干擾技術(shù)提高小車智能控制的可靠性,僅靠硬件抗干擾是不夠的,需要進(jìn)一步借助于軟件抗干擾技術(shù)來克服某些干擾。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，如能正確的采用軟件抗干擾技術(shù)，與硬件干擾措施構(gòu)成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)等。4。3

程序設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，思路清晰，也便于查找問題。紅外遙控鍵位對(duì)應(yīng)子程序流程圖如圖4。2所示開始開始開始采集紅外遙控?cái)?shù)據(jù)NY采集紅外遙控?cái)?shù)據(jù)NY延時(shí)等待延時(shí)等待判地址碼判地址碼是否相同進(jìn)行鍵進(jìn)行鍵位對(duì)應(yīng)結(jié)束結(jié)束圖4.2紅外遙控流程圖5不足與展望本次設(shè)計(jì)的總體效果不是很好,控制靈敏性較差，尋跡和避障功能沒有很好的實(shí)現(xiàn)。因此要設(shè)計(jì)具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑，方便使用，控制精確，轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無極快速起動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),需要滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求.為此,設(shè)計(jì)制造高性能、高可靠性的智能小車控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。6設(shè)計(jì)心得經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)我感受頗多,在正式進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我參考了一些網(wǎng)上的資料，通過對(duì)這些設(shè)計(jì)方案來開拓自己的思路，最后終于有了自己的思路。此次課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)單片機(jī)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制理論的一種檢驗(yàn),更是對(duì)所學(xué)知識(shí)大融合,站在新的高度看待新的問題，而且也是對(duì)自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力的一種提高.通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺,自己要學(xué)習(xí)的東西還太多。以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低.通過這次課程設(shè)計(jì),我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程。參考文獻(xiàn)［1]張毅剛，喜元.原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)［M］.北京：北京市海淀區(qū)四季青印刷廠，2010。［2]張毅剛.新編MＣＳ-5１單片機(jī)運(yùn)用設(shè)計(jì)［M］。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，２0０３.［3]張義和，敏男，宏昌，長(zhǎng)春．例說５1單片機(jī)(c語言版)[Ｍ］。北京：人民郵電出版社，200９.[４］馬忠梅籍順心張凱馬巖.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[Ｍ］.北京：北京航空航天大學(xué),２010。[５］ＳamsｕngEｌｅctronics。S3Ｃ4４ＢＯXRｉscmｉcｒoｃoｎtｒoｌleｒARＭinstructiｏｎｓheet．2002.［6]郭天祥．《５1單片機(jī)C語言教程》[M]。子工業(yè)出版社，2005年7月．[7］丁元杰.《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》[M]，械工業(yè)出版社,２005年7月.［8]樓然苗，光?！秵纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》［Ｍ]．京:北京航空航天大學(xué)出版社，200７。附錄1實(shí)物圖２源程序清單＃include〈ＲEGX52.H〉＃ｉｎclｕｄe<ｉｎｔriｎs.h>sbitLefｔLed=P2^0；sbｉtRiｇｈtLｅd=P0^7;ｓbｉｔFoｎtＬled=Ｐ1^7；sbiｔＬeftIR=P3^5；ｓbｉtRｉｇhtIR=P3＾６;ｓｂiｔFｏｎtIR=P３^7；sbitM１A=Ｐ0^0；sbitM1B=P0＾1；sbitM2A=P0^2;ｓbitM２Ｂ=P０^3;