PAGEPAGE1 智能尋跡小車的設(shè)計(jì) IntelligentTracingCarDesign摘要在智能尋跡小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，以AT89C51為核心，用L298N驅(qū)動(dòng)兩個(gè)減速電機(jī)，當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)時(shí)，是通過尋跡模塊里的紅外對(duì)管是否尋到黑線產(chǎn)生的電平信號(hào)通過LM393再返回到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的要求做出相應(yīng)的判斷送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，讓小車來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車等基本功能。尋白線時(shí)，外部環(huán)境光線的強(qiáng)弱對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，基于此原因，本實(shí)驗(yàn)中的尋跡是指在白色地板上尋黑線。尋跡是指通過紅外發(fā)射管和接收管識(shí)別路徑。本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)有三個(gè)方面：1.硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；2.軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；3.方案的比較與論證。報(bào)告共分為五章：第一章是智能小車總體概況。介紹了小車的功能及展示了小車模型。第二章是系統(tǒng)要求。介紹了小車設(shè)計(jì)的要求及尋跡的原理。詳細(xì)闡述了各模塊的方案比較與論證，最后得出最終方案。第三章是硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)闡述了各部分電路的設(shè)計(jì)，并給出了原理圖。第四章是軟件設(shè)計(jì)。介紹了設(shè)計(jì)思想、程序流程圖及具體程序設(shè)計(jì)。第五章是系統(tǒng)調(diào)試。介紹了調(diào)試軟件WAVE，以及軟件調(diào)試過程；硬件測(cè)試及測(cè)試儀器和設(shè)備等。最后是參考文獻(xiàn)和附錄。關(guān)鍵詞：直流電機(jī)紅外對(duì)管L298N識(shí)別路徑智能尋跡小車ABSTRACTIntheintelligenttracingcarcontrolsystemdesign,USESAT89C51asthecore,withL298Ndrivengearmotor,whentwosignaldrivenforwardbycartracingmodule,theinfraredonwhethertoproducelevelsignalsthroughtheblackLM393single-chipmicrocontroller,returnagainaccordingtotherequirementofdesignprocedureofjudgmentformotordrivermodule,letthecartoachieveprogress,left,right,thebasicfunctionsuchasparking.Findthewhiteline,andtheexternalenvironmentofthestrengthofthelightofsportscarproduceverybigeffect,thisbasedontheexperimentsoftracingreferstothewhitestripedfloorfound.Tracingisthroughinfraredtubesandreceivetuberecognitionpath.Thekeyofthisexperimenthasthreeaspects:1.Thedesignofhardware,2.thesoftwaredesignandimplementation,Comparedwiththethreeschemes.Reportisdividedintofivechapters:Thefirstchapterisintelligentcaroverview.Introducesthefunctionandthecarshowcarmodel.Chapter2isthesystemrequirements.Introducesthedesignrequirementandcartracingprinciple.Eachmoduleindetailtheplanisdemonstrated,andfinallyreachedafinaldesign.Thethirdchapterishardwarerealizationandunitcircuitimplementation.Expoundseachpartofthecircuitdesign,andgivestheprinciplediagram.Chapterfourisasoftwaredesign.Introducesthedesignideaandprogramflowchartanddesignprogram.Thefifthchapterisdebuggingsystems.IntroducestheWAVE,andsoftwaretestingsoftwaredebuggingprocess,Hardwaretestingandtestinginstrumentsandequipment,etc.Thereferencesandappendix.Keywords:dcmotorInfraredtotubeL298Nrecognitiononthepathofinfraredintelligenttracingcar目錄摘要1Abstract2目錄3第一章智能小車總體概況51.1概況 51.2總體結(jié)構(gòu)圖 5第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1設(shè)計(jì)要求62.2小車尋跡的原理62.3模塊方案比較與論證7第三章硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)113.1AT89C51主控芯片介紹 113.2硬件設(shè)計(jì) 133.2.1紅外對(duì)管電路的設(shè)計(jì)133.2.2尋跡紅外對(duì)管的安裝153.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)15第四章軟件設(shè)計(jì)174.1軟件設(shè)計(jì)思想 174.3尋跡模塊軟件程序設(shè)計(jì) 17第五章系統(tǒng)調(diào)試 205.1硬件調(diào)試205.2調(diào)試軟件WAVE介紹 215.3軟件程序調(diào)試22參考文獻(xiàn)24第一章智能小車總體概況1.1概況智能小車以AT89C51為核心，經(jīng)焊接相關(guān)芯片用電路板自制而成，通過I/O口檢測(cè)信號(hào)，輸出信號(hào)到L298N，從而驅(qū)動(dòng)兩個(gè)減速電機(jī)控制其前進(jìn)停止左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。檢測(cè)信號(hào)則為三組紅外發(fā)射和接收管，一組黑線時(shí)輸出高電平，白線時(shí)輸出低電平。另兩組黑線時(shí)輸出低電平，白線時(shí)輸出高電平。1.2總體結(jié)構(gòu)圖第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求（1）自動(dòng)尋跡小車從安全區(qū)域啟動(dòng)。（2）小車按指定路線運(yùn)行，自動(dòng)區(qū)分直線軌道和彎路軌道，在指定彎路處拐彎，實(shí)現(xiàn)靈活前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、倒退等功能，在軌道上劃出設(shè)定的地圖。（3）小車運(yùn)行后，入庫(kù)。尋跡路線如圖1所示：小車尋跡軌道示意圖小車尋跡軌道示意圖車庫(kù)2.2小車尋跡的原理這里的循跡是指小車在白色地板上尋黑線行走，通常采取的方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過3cm。2.3模塊方案比較與論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、尋跡傳感器模塊、直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、電壓比較模塊等模塊構(gòu)成。為較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)行了論證。2.3.1車體設(shè)計(jì)方案1：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、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。但是一般的說來，玩具電動(dòng)車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次，這種電動(dòng)車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí)現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn)90度甚至180度的彎角。再次，玩具電動(dòng)車的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。而且這種電動(dòng)車一般都價(jià)格不菲。因此我們放棄了此方案。方案2：自己制作電動(dòng)車。經(jīng)過反復(fù)考慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，后方向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車體尾部裝一個(gè)方向輪。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。在安裝時(shí)保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時(shí)，左右兩驅(qū)動(dòng)輪與方向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過低而使左右兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，后方向輪起支撐作用。對(duì)于車架材料的選擇，鑒于方便性，我選擇了電路板。綜上考慮，我選擇了方案2。2.3.2控制器模塊方案1：采用可編程邏輯期間CPLD 作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我放棄了此方案。方案2：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。方案3：采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為主控制器。AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能的8位單片機(jī)，32個(gè)IO口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。從方便使用的角度考慮，我選擇了方案3。2.3.3尋跡方案的設(shè)計(jì)這里的尋跡是指小車在白色地板上，尋著黑線行走，通常采取的方法是以下三種方案。方案1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此我考慮其他更加穩(wěn)定的方案。方案2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。外部環(huán)境對(duì)其有一定影響。方案3：用RPR220型光電對(duì)管。RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。RPR220采用DIP4封裝，其具有如下特點(diǎn)：a.塑料透鏡可以提高靈敏度。b.內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。c.體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。d.當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時(shí)，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。雖然第三種方案最好，但由于不容易買到,所以我選擇了第二種方案。2.3.4電機(jī)方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對(duì)于電動(dòng)車來說，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。由于本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案。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，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。方案2：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。我選擇了此方案2。2.3.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案1：采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。方案2：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。因此我們選用了方案1。2.3.6最終方案經(jīng)過反復(fù)論證，我最終確定了如下方案：（1）車體用電路板手工制作。（2）采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器。（3）用HON紅外對(duì)管進(jìn)行尋跡。（5）L298N作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖減速電機(jī)L298N主控芯片AT89C51電壓比較器紅外對(duì)管組第三章硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)3.1AT89C51主控芯片介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1.主要特性·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器

·壽命：1000寫/擦循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定

·128*8位內(nèi)部RAM

·32可編程I/O線

·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

·5個(gè)中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2．管腳說明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管腳備選功能

P3.0RXD（串行輸入口）

P3.1TXD（串行輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）

P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）

P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）

P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）

P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

3．振蕩器特性：

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。

4．芯片擦除：

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。

此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3．2硬件設(shè)計(jì)

3.2.1紅外對(duì)管電路的設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)并論證了兩種紅外對(duì)管檢測(cè)及調(diào)理電路，電路原理圖分別如4和圖5所示：紅外對(duì)管圖4紅外對(duì)管檢測(cè)電路1紅外對(duì)管圖10所示電路中，R1起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來時(shí)，紅外對(duì)管中的三極管導(dǎo)通，R2的上端變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)VT1飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。當(dāng)沒有光反射回來時(shí)，紅外對(duì)管中的三極管不導(dǎo)通，VT1截至，其集電極輸出高電平。VT1在該電路中起到濾波整形的作用。經(jīng)試驗(yàn)和示波器驗(yàn)證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)良好的輸出波形。但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。究其原因，是因?yàn)楣饷羧龢O管和三極管VT1導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電流較大。因此我考慮用比較器的方案。紅外對(duì)管紅外對(duì)管圖5紅外對(duì)管檢測(cè)電路2在圖3中，可調(diào)電阻R3可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我選擇此電路作為傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。3.2.2尋跡紅外對(duì)管的安裝考慮到設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)僅用2對(duì)光電傳感器就能完成設(shè)計(jì)要求，后面1對(duì)傳感器用來校正小車的尋跡路線，保證小車運(yùn)行的直線性。兩側(cè)的傳感器用來檢測(cè)小車過線，可以實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎。3.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)我采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖7所示：圖7L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路L298N的5、7、10、12四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等功能。第四章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)思想根據(jù)總體設(shè)計(jì)的思想及本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，在軟件設(shè)計(jì)中完成以下功能。1.尋跡模塊主程序：由是否遇到黑線產(chǎn)生信號(hào)的操作，信號(hào)返回到單片機(jī)，再通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊主程序：主要用來控制兩個(gè)直流減速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、后左轉(zhuǎn)、后右轉(zhuǎn)、停車等功能。4.2尋跡模塊軟件程序設(shè)計(jì)ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP LEFT ORG 0013H LJMP RIGHTMAIN: MOV SP,#60H MOV P3,#0FFH LCALL DELAY5SMOV IE,#85HLOOP:JBP1.4,ZXJBP1.5,YXQIANJIN:ANL P1,#0F0H ORL P1,#0AHLCALLDELAY1ANLP1,#0F0HORLP1,#00HLCALLDELAY1 AJMP LOOPZX:JBP1.5,QIANJINANLP1,#0F0HORLP1,#09HLCALLDELAY1 ANLP1,#0F0H LCALLDELAY1 AJMPLOOPYX:JBP1.4,QIANJINANLP1,#0F0HORLP1,#06H LCALLDELAY1 ANLP1,#0F0H LCALLDELAY1AJMPLOOPLEFT: PUSH ACC PUSH PSW ANL P1,#0F0H ORL P1,#08HLCALLDELAY1 JNB P3.2,$ ANL P1,#0F0H ORL P1,#0AH POP PSW POP ACC RETIRIGHT: PUSH ACCPUSH PSW ANL P1,#0F0H ORL P1,#02HLCALLDELAY1 JNB P3.3,$ ANL P1,#0F0H ORL P1,#0AH POP PSW POP ACC RETIDELAY5S:MOVR1,#28LP3:MOVR2,#0F0HLP4:MOVR3,#0F0HDJNZR3,$DJNZR2,LP4DJNZR1,LP3RETDELAY1:MOVR4,#14OP1: MOVR5,#0F9HOP:NOP NOP DJNZR5,OP DJNZR4,OP1 RETEND系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試是用基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、示波器等）和自己編寫的測(cè)試程序進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，來檢查系統(tǒng)硬件中存在的問題。1.測(cè)試儀器及設(shè)備儀器名稱用途數(shù)量PC機(jī)調(diào)試及下載程序1數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量各電路工作情況1示波器檢測(cè)單片機(jī)及晶振的好壞1表1測(cè)試儀器設(shè)備清單2.紅外對(duì)管信號(hào)產(chǎn)生的調(diào)試紅外對(duì)管紅外對(duì)管圖5-1紅外對(duì)管信號(hào)產(chǎn)生的原理圖如果紅外對(duì)管遇到黑線，OUT輸出為高電平。否則為低電平。兩組光電開關(guān)傳感器輸出的信號(hào)，經(jīng)過比較器LM393后再輸出送給單片機(jī)。電阻R4為上拉電阻，滑動(dòng)變阻器R3是用來調(diào)節(jié)參考電壓的，要想輸出正常，只要調(diào)滑動(dòng)變阻器即可。符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，最終電路原理圖如5-1所示。5.2調(diào)試軟件WAVE介紹在調(diào)試過程，使用基于WINDOWS95/98/XP操作平臺(tái)VC風(fēng)格軟件WAVE。WAVE軟件是集編輯、編譯、連接、加載、調(diào)試等為一體的集成開發(fā)環(huán)境?？赡茉谕唤缑姝h(huán)境中完成所有任務(wù)。使用方便、易懂并且節(jié)省調(diào)試間時(shí)。1.主界面WAVE軟件是集編輯、編譯/連接、加載、調(diào)試等為一體的集成開發(fā)環(huán)境用可以在同一界面環(huán)境中完成所有任務(wù)。（1）編輯窗口WAVE提供一個(gè)多窗口的源文件編輯器。該編輯器不受文件大小的限制，允許無限的撤銷/重復(fù)功能。編輯器全面支持匯編、C51和PL/M51語(yǔ)言的語(yǔ)法加亮著色。用戶可以自定義各種類型文本的顏色和不同語(yǔ)言的關(guān)鍵詞。相應(yīng)的關(guān)鍵詞文件名為ASM.KWD、C51.KWD。這些文件都保存在WAVE安裝目錄下。編輯器還支持拷貝、剪切、粘貼，全程查找等功能。(2)工作區(qū)窗口工作區(qū)窗口有兩個(gè)頁(yè)面窗口。工程頁(yè)面窗口以樹型結(jié)構(gòu)顯示工程中的項(xiàng)目文件等內(nèi)容。沒有打開工程時(shí)，該頁(yè)面窗口為空。左面為資源管理器頁(yè)面窗口(3)輸出窗口輸出窗口顯示用戶編譯連接過程中的輸出信息，用戶雙擊某條編譯出錯(cuò)信息提示即可直接定位到源文件的對(duì)應(yīng)行。a.觀察窗口觀察窗口中顯示調(diào)試過程中長(zhǎng)期觀察的變量項(xiàng)。用戶可以添加、刪除、修改、刷新觀察項(xiàng)。相應(yīng)命令在右鍵菜單中。b.數(shù)據(jù)窗口數(shù)據(jù)窗口中成批顯示實(shí)驗(yàn)機(jī)相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)域的整塊數(shù)據(jù)內(nèi)容。用戶可以察看，修改相應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)。相應(yīng)命令在右鍵菜單中。c.對(duì)話窗口用戶通過對(duì)話窗口可直接用監(jiān)控命令和實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)話。2.菜單介紹(1)文件（F）和文件有關(guān)的操作，如打開、關(guān)閉、打印等文件操作。(2)編輯（E）包括拷貝、剪切、粘貼、書簽、查找和替換等編輯命令。(3)搜索（S）可以為用戶查找。(4)項(xiàng)目（P）和工程有關(guān)的操作，如編譯、加入模塊、