湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1項(xiàng)目簡介.................................................................................................................1

1.1項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的和意義...................................................................................1

1.2智能小車的現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)的任務(wù)......................................................................2

2硬件設(shè)計(jì).................................................................................................................4

2.1STC89C52單片機(jī).............................................................................................4

2.2特殊功能寄存器電路設(shè)計(jì)..............................................................................8

2.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)..................................................................................................8

2.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)..................................................................................................8

3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì).......................................................................................................9

3.1電源模塊........................................................................................................9

3.2電機(jī)驅(qū)動模塊..............................................................................................10

3.3循跡模塊........................................................................................................10

4軟件編程..................................................................................................................11

4.1軟件調(diào)試平臺...............................................................................................11

4.2主程序流程圖..............................................................................................12

4.3FlyMcu程序燒錄軟件介紹...........................................................................12

附錄1產(chǎn)品實(shí)物圖.....................................................................................................13

附錄2原理圖............................................................................................................14

附錄3PCB圖.............................................................................................................15

附錄4程序代碼........................................................................................................16

附錄5元器件清單....................................................................................................25

參考資料.....................................................................................................................26

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

智能小汽車控制器的設(shè)計(jì)與制作

1項(xiàng)目簡介

隨著我國社學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化越來越作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物開始越來

越普及，各種高科技也廣泛應(yīng)用于智能小車和機(jī)器人玩具制造領(lǐng)域，是智能機(jī)

器人越來越多樣化。智能小車是一個(gè)多種高薪科技的集成體，它融入了機(jī)器、

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，可以設(shè)計(jì)到

當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不

斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)較以往已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的提高，智能小車即有視覺的觸

覺。就是其中的典型代表。

整個(gè)小車平臺主要以514單片機(jī)為控制核心，通過無線遙控實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退

和轉(zhuǎn)向行駛，通過紅外線傳感器，實(shí)現(xiàn)小車的自適應(yīng)巡航、避障等功能。設(shè)計(jì)

采用對比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。通過翻閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)資

料，分析整理出相關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上列出不同的解決方案，結(jié)合實(shí)際情況對

比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。從電機(jī)車體，最小系統(tǒng)到無線控制，紅外

線對管的自動尋跡再到紅外線自動避障和語音控制，完成各模塊設(shè)計(jì)。通過調(diào)

試檢測各模塊，得到正確的信號輸出，實(shí)現(xiàn)調(diào)試檢測各模塊，得到正確的信號

輸出，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。最后將各個(gè)模塊有效整合在一起，達(dá)到所預(yù)期的目

標(biāo)，完成最終設(shè)計(jì)與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運(yùn)轉(zhuǎn)

1.1項(xiàng)目研究的目的和意義

智能小車作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的

模式在一個(gè)環(huán)境里自動的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的

用途。智能小車能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障

功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車，遠(yuǎn)程傳輸圖像等功能。

智能小車可以分為三部分--傳感器部分、控制器部分、執(zhí)行器部分。

控制器部分:接收傳感器部分傳遞過來的信號，并根據(jù)事前寫入的決策系統(tǒng)

(軟件程序)，來決定機(jī)器人對外部信號的反應(yīng)，將控制信號發(fā)給執(zhí)行器部分。

好比人的大腦。

執(zhí)行器部分:驅(qū)動機(jī)器人做出各種行為，包括發(fā)出各種信號(點(diǎn)亮發(fā)光二極

管、發(fā)出聲音)的部分，并且可以根據(jù)控制器部分的信號調(diào)整自己的狀態(tài)。對機(jī)

器人小車來說，最基本的就是輪子。這部分就好比人的四肢一樣。傳感器部分:

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機(jī)器人用來讀取各種外部信號的傳感器，以及控制機(jī)器人行動的各種開關(guān)。好

比人的眼睛、耳朵等感覺器官。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的飛速

發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)、DVD、洗衣機(jī)、汽車等消費(fèi)類產(chǎn)品越來越呈現(xiàn)機(jī)電一體化、智

能化、小型化趨勢。各類智能化小車在市場玩具中也占一個(gè)很大的比重。根據(jù)

美國玩具協(xié)會的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近幾年來全球玩具銷售增幅與全球平均GDP增幅大

致相當(dāng)。而全球玩具市場的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大改變：傳統(tǒng)玩具的市場

比重正在逐步縮水，高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。美國玩具市場的高科

技電子玩具的年銷售額2004年較2003年增加52%，而全統(tǒng)玩具的年銷售額僅增

長3%。英國玩具零售商協(xié)會選出的2001圣誕節(jié)最受歡迎的十大玩具中，有7款

玩具配有電子元件。從這些數(shù)字可以看出，高科技含量的電子互動式玩具已經(jīng)

成為玩家行業(yè)發(fā)展的主流。

如今只是工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)電一體化和工業(yè)一體化等許多領(lǐng)域在討論

智能系統(tǒng)，人們要求系統(tǒng)變得越來越智能化。顯然傳統(tǒng)的控制觀念是無法滿足

人們的需求，而智能控制與這些傳統(tǒng)的控制有機(jī)的結(jié)合起來取長補(bǔ)短，提供整

體的優(yōu)勢更好的滿足人們的需求。隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制

技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時(shí)代。計(jì)算機(jī)控制與電子技術(shù)

融合為電子設(shè)備智能化開辟了廣闊前景。因此遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都

是非常有意義而且有很高的市場價(jià)值的。

人類的研究活動已經(jīng)擺脫了地球生活圈的束縛而廣泛地進(jìn)入外層空間和海

洋深處。對月球和太陽系其他行星的探測，對太陽系以外的宇宙進(jìn)行考察。對

數(shù)千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

正在代替人們完成這些工作。在戰(zhàn)場上的軍事活動中，在惡劣環(huán)境條件下的生

產(chǎn)勞動中，凡不宜由人直接承擔(dān)的任務(wù)，均可由自動控制系統(tǒng)代替，如智能小

車可以適應(yīng)不同環(huán)境、不同溫、濕度等條件的影響，完成危險(xiǎn)地段、人類無法

介入等特殊情況下的任務(wù)。高科技自動控制系統(tǒng)及裝置已日益成為現(xiàn)代社會活

動中離不開的自動智能設(shè)備。

1.2智能小車的現(xiàn)狀及本項(xiàng)目的任務(wù)

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也越來越受人關(guān)注，全國電子

科技大賽和省內(nèi)電子科技大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高

校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x重大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景

下提出的。本設(shè)計(jì)采用了比較先進(jìn)的C51為控制核心，C51采用CHOMS工藝，功

耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)械等許多方

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面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到

了超聲波傳感器進(jìn)行檢測。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際想結(jié)合，顯示意義很強(qiáng)。隨著計(jì)

算機(jī)和智能技術(shù)的發(fā)展，研制智能小車大致經(jīng)過三代的演變：

第一代是可編程的示教再現(xiàn)型智能小車。目前己經(jīng)普及化，它是依靠人們

給子程序，能重復(fù)進(jìn)行多種操作的系統(tǒng)。由于其不具有傳感器的反饋信息，因

此不能在作業(yè)過程中從外界不斷獲取信息，來改善其自身的行動品質(zhì)，故其應(yīng)

用范圍和精度受到限制氣

第二代是具有一定感覺功能和自適應(yīng)能力的離線編程智能小車。此種機(jī)器

人配備了簡單的內(nèi)、外部傳感器，能對自身的實(shí)際位置、方向等進(jìn)行測量，能

通過“視覺”、"觸覺"等傳感能力對外部環(huán)境進(jìn)行實(shí)際探測，從而由這些反饋

信息在事先編好的算法和程序指導(dǎo)下對操作過程進(jìn)行調(diào)整。它與這幾年迅速發(fā)

展起來的傳感器、微機(jī)技術(shù)和仿生學(xué)、控制理論等有密切關(guān)系。

第三代智能小車是能感知外界環(huán)境與對象物，并具有對復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確

處理，對自己行為做出自主決策能力的智能小車。這種智能小車裝有多種傳感

器，并能將多種傳感器探測到的信息進(jìn)行“融合”（多傳感器的信息融合）并

做出相應(yīng)決策，自主完成某一項(xiàng)任務(wù)。它能有效地適應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強(qiáng)

自適應(yīng)能力，是具有自學(xué)習(xí)和自主決策功能的智能機(jī)器人。

在國內(nèi)，吉林大學(xué)（原吉林工業(yè)大學(xué)）1992年起開始智能車輛方面的研究，

先后開發(fā)岀4種型號智能車輛，其中JUTIV-3型為實(shí)用型視覺導(dǎo)航車，己投入

工廠進(jìn)行測試，現(xiàn)正進(jìn)行商品化開發(fā)。JUTIV-4型高速智能車輛己完成整車安裝

調(diào)試，其無人駕駛視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)速度在50km/h以上，裝備有世界先進(jìn)水平

的3D激光成像儀，利用多傳感器信息融合、人工智能、最優(yōu)控制理論，深入研

究在非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下的路徑識別和跟蹤、安全車距保持、換道超車等技術(shù)

叫

在外國，在1994年，由奔馳汽車公司與UBM合作開發(fā)的第二代維塔

（VITA）智能車輛。在這些智能車輛系統(tǒng)中最引人注目的進(jìn)展是Tuansputeus

處理器的大規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動超車。同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)擁有不同焦距的攝像

機(jī)跟蹤各自目標(biāo)、分工協(xié)作。通過使用廣角攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)道路大范圍檢測，障礙

物檢測利用具有高分辨率的短焦攝像機(jī)來解決叫

近年來，智能行走機(jī)器人的研究呈現(xiàn)一些新的特點(diǎn)。首先，隨著計(jì)算機(jī)硬

件技術(shù)的提高，硬件結(jié)構(gòu)由最初的專用板卡或芯片逐漸向通用板卡或芯片過渡，

為了提高運(yùn)算速度，出現(xiàn)了專用的運(yùn)算指令。其次，在控制系統(tǒng)方面，隨著網(wǎng)

絡(luò)傳輸速度的提高，出現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸信號控制的機(jī)器人，而不再是以往一

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成不變的“單機(jī)式”控制模式。最后，機(jī)器人的控制算法的和魯棒性成為研究

的一個(gè)重點(diǎn)。

目前智能行走機(jī)器人、智能小車的研究正向復(fù)雜型、智能型、自主型發(fā)展，

智能車與人類生活聯(lián)系得越來越緊密。作為現(xiàn)代機(jī)器人中一個(gè)重要分支的移動

式機(jī)器人是一個(gè)相當(dāng)活躍的研究領(lǐng)域。

本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)加電機(jī)驅(qū)動電路和紅外遙控及循跡模塊還有紅

外接收一體化傳感器設(shè)計(jì)而成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用紅外遙控器控制

小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、啟動和停止。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1STC89C52單片機(jī)

STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單

片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周

期可以任意選擇。

下圖為STC89C52RC引腳圖如圖2-1所示。

圖2-1STC89C52單片機(jī)

STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單

片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周

期可以任意選擇。

下圖為STC89C52RC引腳圖。

（1）主要特性：

增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，

指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.

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工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）

工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可

達(dá)48MHz

用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)

片上集成512字節(jié)RAM

通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口

是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需

加上拉電阻。

ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用

仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成

一片

具有EEPROM功能

具有看門狗功能

共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2

外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部

中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒

通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART

工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）

PDIP封裝

STC89C52RC單片機(jī)的工作模式

掉電模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行

原程序

空閑模式：典型功耗2mA

正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA

掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)

備

（2）STC89C52RC引腳功能說明：

VCC（40引腳）：電源電壓

VSS（20引腳）：接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O

口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動8個(gè)TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時(shí)，

可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也可以提供低8

位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在FlashROM

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編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，

要求外接上拉電阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙

向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。

對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。

P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一

個(gè)電流（）。

此外，P1.0和P1.1還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入

（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體參見下表：

在對FlashROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1接收低8位地址。

表2-1P1.0和P1.1引腳復(fù)用功能

引腳號功能特性

P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出

P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位

雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸

入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸

入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的

引腳會輸出一個(gè)電流（）。

在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX@DPTR”

指令）時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX

@R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器

的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會改變。

在對FlashROM編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。

P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙

向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。

對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。

P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸

入一個(gè)電流（）。

在對FlashROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號。

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P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示：

表2-2P3口引腳復(fù)用功能

引腳號復(fù)用功能

P3.0RXD（串行輸入口）

P3.1TXD（串行輸出口）

P3.2（外部中斷0）

P3.3（外部中斷1）

P3.4T0（定時(shí)器0的外部輸入）

P3.5T1（定時(shí)器1的外部輸入）

P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，

用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST引腳輸出96個(gè)晶

振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無

效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。

ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖

存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。

在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部

定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE脈沖

將會跳過。

如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。

這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉

高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處

于外部執(zhí)行模式下無效。

（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。

當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，

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而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將不被激活。

/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH

的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位RES

ET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP

電壓。

XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。

XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。

2.2特殊功能寄存器電路設(shè)計(jì)

在STC89C52RC片內(nèi)存儲器中，80H～FFH共128個(gè)單元位特殊功能寄存器

（SFR），SFR的地址空間。

并非所有的地址都被定義，從80H～FFH共128個(gè)字節(jié)只有一部分被定義。

還有相當(dāng)一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將

不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將“1”寫入未定義的單元，由于這些單

元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總

是“0”。

STC89C52RC除了有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1之外，還增加了一

個(gè)一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CON和T2MOD。

定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。通過設(shè)置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2

位，可將其作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。定時(shí)器2有3種操作模式：捕獲、自動重新

裝載（遞增或遞減計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器，這3種模式由T2CON中的位進(jìn)行選

擇。

2.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

時(shí)鐘電路就是產(chǎn)生像時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)部有

一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器，振蕩器產(chǎn)生的信號送到CPU，作

為CPU的時(shí)鐘信號。驅(qū)動CPU產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機(jī)器周期。引腳XTAL1和

XTAL2是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶

體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。

2.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)。

并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者

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發(fā)生故障后都要復(fù)位。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片的施

密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后。如果RST引

腳有高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)．則CPU就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)

復(fù)位。

復(fù)位電路由兩部分組成，電容和電阻。當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)VCC上電壓從無到有

在RESET處會先處于高電平一段時(shí)間，然后由于該點(diǎn)通過電阻接地則RESET該

點(diǎn)的電平會逐漸的改變?yōu)榈碗娖?，從而使得單片機(jī)復(fù)位口電平從1到0，達(dá)到給

單片機(jī)復(fù)位的功能。

上電復(fù)位：上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RST端為高電

平，自動復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相

當(dāng)于開路，RST端為低電平，程序正常運(yùn)行。

手動復(fù)位：首先經(jīng)過上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時(shí)，RST直接與VCC相連，為高

電平形成復(fù)位，同時(shí)電解電容被短路放電；按鍵松開時(shí)，VCC對電容充電，充電

電流在電阻上，RST依然為高電平，仍然是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路，

RST為低電平，正常工作。

3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

3.1電源模塊

本設(shè)計(jì)需要5V電源為整個(gè)系統(tǒng)供電，電源模塊以芯片LM7805為核心設(shè)計(jì)

輸出+5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。

該電源模塊是有電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成。電

源變壓器將交流220V變成9V左右交流電壓，然后通過整流橋?qū)⒔涣麟娮優(yōu)槊}

沖的直流電壓。由于此脈沖直流電壓還包含較大的紋波，必須通過濾波電路加

以濾波，C31\C14分別為輸入端和輸出端濾波電容，并利用三端穩(wěn)壓集成芯片LM

7805進(jìn)行穩(wěn)壓，當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。

具體電路如下圖3-1所示：

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圖3-1電

源模塊

3.2電機(jī)驅(qū)動模塊

采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動的電路

結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路。用單片

機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。

這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了

簡單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一

種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，因此選用L298。

這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能

承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

圖3-2電機(jī)驅(qū)動模塊

3.3循跡模塊

小車循跡，我們通常采用紅外線檢測的方法，紅外線檢測是通過黑色和白

色對紅外線的吸收效果不同，當(dāng)紅外線光射到白色底盤時(shí)，會發(fā)生漫反射到智

能車的接受管上。

而射到黑線則會被吸收不會產(chǎn)生發(fā)射，智能車紅外接收管就接受不到。故

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整個(gè)智能車通過紅外接收管是否接受到紅外線來判斷黑線和白線，從而實(shí)現(xiàn)循

跡。但需要注意的是，紅外傳感器的檢測距離有限，一般在3CM之間。紅外光

電傳感器由1個(gè)紅外線發(fā)射管（發(fā)射器）和一個(gè)光電二極管（接收器）所組成。

本次設(shè)計(jì)，紅外光電接收器我們采用的是ST188，其實(shí)發(fā)射紅外光電二極管

和高靈敏度光電晶體管構(gòu)成，它使用的非接觸式檢測方式，且檢測距離范圍較

大，一般為4~13mm。循跡傳感器紅外光電對管ST188實(shí)物圖如圖3-3所示：

圖3-3循跡模塊

4軟件編程

4.1軟件調(diào)試平臺

KeilforC51是美國keilSoftware公司的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。在功能上、

結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上，相比與匯編，C語言都具有明顯的優(yōu)勢，故易學(xué)

易用，在國內(nèi)外得到廣泛使用。Keil提供了一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境，其中包括C

編碼器、宏匯編器、鏈接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器，通過一個(gè)

集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。如果你用C語言編程，那么Keil將是你

最好的選擇，即使不用C語言而選用匯編語言編程，其易于使用的軟件真環(huán)境

以及強(qiáng)大的綜合調(diào)試工具也會使你事半功倍。

C51開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件。一般，我們通過機(jī)器匯編，

把我們寫的源程序變成為C51可以執(zhí)行的機(jī)器碼。此外還有一種較為繁瑣的方

法，那就是手工匯編。伴隨著C51開發(fā)技術(shù)的不斷提升，現(xiàn)在已不再使用匯編

語言來開發(fā)，而是開始使用高級語言來開發(fā)。目前，針對最流行C51開發(fā)項(xiàng)目，

研發(fā)出了keilfor51軟件平臺和支持在線調(diào)試的串口繞寫。

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4.2主程序流程圖

本智能小車通過實(shí)時(shí)檢測各個(gè)模塊傳感器的輸入信號，利用紅外對管檢測

黑線實(shí)現(xiàn)循跡，通過光電傳感器實(shí)現(xiàn)避障，把所有采集到的信息送到主處理器，

讓小車做出正確的行駛路線。小車的啟動與停止，均采用了聲控模塊，實(shí)現(xiàn)對

小車的聲音控制，其程序流程圖如下4-1所示：

圖4-1主程序流程圖

4.3FlyMcu程序燒錄軟件介紹

F1yMcu是非常好用的單片機(jī)燒錄程序軟件，對于我們來時(shí)很實(shí)用，它支持

編程、校驗(yàn)，還可以使用連續(xù)燒錄，波特率最好不要超過115200，不然容易燒

錄失敗。

1.點(diǎn)擊F1yMcu.exe配置界面，連接串口后選擇合適的波特率。

2.選擇已經(jīng)編輯好的程序代碼，選中其生成的hex的文件。.

3.選擇文件后，點(diǎn)擊編輯就可以下載到產(chǎn)品中了

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附錄1產(chǎn)品實(shí)物圖

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附錄2原理圖

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附錄3PCB圖

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附錄4程序代碼

1.定義頭文件，如#include<reg52.h>；

2.對單片機(jī)引腳進(jìn)行定義，定義方式如：sbitrs=P2^0;；

3.對程序所用變量進(jìn)行定義，如unsignedinti;可賦值；

4.當(dāng)單片機(jī)接收到電機(jī)驅(qū)動信號時(shí)，根據(jù)所需功能程序設(shè)計(jì)如下：

while(1)

{

if(KEY1==0)//左右電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)

{

IN1=0;//右電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)IN2=1;

IN3=0;//左電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)IN4=1;

}

if(KEY2==0)//左右電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù){

IN1=1;//右電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)IN2=0;

IN3=1;//左電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)IN4=0;

}

if(KEY3==0)//左轉(zhuǎn)函數(shù)

{

IN1=1;//右電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)IN2=0;

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IN3=1;//左電機(jī)停止函數(shù)IN4=1;

}

if(KEY4==0)//右轉(zhuǎn)函數(shù)

{

IN1=1;//右電機(jī)停止函數(shù)IN2=1;

IN3=1;//左電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)IN4=0;

}

if(KEY5==0)//停止函數(shù)

{

IN1=1;//右電機(jī)停止函數(shù)

IN2=1;

IN3=1;//左電機(jī)停止函數(shù)

IN4=1;

}

}

IN1和IN2分別控制小車右邊電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，IN3和IN4分別控制

左邊電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。通過左右電機(jī)的正反轉(zhuǎn)配合執(zhí)行，控制小車的前進(jìn)、

后退、左右轉(zhuǎn)和停止。當(dāng)IN1=1，IN2=0，IN3=1，IN4=0時(shí)，小車前進(jìn)；

當(dāng)IN1=0，IN2=1，IN3=0，IN4=1時(shí)，小車后退；當(dāng)IN1=1，IN2=0，

IN3=1，IN4=1時(shí)，小車向左轉(zhuǎn)；當(dāng)IN1=1,IN2=1，IN3=1，IN4=0時(shí)，

小車向右轉(zhuǎn)；當(dāng)IN1=1，IN2=1，IN3=1，IN4=1時(shí)，小車停止。

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主程序

#include<reg52.h>

#include"bst_car.h"

#defineImax14000//此處為晶振為11.0592時(shí)的取值,

#defineImin8000//如用其它頻率的晶振時(shí),

#defineInum11450//要改變相應(yīng)的取值。

#defineInum2700

#defineInum33000

unsignedcharf=0;

unsignedcharIm[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};

unsignedcharshow[2]={0,0};

unsignedlongm,Tc;

unsignedcharIrOK;

/************************************************************

************/

//延時(shí)函數(shù)

voiddelay(unsignedintk)

{

unsignedintx,y;

for(x=0;x<k;x++)

18

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for(y=0;y<2000;y++);

}

/************************************************************

************/

//外部中斷解碼程序

voidintersvr0(void)interrupt1using1

{

Tc=TH0*256+TL0;//提取中斷時(shí)間間隔

時(shí)長

TH0=0;

TL0=0;//定時(shí)中斷重新置零

if((Tc>Imin)&&(Tc<Imax))

{

m=0;

f=1;

return;

}//找到啟始碼

if(f==1)

{

if(Tc>Inum1&&Tc<Inum3)

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{

Im[m/8]=Im[m/8]>>1|0x80;m++;

}

if(Tc>Inum2&&Tc<Inum1)

{

Im[m/8]=Im[m/8]>>1;m++;//取碼

}

if(m==32)

{

m=0;

f=0;

if(Im[2]==~Im[3])

{

IrOK=1;

}

elseIrOK=0;//取碼完成后判斷讀碼是否正確

}

//準(zhǔn)備讀下一碼

}

}

20

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/************************************************************

************/

//全速前進(jìn)

voidrun(void)

{

Left_moto_go;//左電機(jī)往前走

Right_moto_go;//右電機(jī)往前走

}

//全速后退

voidbackrun(void)

{

Left_moto_back;//左電機(jī)后退

Right_moto_back;//右電機(jī)后退

}

//右轉(zhuǎn)

voidrightrun(void)

{

Left_moto_go;//左電機(jī)前進(jìn)

Right_moto_Stop;//右電機(jī)停止

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}

//左轉(zhuǎn)

voidleftrun(void)

{

Left_moto_Stop;//左電機(jī)停止

Right_moto_go;//右電機(jī)前進(jìn)

}

//STOP

voidstoprun(void)

{

Left_moto_Stop;//左電機(jī)停止

Right_moto_Stop;//右電機(jī)停止

}

/************************************************************

*********/

/*--主函數(shù)--*/

voidmain(void)

{

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