毕业设计（论文）寻迹控温智能小车

《毕业设计（论文）寻迹控温智能小车》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）寻迹控温智能小车（26页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、徐州师范大学单片机培训班毕业论文 第一章 绪论1.1课题背景我国的货车的发展已有几十年的历史了，随着要求越来越多、越来越经济化，比如南方的水果要运往北方，还有工厂里面的货物流通对时间对温度都有要求，倘若忽略时间的影响，那就可能有很大的损失，浪费大量资源。所以我们很有必要对车里的运货仓实行温度监控，来避免不必要的资源流失。在如今的工厂里都实施自动化系统来节省大量的人力资源，未来的发展趋势是沿着人性化的方向前进的，工厂自动化系统会在未来得到更加的重视和发展。1.2研究的目的通过本次的设计，熟悉红外对管、L298N驱动芯片，熟悉汇编语言编译环境，进一步熟悉单片机各端口的特性和作用，减速电机的应用。1

2、.3文章的结构在下面的章节中对电路设计的方案、单片机及其部分芯片的基本原理、硬件的组装、电路的调试与测试、程序的编写做了详细的阐述。在电路方面讨论了多组方案，对于方案的可行性进行了论证；在基本原理中对AT89S51单片机、L298N芯片等进行分析；电路的测试主要对硬件组装的成品进行通电检测，调试硬件电路解决问题，最后对部分外文资料进行翻译工作。第二章模块方案设计比较与论证根据设计要求，本系统主要由控制器模块、电源模块、循迹传感器模块、减速电机及其驱动芯片L298N等模块构成。为较好的实现各模块的功能，分别选择了几种方案并分别进行了论证。2.1 车体设计方案方案1：自己制作电动车。一般的说来，自

3、己制作的车体比较粗糙，对于白色基板上的道路面行驶，车身重量以及平衡都要有精确的测量，而且也要控制好小车行驶的路线和转弯的力矩及角度，这些都比较难以实现，所以此方案不妥。方案2：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮。我们可以保留左右两轮转动动轴，并改换转轴力矩大的电机来精确调节转弯角度，采取保留后方向轮，并使用直流电机进行驱动的方案。玩具电动车具有如下优点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需电路的安装十分方便，看起来也比较美观。其次，玩具电动车是依靠电机与相关齿轮一起驱动，能适应题目中小车准确前进、后退、转弯的要求，而且这种电动车一般价格适中，则此方案较好。基于以上

4、分析，我们选择了方案2。2.2 电机模块方案方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。经综合比较考虑，我们放弃了此方案。方案 2：直流电机。直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的

5、占空比实现对电机转速的调节。基于以上分析，我们选择了方案2，使用直流电机作为电动车的驱动电机。2.3 电机驱动模块方案 方案1：用分立元件构成电机驱动电路。由分立元件构成电路，结构简单，价格低廉，在实际中被广泛应用。但是这种电路工作性能不够稳定。因此放弃了此方案。方案 2：采用SM6135W电机遥控驱动模块。SM6135W是专为遥控车设计的大规模集成电路。能实现前进、后退、向右、向左、加速五个功能，但是其采用的是编码输入控制，而不是电平控制，这样在程序中实现比较麻烦，而且该电机模块价格比较高。方案3：采用电机驱动芯片L298N。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电

6、机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。 表2-1 L298N的引脚和输出引脚的逻辑关系EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同IN2（IN4） 同IN2（IN4） 快速停止 L X X 停止 基于以上分析，我们选择了方案3，用L298N来做为电机的驱动芯片。2.4 寻迹传感器选择方案方案1：采用发光二极管+光敏电阻

7、，该方案缺点：易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况均对检测效果产生直接影响。克服此缺点的方法：采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗。并且这种方案受光照影响很大，不能稳定的工作。因此我们考虑其它更稳定的方案。方案2：用红外发射器和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管接收到反射回来的光线则检测出白线继而输出低电平；若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样组装的寻迹传感器基本能够满足要求。由于采用带有交流分量的调

8、制信号，则可大幅度减少外界的干扰；此外红外发射接收管的工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大（50100mA）（ST-188允许的最大输入电流为50mA），则大大提高了信噪比。此种测试方案反应速度大约在5us。方案3：采用CCD传感器，此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应，但它存在信息处理满，实时性差等缺点，因此若采用CCD传感器，无疑会加重单片机的处理负担，不利于实现更好的控制策略。根据以上分析我们采用方案2。2.5 控制器模块选择方案 方案1：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体

9、积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑放弃了此方案。方案2：采用凌阳公司的SPCE061A小板作为主控制芯片，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高，尤其适用于语音处理和识别等领域。而且可以采用凌阳的小车模组，可以很快的完成其基本功能，但是用该小板存在在一定的局限性，较难扩张功能，而且各个模块的拼凑，没有比集成在一块板的稳定性高。方案3

10、：采用AT89S51作为主控制芯片，该芯片是一个低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含有4K Bytes ISP（Insystem programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。基于以上分析，我们选择了方案3，采用AT89S51作为电动车的主控制芯片。2.6电源模块选择方案在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L

11、298N芯片的电源5V和电机的电源715V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。方案1：用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。这种接法比较简单，但小车的电路功耗过大会导致后轮电机动力不足。方案2：采用双电源。为了确保单片机控制部分和后轮电机驱动的部分的电压不会互相影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来，即用6节干电池7.2V来驱动电机芯片，然后用7805稳压管来稳成5V供给单片机，后轮电机的电源用3V供电，这样有助于消除电机干扰，提高系统的稳定性。基于以上分析，我们选择了方案2。2.7温度传感器的选择方案考虑到用温度传感器

12、。在单片机电路设计，大都使用传感器，所以这是非常容易想到的。对于温度传感器的选择，我做了以下三种比较：方案1 采用红外温度传感器MLX90615ESG-DAA。MLX90615在信号调节芯片中使用了先进的低噪音放大器，一枚16-bit ADC以及功能强大的DSP元件。温度计能适应从-40C到85C的广泛工作温度范围。但此芯片易于损坏，故不选用。方案2 采用温度传感器铂电阻Pt1000。铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，他能用作工业测温元件，且此元件线性较好。在0 100时最大非线性偏差小于0.5铂热电阻与温度的关系是，Rt=R0(1+At+Bt*t)；其中Rt是温度为t摄氏度时

13、的电阻；R0是温度为0时电阻；t为任意温度值，A、B为温度系数。但其成本太贵，不适合做普通设计。方案3 采用DS18B20温度传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理，且硬件电路简单，支持多点测温。 基于以上分析，选择方案32.8显示器件的选择方案1采用LCD液晶显示器。LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。虽然使用较为方

14、便，但是价钱较贵，且显示的不鲜艳。所以放弃此方案。方案2采用LED数码管。LED数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。LED数码管是一类显示屏。通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮。从而显示出数字 数码管能够显示时间、日期、温度、等所有可用数字表示的参数。而且工作电低，显示简单明了。基于以上分析，选择方案2。2.9 最终方案 经过反复论证，我最终确定了如下方案：1、 车体用购买的玩具小车。2、 采用AT89S51单片机作为主控制器。3、 红外对管寻迹。4、 采用直流电机，芯片L298N作为电机驱动。5、 12V的电源供电，通过7805的变换后为单片机、传感器和电机供电。2

15、.10 自动循迹小车结构方案图单片机控制模块（AT89S51）电机驱动模块（L298N）红外循迹模块（检测白带） 图2-1 寻迹小车结构方框图 第三章 硬件电路的设计硬件电路是实现整个设计的主体部分，以下主要是硬件的各个部分进行介绍。3.1 控制器的设计AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000此的Flash 只读程序存储器。 AT89S51具有如下的特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/

16、输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51 设计和配置了振荡频率可为0Hz 并可以通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP、和PLCC等三种封装形式，以适应不同的产品的需求。各引脚功能：Vcc：接+5V电压。Vss：接地。XTAL1：接外部晶振的一个引脚，在单片机的内部，它是一个反相放大器的输入端，此反相放

17、大器构成了片内振荡器。XTAL2：接外部晶体的另一个引脚，在单片机的内部，它是反相放大器的输出端，输入到内部时钟发生器。当使用外部振荡器时，XTAL1接地，XTAL2接收振荡器信号。I/O：P0、P1、P2、P3，共32根P0口，8位、漏极开路的双向I/O口；P1口，8位、准双向I/O口，内部含有上拉电阻；P2口，8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路；P3口，8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。控制线：共4根RST：复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上作用两个周期以上的高

18、电平，便可复位器件。当AT89S51内部看门狗定时器溢出时，该引脚将输出98个振荡周期的高电平。EA/Vpp：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。当EA/接地时，CPU只执行片外存储器中的程序；当EA/接Vcc时，CPU首先执行片内程序存储器中的程序（0000H0FFFH），然后自动转向执行片外程序存储器中的程序（1000HFFFFH）。如果程序锁定位LB1被编程（P），那么EA/值将在复位时由片内锁存。在与Flash并行编程/校验期间，该引脚施加12V的编程电压Vpp。ALEPROG/：地址锁存允许信号输出。在CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时，ALE提供一个地址锁存信号，将低8

19、位地址锁存在片外锁存器中。在与Flash并行编程/校验期间，该引脚也是编程负脉冲的输入端。在正常操作状态下，该引脚端口输出恒定频率的脉冲。其频率为晶振频率的1/6，可用作外部定时或其他触发信号。如果需要，可通过SFR的第0位置禁止ALE操作，但ALE的禁止位不影响对外部存储器的访问。PSEN/：片外程序存储器选通信号，低电平有效。当AT89S51执行来自外部程序存储器的指令代码时，PSEN/每个机器周期两次有效。在访问外部数据存储器时，PSEN/无效。3.1.1 AT89S51 单片机的基本结构如图31 所示为AT89S51 单片机的基本结构框图，它由8个部件组成，即中央处理器（CPU）、片内

20、数据存储器（RAM）、片内程序存储器(ROM)、输入输出接口（I/O口、分为P0口、P1口、P2口、和P3口）、可编程串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。各部分通过内部总线相连。其基本结构依然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上，却采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。ROMP2口P0口RAM微处理器（运算部件）控制部件B定时/计数器P3口中断系统P1口 特殊功能寄存器（SFR）串行口 图3-1 AT89S51 基本结构框图如图3-2 所示为AT89S51 单片机的引脚图： 图3-2 AT89S51引脚图3.2 电机驱动电路设计本小车采用的电机是直流电机

21、，考虑到小车必须能够作出前进、转向、停止等灵活的动作，在左右两主动轮分别通过一个电机分别进行控制。当左轮电机旋转右轮电机停止时小车向右转，反之则向左转。通过驱动芯片L298N的输出来达到控制电机的转速的目的。3.2.1 电机驱动芯片L298N是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机或一个两相步进电机。L298驱动芯片输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。它可接受标准TTL逻辑电平信号Vss，Vss可接收4.5-7V电压。4

22、脚Vs接电压，Vs电压范围为+2.5V-46V。输出电流可达2.5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298N可驱动2个电动机，OUT1,OUT2和OUT3,OUT4之间分别接电动机，5（IN1），7(IN2)，10(IN3)，12(IN4)脚接输入控制电平，控制电机的正反转，这四个引脚输入PWM脉冲，假设IN1输入以个PWM脉冲，IN2输入与IN1相反的PWM脉冲电机正转，相反的PWM可以由程序设置或者在IN2的输入前加一个反相器也可实现，建议使用程序设置方便简单，以减少硬件电路避免出现更多的问题，若要实现电机的反转，则IN1、

23、IN2输入与正转相反的脉冲可实现，EN1、EN2接控制使能端，控制电机的停转。当使能端为低电平时芯片不会工作。L298N引脚说明如表3-1所列。 表3-1 引脚说明管脚名称 功能6，11 ENA,ENB电机控制使能端5,7,10,12 IN1IN4 控制输入2，3，13，14 OUT1OUT4 驱动输出8 GND 接地4，9 VS-VSS 电源逻辑功能如表3-1所列。 表3-2 L298N逻辑功能表ENA (B)IN1(IN3)IN2(IN4)电机运行情况HHL正传HLH反转HHH刹停HLL停止L任意任意停止3.3 电源电路设计任何一个电路都需要工作电源，一个电源只有输出正确的工作电压才能够使

24、电路安全地并且按照预先的方案进行工作，否则就会造成烧毁元器件或者电路不能正常工作。3.3.1 三端集成稳压器7805集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显著优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。78XX系列集成稳压器是常用的固定正确输出电压的集成稳定器，输出电压有5V，6V，9V，12V，15V，18V，24V等规格，最大输出电流为1.5A。它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。 图3-3 串联式集成稳压器内部电路方框图本次设计电路需

25、要的工作电压为5V，由于三端集成稳压器的使用十分方便，只有三个引出端：输入端、输出端和公共端，在实际应用电路中连接比较简单。所以我采用三端集成稳压器7805稳压输出的方式为电路提供安全的工作电压。7805的1脚为输入端，2脚为接地端，3脚为输出端。根据7805的工作条件，本次设计采用的是8节1.5V电池串联作为输入电压，而7805的输出正好符合电路的安全工作电压。三端集成稳压器7805的主要参数：输入电压为10V，输出电压为5V还包括电压调整率，电流调整率，最小压差，输出噪声，输出电阻，峰值电流和输出温漂。框图如图3-4所示。 输入 17805 输出 3 接地 2图3-4 7805框图 3.3

26、.2 电源电路的原理图根据电源电路的工作要求在电路的输出端加入的电容为滤波电容，作用为滤出电源中的高频和低频干扰。电路中的发光管为电源指示灯，以显示电源部分是否有电压输出。电路中的滤波电容C2是当负载电流突变时，为改善电源的动态特性而设的，取值约为100470uF。C1为电解电容。在结构上，它们是由两个电容极板中间加绝缘介质卷绕而成的。因此，对电源中的高频分量，电解电容均含有电感，而集成稳压器内部带有负反馈，可能会使稳压器的输出端产生有害振荡。C2正是为抑制这种振荡或消除电网串入的高频干扰而设置的，通常C2取值为0.10.33uF。D7为电源指示灯。电路如图3-5 所示。 图3-5 电源电路

27、3.4寻迹电路设计这里的循迹是指小车在绿地毯上循白线走，通常采取的方法是红外探测法。 红外探测法，即用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色布条时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接受；如果遇到黑色则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测距离有限，一般最大不应超过3cm。3.4.1 LM339集成芯片LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V

28、，双电源电压为1V-18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，外型及管脚排列如图。由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入

29、端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉

30、电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。 LM339可构成 单限比较器、 迟滞比较器 、双限比较器（窗口比较器） 、振荡器等。 LM339还可以组成高压数字逻辑门电路，并可直接与TTL、CMOS电路接口。LM339的特点和一些参数1）电压失调小，一般是2mV； 2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v； 3）他对比较信号源的内阻限制很宽； 4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V； 5）输出端电位可灵活方便地选用。 6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc； 图3-6 LM339功能框图 3.4.2 寻迹电路设计循迹电路采用红外对

31、管与LM339进行搭配使用。电路图如图3-7： 至单片机 图3-7 寻迹电路 3.5 温度传感器DS18B20简介本设计系统中的温度采集器采用DS18B20芯片。（1）DS18B20的性能特点DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；零待机功耗；温

32、度以9或12位数字；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。（2）DS18B20的内部结构DS18B20采用脚PR35封装或8脚SOIC封装。64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。（3）DS18B20测温原理如图所示，器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计

33、数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。斜率累加器计数比较器预置低温度系数振荡器高温度系数振荡器减法计数器1减法计数器2减到0减到0预置温度寄存器斜率累加器计数比较器预置 图 DS18B20测温原理 第四章 程序设计软件与硬件是密不可分的，系统能否完成所有的指示，都是需要靠软件来对硬件进行控制，使其发挥出各自的功能。软件设计是与硬件同等重要的部分，两者缺一不可。4.1 整体系统程序流程4.1.1 寻迹控温智能小车的程序流程图 图4 系统程序流程图 4.2 系统程序的设计4.2.1 汇编语言程序设计步骤51单片机所能执行的指令的集合就是它的指令

34、系统，指令常以其英文名称或缩写形式来作为助记符形式表示的指令是汇编语言。此系统软件采用51汇编语言，汇编语言是单片机提供给用户的最快、最有效的语言，也是能利用单片机所有硬件特性并能直接控制硬件的编程语言。用汇编语言编写的程序效率高，占用的存储空间小，运行速度快，因此用汇编语言能编写出最优化的程序。汇编语言程序设计的步骤主要分为以下几个步：（1）分析问题，确定算法首先对需要解决的问题进行具体的分析。本次设计就要考虑解决问题的任务是什么？工作过程是什么？小汽车在行驶过程中对速度方面的要求是什么？找出合理的方法去解决这些问题。（2）根据算法，画出程序流程图画程序流程图可以把算法和解决问题的步骤逐步具

35、体化。通过程序流程图，把程序中具有一定功能的各部分有机地联系起来，从而使人们能够抓住程序的基本线索，对全局有完整的了解。（3）编写程序根据程序流程图所表示的算法和步骤，选择适当的指令排列起来，构成一个有机的整体，即程序。我们在编写程序时应注意所编程序的可读性和正确性，养成在程序的适当位置加上注释的好习惯。（4）上机调试上机调试可以验证程序的正确性。任何程序编写完后总难免有缺点和错误，只有上机调试和运行才能比较容易发现和纠正它们。 第5章 硬件的组装与系统调试 整机焊接完毕，首先要对硬件进行检查，检查连线是否有误，再逐步对各单元进行调试，首先烧入电机控制小程序，控制电机正反转，停止均正常。说明电

36、机及驱动电路无误。5.1 元件的检测与辨别方法5.1.1 发光二级管的简易测量1.判别管脚正、负级将红黑表笔分别接两管脚，灯亮的那次黑表笔对应为正极（原因：万用表内电源与发光二极管构成回路使发光二极管发光）。另外，新发光二极管可根据长正负短原则判定。2.判别发光二极管好坏：用黑表笔接发光二极管的正极，红表笔接负极，若发光说明是好的。5.1.2 电阻的检测1看电阻的引线有无折断或外壳烧焦等现象。2选择合适的量程，用万用表的欧姆档，使指针在表盘的中间位置。在路测量，当测量值远大于标称值，则可判断电阻已损坏；若小于标称值，则断路检测，若测量值基本等于标称值，该电阻正常；若接近于零，电阻短路；若远小于

37、标称值，电阻损坏；若远大于标称值，电阻断路。5.1.3 电容的检测5100pf以上的电容用万用表的最高电阻档判别。5100pf以下的电容可以借助一个NPN型的三极管的放大作用测量或用电容万用表来测。将万用表的两表笔分别接在电容的两个引脚上，这时指针有一个摆动的过程；然后将两表笔对换，在进行一次测量，此时表针有一个较大的摆动过程，这是电容的充放电过程。若出现万用表的指针不摆动，电容开路；若指针向右摆动后指针不再复原，说明电容被击穿；若指针向右摆动后只有少量左回摆，说明电容漏电。5.2 整机调试5.2.1 电路的调试电路的调试成功，主要取决于我们能否把以前所学的理论知识和实践相结合起来，也是对我们

38、所学使用仪器仪表知识的检验。本次设计调试步骤如下：1调试电源电路。也是先把电源部分用面包板搭接后，接通输入的12V电压，然后用万用表的电压档测量三端集成稳压器7805的输出端，看是否为5V，如果为5V则说明该电路良好，能够为整机电路提供工作电压。2把整机电路全部搭接好后，用万用表测量各个集成块的电压供电端是否为5V。 3调试单片机的晶振电路和复位电路，在调试晶振电路时，要用到示波器。来检测该电路是否为单片机提供时钟控制信号。复位电路的检测用万用表的红表笔接到单片机的复位引脚上，黑表笔接地，然后按下复位开关，看万用表指示的电压是否为5V。5.2.2 寻迹电路的调试路面循迹，主要是靠红外对管的工作

39、，小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，靠黑线是否接受到反射的红外光来判定。设计是寻白带，当检测到白带时，输出电平为低电平，当在绿地毯上正常行驶时，则输出高电平。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定白带的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。因此，就要求对其要有很好的灵敏度，灵敏度的好坏可以直接调循迹模块上的滑动电位器，通过调整它的阻值使循迹模块拥有最好的工作状态。 结 论毕业论文是一次非常难得的理论与实际相结合的机会通过这次毕业设计我摆脱了单纯的理论指示学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际电路问题的能力，同时也提高我

40、查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，地局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。本次毕业设计在硬件采用了很多不同方面的电路，主要集中在小车上，采用了多个传感器来确定小车的状态和位置；应用了现今较为普遍，并且性能稳定的传输模块。所有模块都由单片机AT89S51进行控制，电路虽然复杂，但都实现了功能，达到了设计上所要求的所有指标。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。通过毕业设计，让我了解专业很多以前不曾注意的知识，

41、受益良多，我会把这些都牢牢记在脑中，为以后参加工作积累经验，更好的将所学知识发挥出来。 致 谢 本设计是在贺新明老师的指导下完成的，贺新民老师的讲课的严谨态度、宽以待人的工作作风让我深受感动。在两期的培训期间，我跟着贺老师学到了很多的知识，使我在单片机领域着实得到很大的提高。在毕业设计中，自己遇到了好几个弄不明白的问题，通过贺老师的指导，使问题都得以很好的解决。对于老师的帮助和指导，我表示衷心的感谢，没有老师的帮助，我是不会获得这么多的收获。同时，还感谢王玉芝老师对我们全体学员的无微不至的关怀。参考文献1 黄智伟.凌阳单片机课程设计指导.北京：航空航天大学出版社2 黄正谨，田良.电子设计竞赛赛

42、题解析.东南大学出版社3 沈任元，吴勇.数字电子技术基础.机械工业出版社4 童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京高等教育出版社5 高峰编，单片微型计算机原理与接口技术.北京科学出版社6 21IC中国电子网 7 谢自美.电子线路设计.测试（第二版）华中科技大学出版社8 新势力论坛.bbs9 万方数据资源统一服务系统 10 王艳芬，冯伟.通信电子电路实验指导.清华大学出版社 附录1 译文微控制器是一种功能的计算机上系统芯片。它包含一个处理器核心，内存和可编程输入/输出外设。微控制器包括一个集成的CPU内存和外设，能够输入和输出，它强调高集成度，相反，一个微处理器只包含一个CPU，除了通常的算术和

43、逻辑要素一般用途的微处理器，微控制器集成了更多的要素，如读写存储器的数据存储，只读存储器存储程序，快闪记忆体的永久数据存储，外设和输入/输出接口，时钟频率只有32KHz, 微处理器微操作往往以非常低的速度相比，这是足够的典型应用。他们消耗功率相对较小，一般将有能力保持功能，同时等待一个事件，如一个按钮，按下或中断，电力消耗，从而使它们适合用于低功耗和长期持久的电池应用。微控制器用于自动控制产品及设备，如汽车引擎控制系统，远程控制，办公室机器，家电，电动工具和玩具。通过降低尺寸，成本和能耗的设计相比，使用一个单独的微处理器，内存，和输入/输出设备，微控制电子控制多进程。嵌入式设计大多数的计算机系

44、统使用的是内嵌在其他机器，如汽车，电话，电器，和周边的计算机系统。这些都是所谓的嵌入式系统。虽然一些嵌入式系统是非常复杂的，很多人起码的要求，内存和程序长度，没有操作系统，软件的复杂性和低。典型的输入和输出设备包括开关，继电器，螺线管， LED的，小的或自定义LCD显示器，射频器件，传感器和温度传感器的数据，如温度，湿度，光水平等嵌入式系统通常有没有键盘，屏幕，硬盘，打印机，或其他公认的I / O设备的个人电脑，并且可能缺乏人际交往的任何种类的设备中断这是强制性的微控制器提供实时响应的事件是嵌入式系统的控制。当某些事件发生时，中断系统的信号处理器可以暂停处理目前的指令序列，并开始一个中断服务例

45、程（侦察） 。的ISR将需要执行任何处理的基础上的来源中断，然后再返回原来的指令序列。可能是设备中断源依赖，并往往包括活动，如内部定时器溢出，完成模拟向数字的转换，一个逻辑电平变化对投入，如从一个按钮被按下，和收到的数据的通信链路。凡能耗是重要的，因为在电池供电设备，中断也可能会唤醒一个微控制器由一个低功耗休眠状态的处理器是必须停止，直到做了周边活动程序单片机程序必须符合现有的片上程序存储器，因为这将是代价高昂的提供与外部系统，可扩展，记忆体。编译器和汇编语言的使用将高级语言程序到一个紧凑机器代码存储在微控制器的记忆。根据不同的设备，程式记忆体可能是永久性的，只读存储器，只能通过编程在工厂，或

46、程序存储器可外地变Flash或可擦除只读存储器。其他微控制器的功能由于嵌入式处理器通常是用来控制装置，他们有时需要接受输入的设备，他们是控制。这是目的模数转换器。由于处理器内置解释和处理的数字数据，即1和0 ，它们将无法做任何事的模拟信号可以被发送到它的设备。因此，模拟到数字转换器是用于转换传入的数据转换成某种形式的处理器可以识别。还有一个数模转换器，使处理器将数据发送到该设备是控制。此外，转换器，许多嵌入式微处理器包括各种定时器以及。其中最常见的计时器是可编程间隔定时器，或进站短。一个坑只是倒计时从一定的价值为零。一旦达到零，它发送一个中断的处理器，这表明它已经完成计票。这是非常有用的设备，

47、如恒温器，定期测试他们周围的温度，以了解他们是否需要打开空调后，取暖炉等。时间处理单元或聚氨酯短。基本上只是一个计时器，但更复杂。除了倒计时，该聚氨酯可以检测输入事件，产生的输出活动，和其他有用的行动。专用的脉冲宽度调制（ PWM ）模块可让CPU在控制功率转换器，电阻负载，电动机等，不使用大量的CPU资源，严格的定时器循环。通用异步接收/发送器（ UART接口）模块，可以接收和传输数据通过串行线很小的CPU负载。对于那些想以太网可以使用一个外部晶体半导体芯片CS8900A一样，瑞昱RTL8019 ，或Microchip的电子海图28J60 。所有这些方便的接口，低引脚数。高集成度相反，通用处

48、理器，微控制器可能无法执行一个外部地址或数据总线，因为它们整合RAM和非易失性存储器在同一个芯片上的CPU 。使用较少的引脚，该芯片可以放置在一个更小，更便宜的软件包。集成的内存和其他外围设备在一个芯片上，并测试它们作为一个单位的成本增加，芯片，但结果往往减少净成本的嵌入式系统作为一个整体。即使成本的CPU已经集成外设略高于成本的CPU +外部的外设，具有较少的芯片通常允许一个较小的和更便宜的电路板，并降低了劳动力需要组装和测试的电路板。微控制器是一个单一的积体电路，一般具有以下特点：1)中央处理单元-从小型，简单的4位处理器的复杂32 -或64位处理器2)离散输入和输出的比特率，使控制或检测

49、逻辑状态的个人封装引脚3)串行输入/输出，如串行端口（UART）4)其它串行通信接口的I2C ，串行外设接口和控制器局域网的系统互连5)外围设备，如定时器，事件计数器， PWM产生器和看门狗6)瞬间记忆体（ RAM ）的数据存储7)光盘存储器， EEPROM或快闪记忆体的程序和操作参数的存储8)时钟发生器-通常是一个石英振荡器时间晶体，谐振器或RC电路9)许多包括模拟数字转换器10)在电路编程和调试支持附录2 英文参考资料A microcontroller (also MCU or C) is a functional computer system-on-a-chip. It contain

50、s a processor core, memory, and programmable input/output peripherals.Microcontrollers include an integrated CPU, memory (a small amount of RAM, program memory, or both) and peripherals capable of input and output.It emphasizes high integration, in contrast to a microprocessor which only contains a

51、CPU (the kind used in a PC). In addition to the usual arithmetic and logic elements of a general purpose microprocessor, the microcontroller integrates additional elements such as read-write memory for data storage, read-only memory for program storage, Flash memory for permanent data storage, perip

52、herals, and input/output interfaces. At clock speeds of as little as 32KHz, microcontrollers often operate at very low speed compared to microprocessors, but this is adequate for typical applications. They consume relatively little power (milliwatts or even microwatts), and will generally have the a

53、bility to retain functionality while waiting for an event such as a button press or interrupt. Power consumption while sleeping (CPU clock and peripherals disabled) may be just nanowatts, making them ideal for low power and long lasting battery applications.Microcontrollers are used in automatically

54、 controlled products and devices, such as automobile engine control systems, remote controls, office machines, appliances, power tools, and toys. By reducing the size, cost, and power consumption compared to a design using a separate microprocessor, memory, and input/output devices, microcontrollers

55、 make it economical to electronically control many more Embedded designThe majority of computer systems in use today are embedded in other machinery, such as automobiles, telephones, appliances, and peripherals for computer systems. These are called embedded systems. While some embedded systems are

56、very sophisticated, many have minimal requirements for memory and program length, with no operating system, and low software complexity. Typical input and output devices include switches, relays, solenoids, LEDs, small or custom LCD displays, radio frequency devices, and sensors for data such as tem

57、perature, humidity, light level etc. Embedded systems usually have no keyboard, screen, disks, printers, or other recognizable I/O devices of a personal computer, and may lack human interaction devices of any kind.InterruptsIt is mandatory that microcontrollers provide real time response to events i

58、n the embedded system they are controlling. When certain events occur, an interrupt system can signal the processor to suspend processing the current instruction sequence and to begin an interrupt service routine (ISR). The ISR will perform any processing required based on the source of the interrup

59、t before returning to the original instruction sequence. Possible interrupt sources are device dependent, and often include events such as an internal timer overflow, completing an analog to digital conversion, a logic level change on an input such as from a button being pressed, and data received o

60、n a communication link. Where power consumption is important as in battery operated devices, interrupts may also wake a microcontroller from a low power sleep state where the processor is halted until required to do something by a peripheral event.ProgramsMicrocontroller programs must fit in the ava

61、ilable on-chip program memory, since it would be costly to provide a system with external, expandable, memory. Compilers and assembly language are used to turn high-level language programs into a compact machine code for storage in the microcontrollers memory. Depending on the device, the program memory may be permanent, read-only memory that can only be programmed at the factor