智能寻迹避障小车系统硬件设计(最终版)

智能寻迹小车设计与制作（硬件电路设计） 湖南信息职业技术学院信息工程系辅讲：蒲 茂主讲：雷道仲 要点 电 机 控 制 电 路 设 计 寻 迹 电 路 设 计 避 障 电 路 设 计 显 示 电 路 设 计 湖南信息职业技术学院信息工程系 根据系统设计方案可知，智能寻迹小车主要由以下几个模块电路构成 要点 声 控 电 路 设 计 报 警 电 路 设 计 LED彩 灯 控 制 电 路 设 计 系 统 整 体 电 路 设 计 系 统 整 体 原 理 介 绍 Proteus软 件 使 用 介 绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 1.1 电机控制电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 1.1.1 电机控制原理电路1.1 电 机 控 制 原 理 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 1.1.2 驱动芯片L293D工作原理1、引脚功能说明 1.2 L293D封装及引脚排列 引 脚 功 能 如 下 表 所 示 ： 湖南信息职业技术学院信息工程系 1、引脚功能说明 引 脚 名 称 引 脚 功 能2 、 7 、 1 0 、 1 5 信 号 输 入 引 脚3 、 6 、 1 1 、 1 4 信 号 输 出 引 脚 4 、 5 、 1 2 、 1 3 散 热 器 和 接 地1 、 9 信 号 使 能 控 制 脚 ， 输 入 1 ， 电 机 全 速 旋 转 ； 0 ， 停 止1 6 电 源 电 压8 电 机 驱 动 电 压 ， 用 于 调 速表 1 1 L293D引 脚 功 能 说 明 湖南信息职业技术学院信息工程系 2、内部结构图 1.3 L293D内部结构图 湖南信息职业技术学院信息工程系 3、逻辑图 1.4 L293D逻辑图 湖南信息职业技术学院信息工程系 4、真值表表 1 2 L293D真 值 表输 入 输 出YA ENH H HL H LX L Z 5、 功能描述 湖南信息职业技术学院信息工程系 L293D四 倍 高 电 流 H桥 驱 动 程 序 。 L293是 提 供 双 向 驱 动 电 流 高 达 1 A， 电 压 是 从4.5 V至 36 V的 ； L293D提 供 双 向 驱 动 电 流高 达 600毫 安 ， 电 压 是 从 4.5 V至 36 V的 。两 个 设 备 是 专 为 驱 动 等 感 性 负 载 继 电 器 ，电 磁 阀 ， 直 流 双 极 步 进 和 马 达 ， 也 可 以 给其 他 高 电 流 /高 电 压 提 供 电 源 负 载 。 兼 容 所有 的 TTL输 入 。 每 个 输 出 都 是 推 拉 式 驱 动电 路 ， 与 达 林 顿 三 极 管 和 伪 达 林 源 。 5、 功能描述 湖南信息职业技术学院信息工程系 启 用 1,2 EN驱 动 器 和 3,4 EN驱 动 器 。当 使 能 输 入 为 高 电 平 时 ， 相 关 联 的 驱 动 器被 启 用 和 他 们 的 输 出 处 于 活 动 状 态 ， 并 在其 输 入 端 的 同 相 。 当 使 能 输 入 为 低 ， 这 些驱 动 器 被 禁 用 其 输 出 关 闭 ， 在 高 阻 抗 状 态1,2EN为 1和 2的 使 能 端 （ 高 电 平 使 能 ） ；3,4EN同 理 。 用 适 当 的 数 据 输 入 端 ， 每 对驱 动 程 序 的 形 式 一 个 完 整 的 H桥 可 逆 驱 动 器适 用 于 电 磁 阀 或 电 机 应 用 。 1.1.3 直流电机H桥 驱 动 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 本 设 计 中 直 流 电 机 H桥 驱 动 电 路 由 上 述所 介 绍 的 驱 动 芯 片 L293D完 成 ， 在 L293D内部 形 成 一 个 H桥 型 的 驱 动 驱 动 电 路 ， 类 似 如图 1.5所 示 。 1.1.3 直流电机H桥 驱 动 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系1.5 H桥驱动电机电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 从 图 中 可 以 看 出 ， 其 形 状 类 似 于 字 母“ H” ， 而 作 为 负 载 的 直 流 电 机 是 像 “ 桥 ”一 样 架 在 上 面 的 ， 所 以 称 之 为 “ H 桥 驱 动” 。 4个 开 关 所 在 位 置 就 称 为 “ 桥 臂 ” 。 从 电 路 中 不 难 看 出 ， 假 设 开 关 A、 D接通 ， 电 机 为 正 向 转 动 ， 则 开 关 B、 C接 通 时， 直 流 电 机 将 反 向 转 动 。 从 而 实 现 了 电 机的 正 反 向 驱 动 。 借 助 这 4个 开 关 还 可 以 产 生电 机 的 另 外 2个 工 作 状 态 ：1.1.3 直流电机H桥 驱 动 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 （ 1） 刹 车 将 B 、 D开 关 （ 或 A、 C）接 通 ， 则 电 机 惯 性 转 动 产 生 的 电 势 将 被 短路 ， 形 成 阻 碍 运 动 的 反 电 势 ， 形 成 “ 刹 车” 作 用 。 （ 2） 惰 行 4个 开 关 全 部 断 开 ， 则 电 机惯 性 所 产 生 的 电 势 将 无 法 形 成 电 路 ， 从 而也 就 不 会 产 生 阻 碍 运 动 的 反 电 势 ， 电 机 将惯 性 转 动 较 长 时 间 。1.1.3 直流电机H桥 驱 动 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 细 分 下 来 ， 晶 体 管 有 双 极 性 和 MOS管之 分 ， 而 集 成 电 路 （ 例 如 L293D） 只 是 将它 们 集 成 而 已 ， 其 实 质 还 是 这 两 种 晶 体 管， 只 是 为 了 设 计 、 使 用 方 便 、 可 靠 而 做 成了 一 块 电 路 。 实 际 使 用 的 时 候 ， 用 分 立 元 件 制 作 H桥是 很 麻 烦 的 ， 现 在 市 面 上 有 很 多 封 装 好 的 H桥 集 成 电 路 ， 接 上 电 源 、 电 机 和 控 制 信 号就 可 以 使 用 了 ， 在 额 定 的 电 压 和 电 流 内 使用 非 常 方 便 可 靠 。 比 如 常 用 的 L293D、L298N、 TA7257P、 SN754410等 。1.1.3 直流电机H桥 驱 动 电 路 2.1 寻迹电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 2.1.1 寻迹电路原理图2.1 寻 迹 电 路 原 理 图 湖南信息职业技术学院信息工程系 本 车 红 外 对 管 设 计 是 红 外 发 射 管 一 直 发射 信 号 ， 接 收 管 时 刻 准 备 接 收 信 号 。 两 对 对 着 地 的 红 外 管 发 射 红 外 信 号 ， 信号 在 白 色 的 地 面 上 反 射 回 接 收 管 ， 通 过 接收 管 把 信 号 送 回 单 片 机 进 行 处 理 ， 完 成 相应 的 动 作 。 假 如 在 黑 色 的 地 面 上 ， 信 号 被 地 面 吸 收， 就 无 信 号 返 回 ， 单 片 机 检 测 到 无 信 号 ，根 据 程 序 也 会 做 出 相 应 的 动 作 。 2.1.2 寻迹电路原理 3.1 避障电路 湖南信息职业技术学院信息工程系 3.1.1 避障原理图 3.1 避 障 电 路 原 理 图 湖南信息职业技术学院信息工程系 避 障 电 路 由 单 片 机 、 比 较 芯 片 L393、 红 外发 射 对 管 等 元 器 件 构 成 。 电 路 工 作 过 程 如 下 ：首 先 ， 比 较 芯 片 的 2脚 为 比 较 基 准 电 压 输 入 ，该 引 脚 通 过 电 源 串 联 分 压 ， 取 得 一 个 大 约 2.5V基 准 电 压 作 为 比 较 电 压 。 比 较 芯 片 的 3脚 为 比较 电 压 的 输 入 端 ， 该 电 压 取 之 反 馈 回 来 的 红 外信 号 。 当 小 车 前 进 过 程 中 ， 前 方 无 障 碍 ， 则 红外 3.1.2 避障电路原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 接 收 管 的 阻 值 会 很 大 ， 从 而 输 出 一 个 高 电平 （ 约 5V） 给 比 较 芯 片 的 3脚 ， 这 样 经 过 比 较芯 片 的 比 较 ， 在 比 较 芯 片 的 2脚 输 出 一 个 高 电平 给 单 片 机 P3.7引 脚 。 单 片 机 根 据 接 收 到 的 电平 就 可 以 判 别 前 方 有 无 障 碍 。 当 前 方 有 障 碍 时V2的 阻 值 会 很 小 ， 输 出 低 电 平 给 比 较 芯 片 的 3脚 ， 比 较 芯 片 从 而 输 出 低 电 平 给 单 片 机 P3.7。 3.1.2 避障电路原理 4.1 显示电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 4.1.1 数码管内部结构及封装图 g f gnd a b 6 7 8 9 10 a g f b c e d h 1 2 3 4 5 e d gnd c h a b c d e f g h a b c d e f g h （ a） 引 脚 分 布 图 （ b） 共 阴 数 码 管 （ c） 共 阳 数 码 管图 4.1 八 段 数 码 管 显 示 块 湖南信息职业技术学院信息工程系 LED显 示 器 又 称 为 数 码 管 ， 它 主 要 由 8段 发 光 二 极 管 组 成 ， 如 图 4.1（ a） 所 示 。图 4.1（ a） 中 ， a g为 数 字 或 字 符 显 示 段， h段 为 小 数 点 显 示 ， 通 过 a g为 7个 发 光段 的 不 同 组 合 ， 可 以 显 示 0 9和 A F共 16个 数 字 和 字 母 。 例 如 ， 当 a、 b、 g、 e、 d段 亮 时 ， 显 示 数 字 “ 2” ， 当 a、 f、 e、 g段亮 时 ， 则 显 示 字 母 “ F” 。 4.1.2 数码管显示工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 LED可 以 分 为 共 阴 极 和 共 阳 极 两 种 结 构， 如 图 4.1（ b） 和 （ c） 所 示 。 其 中 图 （ b）为 共 阴 极 结 构 。 即 把 8个 发 光 二 极 管 阴 极 连 在一 起 。 这 时 如 果 需 要 点 亮 a g中 的 任 何 一 盏灯 ， 则 只 需 要 在 相 应 端 输 入 高 电 平 即 可 ； 输入 低 电 平 则 截 止 。 比 如 我 们 现 在 要 显 示 数 字“ 3” ， 则 只 要 在 对 应 的 a、 b、 c、 d、 g段 送入 高 电 平 ， 在 其 他 端 送 入 低 电 平 即 可 ， 点 亮为 “ 3” 。 图 （ c） 为 共 阳 极 结 构 。 其 显 示 端输 入 低 电 平 有 效 ， 高 电 平 截 止 。 4.1.2 数码管显示工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 表 4-1列 出 了 共 阳 极 与 共 阴 极 LED显 示 器显 示 数 字 、 字 母 与 显 示 代 码 之 间 的 对 应 关 。 显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码0 3FH C0 8 7FH 80H1 06H F9 9 6FH 90H 2 5BH A4 A 77H 88H3 4FH B0 B 7CH 83H4 66H 99H C 39H C65 6DH 92H D 5EH A1H6 7DH 82H E 79H 86H7 07H F8 F 71H 8EH表 4-1 显 示 器 显 示 数 字 、 字 母 与 显 示 代 码 之 间 的 对 应 关 系 湖南信息职业技术学院信息工程系 4.1.3 数码管显示方式 点 亮 LED显 示 器 有 两 种 方 式 ： 一 是 静 态 显 示； 二 是 动 态 显 示 。 （ 本 设 计 采 用 静 态 显 示 。 ） 所 谓静 态 显 示 ， 就 是 当 显 示 器 显 示 某 一 个 字 符 时 ， 相应 的 发 光 二 极 管 恒 定 地 导 通 或 截 止 。 如 图 4.2所示 为 4位 静 态 LED显 示 器 电 路 。 该 电 路 每 一 位 可单 独 显 示 。 只 要 在 要 显 示 的 那 位 的 段 选 线 上 保 持段 选 码 电 平 ， 该 位 就 能 保 持 显 示 相 应 的 显 示 字 符。 这 种 电 路 的 优 点 是 ： 在 同 一 瞬 间 可 以 显 示 不 同的 字 符 ； 但 缺 点 就 是 占 用 端 口 资 源 较 多 。 从 图4.2可 以 看 出 ， 湖南信息职业技术学院信息工程系 4.1.3 数码管显示方式 每 位 LED显 示 器 需 单 独 占 用 8根 端 口 线 。 因而 ， 在 数 据 较 多 时 往 往 不 采 用 此 种 设 计 ， 而 是 采用 动 态 显 示 方 式 。 所 谓 动 态 显 示 ， 就 是 将 要 显 示 的 多 位 LED显 示 器采 用 一 个 8位 的 段 选 端 口 ， 然 后 采 用 动 态 扫 描 方式 一 位 一 位 地 轮 流 点 亮 各 位 显 示 器 。 如 图 4.3所示 为 4位 LED动 态 显 示 电 路 。 湖南信息职业技术学院信息工程系 4.1.3 数码管显示方式 端 口 4 端 口 3 端 口 2 端 口 1 8 根 段 码 线 8 根 段 码 线 8 根 段 码 线 8 根 段 码 线 G N D G N D G N D G N D 图 4.2 4位 静 态 LED显 示 器 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 4.1.3 数码管显示方式 图 4.3 4位 动 态 LED显 示 器 电 路 P 1 .0 P 1 .1 P 1 .2 P 1 .3 P 1 .4 P 1 .5 P 1 .6 P 1 .7 A T 8 9 C 5 1 P 2 .0 P 2 .1 P 2 .2 P 2 .3 5 V 5.1 声控电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 5.1.1 声控电路图 图 5.1 声 控 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 声 控 电 路 由 晶 体 三 极 管 V3(S8050)、 电 阻R3、 R4、 R5、 R6、 C1及 话 筒 构 成 ， 其 中R3、 R4、 R6及 三 极 管 V3组 成 分 压 式 共 射 放 大电 路 。 具 体 工 作 过 程 如 下 ： 当 平 时 没 有 声 音 对准 话 筒 时 ， 晶 体 三 极 管 的 基 极 电 压 （ UBQ） 由电 源 经 电 阻 R3、 R4串 联 分 压 ， 由 于 R3的 阻 值远 小 于 R4的 阻 值 ， 因 此 ， 三 极 管 的 基 极 获 得 一个 比 较 小 的 电 压 （ 约 0.6V） ， 故 基 本 处 于 临 界截 止 状 态 ， 因 此 在 三 极 管 的5.1.2 声控电路工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 集 电 极 输 出 一 个 高 电 平 送 给 单 片 机 的 P0.4端 口 ； 当 由 声 音 对 准 话 筒 时 ， 该 声 音 转 换 成 电信 经 C1耦 合 到 放 大 电 路 基 极 ， 使 晶 体 三 极 管 处于 放 大 状 态 ， 此 时 V3的 集 电 极 由 于 三 极 管 的 导通 作 用 被 嵌 位 成 低 电 平 传 给 单 片 机 的 P0.4端 口。 单 片 机 根 据 采 集 到 高 、 低 电 平 来 判 断 需 不 需要 作 出 相 应 处 理 。 例 如 ： 有 声 音 时 可 以 使 小 车后 退 ， 没 声 音 时 ， 小 车 前 进 。 这 个 可 以 根 据 实际 需 求 设 计 。5.1.2 声控电路工作原理 6.1 报警电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 6.1.1 报警电路图 图 6.1 报 警 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 报 警 电 路 由 晶 体 三 极 管 V1(S8550)、 电 阻R2以 及 蜂 鸣 器 SB1组 成 。 当 电 路 平 时 不 需 要 发声 报 警 时 ， 单 片 机 的 P0.6端 口 输 出 一 个 高 电 平， 使 晶 体 三 极 管 截 止 ， 蜂 鸣 器 因 此 不 发 声 。 当需 要 发 声 报 警 时 ， 便 编 程 控 制 从 P0.6输 出 一 定频 率 的 方 波 或 矩 形 波 ， 使 V1在 导 通 与 截 止 两 种状 态 切 换 ， 从 而 蜂 鸣 器 发 出 不 同 的 声 音 。6.1.2 报警电路工作原理 7.1 LED彩灯电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 7.1.1 LED彩灯电路图 图 7.1 LED彩 灯 控 制 电 路 湖南信息职业技术学院信息工程系 LED彩 灯 控 制 电 路 由 发 光 二 极 管 D1D8以 及 限 流 电 阻 R16、 R18、 R19、 R20、 R22、 R23、 R24、 R26组 成 。 其 中 八 只 发 光 二 极管 的 阳 极 经 限 流 电 阻 接 电 源 、 阴 极 接 单 片 机 的P1口 的 八 个 端 口 。 从 彩 灯 连 接 方 式 可 知 ， 要使 发 光 二 极 管 点 亮 则 只 需 要 使 单 片 机 的 P1口输 出 低 电 平 即 可 ， 反 之 ， 如 果 要 使 灯 熄 灭 ， 则P1端 口 输 出 高 电 平 即 可 。 设 计 者 可 以 根 据 任务 需 求 编 程 进 行 控 制 。7.1.2 彩灯电路工作原理 8.1 232串行下载电路设计 湖南信息职业技术学院信息工程系 8.1.1 232串行下载电路图 图 8.1 232串 行 下 载 电 路 图 湖南信息职业技术学院信息工程系 在 单 片 机 与 PC机 通 信 时 ， 接 口 电 路 必须 要 进 行 电 平 转 换 ， 因 为 PC机 采 用 的 是RS232标 准 ， 而 单 片 机 采 用 的 是 TTL标 准， 这 是 其 一 。 第 二 是 单 片 机 与 单 片 机 之 间的 串 行 通 信 如 果 采 用 直 接 传 输 信 息 ， 其 传输 距 离 一 般 不 超 过 1.5m， 若 要 实 现 更 远 距离 的 通 信 ， 则 接 口 电 路 也 必 须 要 进 行 电 平转 换 。 8.1.2 RS232电平与TTL电平转换 湖南信息职业技术学院信息工程系 RS232标 准 是 1969年 由 美 国 电 子 工 业 协 会 （EIA） 联 合 贝 尔 系 统 、 调 制 解 调 器 厂 家 及 计 算 机 终端 生 产 厂 家 共 同 制 定 的 用 于 串 行 通 讯 的 标 准 。 它 的逻 辑 “ 1” 电 平 是 -5V -15V， 逻 辑 “ 0” 电 平 是+5V +15V。 TTL（ Tansistor-Transistor Logic）， 是 指 三 极 管 三 极 管 逻 辑 电 路 。 它 规 定 ： 逻 辑“ 0” ： 0.4V； 逻 辑 “1”： +3 V +5 V 。 因 此 ， RS-232不 能 和 TTL电 平 直 接 相 连 ， 使 用 时 必须 进 行 电 平 转 换 ， 否 则 将 使 TTL电 路 烧 坏 ， 为 了 让单 片 机 与 PC机 能 相 互 通 信 ， 必 须 让 这 两 种 电 平 相互 转 换 。 8.1.2 RS232电平与TTL电平转换 湖南信息职业技术学院信息工程系 8.1.3 MAX232芯片内部结构图 C5 VCC C3 16 V 2 10V 10V 6 5V 至 5V （ 倍 压 器 ） 10V 至 10V （ 电 压 反 相 器 ） V C1 C2 3 1 C1 C1 C2 C2 5 4 11 T1IN 5V 400k T1 T1OUT 14 5V 400k T2 10 T2IN 12 R1OUT TTL/CMOS 输 入 TTL/CMOS 输 出 9 R2OUT R1 R2 GND 15 T2OUT 7 R1IN 13 5k R2IN 8 RS-232 输 出 RS-232 输 入 5k C4 图 8.2 MAX232C芯 片 的 结 构 原 理 图 湖南信息职业技术学院信息工程系 MAX232芯 片 是 Maxim公 司 生 产 的 、 包 含两 路 接 收 器 和 驱 动 器 的 RS-232电 平 转 换 芯 片 ，适 用 于 各 种 232通 信 接 口 。 MAX232芯 片 内 部 有一 个 电 源 电 压 变 换 器 ， 可 以 把 输 入 的 +5V电 源电 压 变 换 成 RS-232C输 出 电 平 所 需 的 10V电压 。 所 以 ， 采 用 此 芯 片 接 口 的 串 行 通 信 系 统 只需 单 一 的 +5V电 源 就 可 以 了 。 对 于 没 有 12V电源 的 场 合 ， 其 适 用 性 更 强 。 加 之 其 价 格 适 中 ，硬 件 接 口 简 单 ， 所 以 被 广 泛 采 用 。8.1.3 MAX232芯片工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 图 8.2中 上 半 部 分 电 容 C1、 C2、 C3、 C4及V、 V是 电 源 变 换 部 分 。 在 实 际 应 用 中 ， 器 件对 电 源 噪 声 很 敏 感 。 因 此 ， VCzC需 要 对 地 加去 耦 电 容 C5， 其 值 为 0.1F。 电 容 C1、 C2、C3、 C4都 选 用 钽 电 解 电 容 ， 电 容 值 为 1.0F（耐 压 值 高 于 16V） ， 可 以 提 高 抗 干 扰 能 力 。 连接 时 电 容 必 须 尽 量 靠 近 器 件 ， 注 意 极 性 。8.1.3 MAX232芯片工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 下 半 部 分 为 发 送 和 接 收 部 分 。 实 际 应 用 中， T1IN、 T2IN和 R1OUT、 R2OUT可 分 别 连 接TTL/CMOS电 平 的 51单 片 机 的 串 行 发 送 端 TXD和 接 收 端 RXD； T1OUT、 T2OUT和 R1IN、R2IN分 别 连 接 至 RS-232电 平 的 PC串 行 接 收 端和 发 送 端 。 从 计 算 机 串 行 口 输 出 的 数 据 经 MAX232C电 平 转换 后 送 给 单 片 机 STC89C52，8.1.3 MAX232芯片工作原理 湖南信息职业技术学院信息工程系 9.1 系统整体电路图 9.1 智 能 寻 迹 小 车 原 理 图 湖南信息职业技术学院信息工程系 智 能 循 迹 机 器 人 采 用 现 在 较 为 流 行 的 8位 单片 机 STC89C52作 为 系 统 大 脑 。 40脚 的 DIP封 装 使 它 拥 有 32个 完 全 IO（ GPIO-通 用 输 入 输 出） 端 口 ， 通 过 对 这 些 端 口 加 以 信 号 输 入 电 路 ， 控制 电 路 ， 执 行 电 路 共 同 完 成 循 迹 机 器 人 。 P0.0， P0.1,P0.2,P0.3分 别 通 过 L293D电 机驱 动 来 驱 动 电 机 1和 电 机 2。 由 电 机 的 正 转 与 反 转来 完 成 机 器 人 的 前 进 ， 后 退 ， 左 转 ， 右 转 ， 遇 障碍 物 绕 行 ， 避 悬 崖 等 基 本 动 作 。10.1 系统整体电路原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 在 机 器 人 前 进 时 如 果 前 方 有 障 碍 物 ， 由 红 外发 射 管 发 射 的 红 外 信 号 被 反 射 给 红 外 接 收 管 ， 红外 接 管 将 此 信 号 经 过 P3.7传 送 入 STC89C52中 ，主 芯 片 通 过 内 部 的 代 码 进 行 机 器 人 的 绕 障 碍 物 操作 ， 同 时 主 芯 片 将 P3.7的 信 号 状 态 通 过 P2.5的LED指 示 灯 显 示 出 来 。 机 器 人 行 走 时 会 通 过 P3.5与 P3.6的 红 外 接 收 探 头 来 进 行 检 测 。 当 走 到 悬 崖处 时 ， P3.5或 P3.6将 收 到 一 个 电 平 信 号 ， 此 电 平信 号 将 通 过 相 应 端 口 传 送 入 主 芯 片 中 ， 主 芯 片 通过 内 部 代 码 完 成 机 器 人 的 避 悬 崖 操 作 。10.1 系统整体电路原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 同 时 P3.5与 P3.6的 信 号 状 态 将 通 过P2.6/P2.7显 示 出 来 。 在 机 器 人 的 左 转 ， 右 转 ，后 退 的 过 程 ， 可 以 通 过 观 看 以 P2.0/P0.7为 指 示灯 的 运 行 状 态 。 P0.4为 机 器 人 的 声 控 检 测 端 口 ，在 运 行 为 前 进 状 态 时 ， 可 以 通 过 声 控 (如 拍 手 声 )来 控 制 它 的 运 行 与 停 止 。 P0.6为 机 器 人 的 声 音 输出 端 。 在 机 器 人 遇 到 障 碍 物 时 。 进 行 绕 障 碍 物 与避 悬 崖 时 可 以 通 过 此 端 口 控 制 蜂 鸣 器 发 出 警 报 声。 当 为 白 天 或 黑 夜 时 可 以 通 过 P0.5端 口 中 的 光 敏电 阻 来 进 行 判 断 ， 以 方 便 完 成 机 器 人 夜 间 自 动 照明 功 能 。10.1 系统整体电路原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 两 个 按 键 以 查 询 /中 断 两 种 不 同 方 式 来 展 现按 键 操 作 。 你 可 以 按 下 S1键 来 进 行 机 器 的 停 止。 再 按 下 S2键 来 进 行 机 器 人 的 运 行 。 这 个 按 键信 息 分 别 被 P3.2， P3.4接 收 到 。 IR1为 红 外 遥 控接 收 器 ， 这 就 为 机 器 人 进 行 远 程 遥 控 创 造 了 可 能。 这 个 红 外 遥 控 接 收 头 接 收 到 红 外 信 号 时 将 信 号进 过 P3.3送 入 到 主 芯 片 ， 主 芯 片 对 其 进 行 解 密 后以 不 同 的 方 式 对 机 器 人 进 行 控 制 。 同 时 将 用 户 的按 键 信 息 通 过 P2端 口 上 的 LED数 码 管 显 示 出 来 。10.1 系统整体电路原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 P3.0、 P3.1中 COM端 口 的 加 入 ， 让 你 完 全可 以 用 电 脑 对 其 进 行 控 制 。 你 可 以 通 过 对 串 口 发送 数 据 ， 数 据 会 被 显 示 到 LED数 码 管 中 ， 并 让 机器 人 执 行 相 应 的 功 能 。 电 脑 的 串 口 软 件 要 求 波 特率 为 9600.8位 数 据 位 ， 这 时 你 就 可 以 快 乐 的 用 电脑 来 对 它 进 行 你 的 完 全 控 制 了 。10.1 系统整体电路原理介绍 湖南信息职业技术学院信息工程系 从 “ 教 学 在 线 ” 下 载 七 个 压 缩 包 ， 解 压 到 任 意 文件 夹 内 双 击 ISIS 7启 动 软 件 。 11.1 Proteus软 件 使 用 介 绍软 件 安 装 与 启 动 软 件 界 面 预 览 原 理 图 编 辑 区工具类别区 对 象列 表区 选 择 元 件Proteus提 供 很 多 元 件 。 要 使 用 元 件 ，必 须 先 把 元 件 选 取 到 对 象 选 择 区 。(1) 单 击 Component Mode按 钮(2) 单 击 Pick From Libraries按 钮(3) 弹 出 “ 元 件 ” 窗 口 选 择 元 件 (1)选 择 元 件 所 属 大 类 别(2)选 择 元 件 所 属 小 类 别(3)双 击 需 要 使 用 的 元 件 选 择 元 件 为 加 快 查 找 速 度 ， 可 以 在此 输 入 元 件 的 关 键 字 常 用 元 件 对 照 表中 文 名 称 英 文 名 称 中 文 名 称 英 文 名 称电 阻 Resistors 数 码 管 7SEG-可 变 电 阻 RES-VAR 发 光 二 极 管 LED电 阻 排 RESPACK电 容 Capacitors 绘 制 原 理 图 (1)单 击 要 使 用 的 元 件(2)在 编 辑 区 内 单 击 一 次 ， 然 后 移 动 鼠 标到 合 适 位 置 ， 再 单 击 一 次 即 可 放 置 电 源 及 地 线(1)单 击 Terminals ModePOWER为 电 源GROUND为 地 线 旋 转 元 件(1)在 需 要 旋 转 的 元 件上 单 击 右 键(2) 顺 时 针 旋 转 90度(3) 逆 时 针 旋 转 90度(4) 旋 转 180度 元 件 之 间 连 线把 电 阻 和 电 容 连 接 起 来 。(1) 把 光 标 移 动 到 电 阻 的 一 端 ， 待 出 现 红 色 小 框 后 ， 单 击 左键 。(2) 移 动 光 标 到 电 容 的 一 端 ， 单 击 左 键 就 可 以 了 。 在 需 要 转 折 的 地 方 单 击 左 键 。元 件 之 间 连 线 画 折 线 使 用 总 线 (1)单 击 Buses Mode按 钮(2)在 要 画 总 线 的 起 点 单 击 左 键(3在 总 线 结 束 点 双 击 左 键 把 单 根 线 与 总 线 联 接(1)在 起 点 单 击 左 键(2)移 动 光 标 到 总 线 上 单 击 一 次 给 总 线 加 上 网 络 标 号(1)单 击 Wire Label Mode按钮(2)移 动 光 标 到 总 线 上 ， 待 总 线 上 出 现 红 色 虚线 时 单 击 一 次 左 键 ， 会 弹 出 一 个 对 话 框 给 总 线 加 上 网 络 标 号在 此 输 入 总 线 的 名 称 。注 意 格 式 ： P20.7要 用 两 个 小 数 点 给 与 总 线 相 连 的 元 件 加 网 络 标 号把 光 标 移 动 到 连 线 上 ， 待 出 现 红 色 虚 线时 单 击 左 键 给 与 总 线 相 连 的 元 件 加 网 络 标 号在 下 拉 列 表 中 选 择 需 要 连 接 的 总 线 放 大 与 缩 小 原 理 图Proteus原 理 图 区 是 没 有 滚 动 条 的 。在 原 理 图 片 移 动 鼠 标 中 间 滚 轮 可 以 放 大 和 缩 小 原 理 图 。单 击 绿 色 框 ， 移 动 鼠 标 则 可 改 变 原 理 区显 示 的 内 容 。 再 单 击 一 次 则 退 出 。 给 CPU装 上 程 序双 击 单 片 机 芯 片 给 CPU装 上 程 序单 击 文 件 夹 按 钮 ， 选 择 Keil生成 的 HEX文 件 即 可 给 CPU装 上 程 序单 击 文 件 夹 按 钮 ， 选 择 Keil生成 的 HEX文 件 即 可 仿 真 运 行 程 序开 始 仿 真 暂 停 停 止 Keil与 Proteus联 调 (Keil设 置 )(1)右 键 单 击 Target 1， 选 择Options for target Target 1(2)选 择 Debug选 项 卡 ， 再 选 择Proteus VSM Simulator Keil与 Proteus联 调 (Proteus设置 )选 上 Use Remote Debug Monitor经 过 两 步 设 置 后 ， 在 Keil进 入 调 试 状 态 ， 就 可 以 在Proteus显 示 结 果 了