智能电动小车软件设计
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外文翻译-- 应用于电气系统的可编程序控制器.doc
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智能电动小车软件设计
目录
第一章 前 言 1
第二章 方案设计与论证 3
一 直流调速系统 3
二 检测系统 4
三 显示电路 9
四 系统原理图 9
第三章 硬件设计 10
一 80C51单片机硬件结构 10
二 最小应用系统设计 11
三 前向通道设计 12
四 后向通道设计 15
五 显示电路设计 17
第四章 软件设计 20
一 主程序设计 20
二 显示子程序设计 24
三 避障子程序设计 25
四 软件抗干扰技术 26
五 “看门狗”技术 28
六 可编程逻辑器件 29
第五章 测试数据、测试结果分析及结论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
摘 要
80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析
采用的技术主要有：
（1） 通过编程来控制小车的速度；
（2） 传感器的有效应用；
（3） 新型显示芯片的采用.
关键词 80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车
Design and create an intelligence electricity motive small car
Abstract
80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.
The adoption of technique as:
(1) Reduce the speed by program the engine；
(2) Efficient application of the sensor;
(3) The adoption of the new display chip.
Keywords 80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car
第一章 前 言
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。
根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线、超声波传感器及金属探测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。
第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-51系列的新一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色﹑与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/D﹑PWM﹑PCA(可编程计数器阵列)﹑WDT(监视定时器)﹑高速I/O口﹑计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8ｘC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线----CAN(Controller Area Network BUS).
新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。
本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是
在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强
CPU必须在正确完成所有工作后才能发扫描输入信号，且程序中发扫描信号的地方不能太多。否则，正好在哪里有死循环，看门狗就不产生记满输出信号，不能重新启动CPU。
4060的记满输出信号不但要接到MCS-51的RST脚，而且还应接到其它芯片的RST脚，因为程序乱飞后，其它具有RST脚的芯片也混乱了，必须全部复位。
六 可编程逻辑器件
可编程逻辑器件GAL16V8是LATTICE公司研制的一种电可擦除的可重复编程的低密度PLD器件。它采用更为灵活的可编I/O结构，并采用了先进的EECOMS工艺，数秒内即可完成芯片的擦除和编程过程，并可反复改写，是产品开发研制的理想器件之一。
GAL16V8技术特性
（1）电可擦除工艺
可重编程单元
100％成品率
可重配置逻辑
（2）高性能E2CMOS工艺
低功耗：45mA最大运行功耗，35mA最大维持功耗
高速度：15～25us最快存取速度
（3）8个输出逻辑单元
对于复杂逻辑设计具有最大灵活性
GAL16V8可仿真20条引脚的PAL器件，具有功能 / 熔丝图 /参数的完全兼容性
（4）预置、加电复位全部寄存器
（5）具有保密单元、电子标签
（6）数据保持超过20年。
80C51按键电路直接由80C51接口电路查询。消抖(延时20ms)由软件延时完成。
第五章 测试数据、测试结果分析及结论
测试方法与仪器：
1、 测试仪器
测试仪器包括秒表、数字万用表、信号发生器、示波器、MCS51仿真机、直流稳压电源等。
2、测试方法
数字万用表主要用来测试分立元件的电阻、压降、漏电流、截止/导通状态等参数；
信号发生器与示波器用于测试各光电传感器信号的接收与传输；
MCS51仿真机用于测试软件；
直流稳压电源在测试期间为各待测系统供电；
秒表用于产品测试，按照任务书的基本要求对制成的电动车进行产品测试。
测试数据及测试结果分析：
⑴ 计时精度分析 计时系统采用了新型显示芯片。理论上的误差不到1秒/年。
⑵ 测距精度分析 测速系统采用了电机轴光电码盘检测技术。电机轴与车轮轴之间采用了齿轮箱二级减速，变比1/16。车轮周长135mm,光电码盘与电机轴安装在一起，电机轴每一转产生2个脉冲，车轮每转产生32个脉冲，理论测量精度可达135mm/32=4.22mm<4.5mm
⑶ 定位精度分析 本设计采用实际测量与软件补偿技术，理论上可使定位精度提高到误差<10mm。
3、结论
历时三个月的设计过程中，我首先边查资料，边在实验室焊接小车的线路板。在焊接过程中，我感觉到即使是一个简单的电路，要想很轻松的焊好，也不是很容易的事情。有时是“虚焊”的原因，有时可能是阻值选错。在焊接显示电路时，我就错将680欧的电阻焊成了6.8千欧。这使我深深感受到理论与实际间的差距。通过这样的设计，提高了我的动手能力。每天在实验室除了焊接线路板，还可以上机编程，使我软件调试知识也提高了。
本设计采用的是80C51单片机，这主要是因为该单片机的稳定性比较好。还可以采用其它系列的单片机。比如采用陵阳单片机，就可以简化编程，但其稳定性不是很好。
致 谢
历时三个月的毕业设计已经告一段落。经过自己不断的搜索努力以及白老师的耐心指导和热情帮助，本设计已经基本完成。在这段时间里，白老师严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩，他的指导使我受益非浅。同时本系120实验室的开放也为我的设计提供了实习场地。在此对白文峰老师和牛晓升老师表示深深的感谢。
通过这次毕业设计，使我深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学四年的学习成果。虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。这三个月的设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。
由于自身水平有限，设计中一定存在很多不足之处，敬请各位老师批评指正。
参 考 文 献
1 何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社,2～5,46～50
2 李广弟,单片机基础,北京：北京航空航天大学出版社,2001,56～64
3 何希才,新型实用电子电路400例,电子工业出版社,2000年,60～65
4 赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004,590～591
5 陈伯时,电力拖动自动控制系统,第二版,北京:机械工业出版社,2000年6月,127～130
6 张毅刚,彭喜元,新编MCS-51单片机应用设计,第一版,哈尔滨工业大学出版社,2003,25～27,411～417