自動(dòng)避障小車課程設(shè)計(jì)

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1、. 單片機(jī)系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計(jì) 成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)課題 ： 自動(dòng)避障小車 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 自動(dòng)1105 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ：

2、 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-630 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 指導(dǎo)教師意見： 成績(jī): 簽名： 年 月 日 . 單片機(jī)系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 自動(dòng)避障小車 專 業(yè) 班 級(jí) ： 自動(dòng)1105

3、 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-630 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào)

4、 題 目 自動(dòng)避障小車 課題性質(zhì) 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 自擬 指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容 （參數(shù)） 利用增強(qiáng)版51MCU設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)避障小車，實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、自主判別障礙，自動(dòng)避開障礙； 2、識(shí)別出多障礙區(qū)和空曠區(qū)； 3、能在空曠區(qū)快速行進(jìn)，在多障礙區(qū)適當(dāng)速度行進(jìn)。 任務(wù)要求 （進(jìn)度） 第1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。 第2-5天：按照確定的方案設(shè)計(jì)電路。畫出總體電路圖，而且選好各個(gè)元件的參數(shù)、數(shù)量類型。然后由原理圖生成PCB，用熱轉(zhuǎn)印法腐蝕這個(gè)電路板。 第6-7天：構(gòu)建硬件系統(tǒng)，并且測(cè)試確認(rèn)都可以正常工作。之后完成機(jī)械部分和

5、硬件部分的搭建。 第8-11天：編寫程序，設(shè)計(jì)軟件，并且開始撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 第12-13天：整體調(diào)試，逐步完善。 第14天：完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 主要參考 資料 【1】張迎新．單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004 【2】《單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例》清華大學(xué)出版社 【3】《 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)200例》 【4】《單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用》李華軍，電子工業(yè)出版社 審查意見 系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄 1概述 4

6、 1.1研究背景 4 1.2設(shè)計(jì)思想及基本功能 4 2總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1方案論證 4 2.2系統(tǒng)框圖 5 2.3總體方案設(shè)計(jì) 6 3硬件電路設(shè)計(jì) 7 3.1電源電路 8 3.2晶振電路 9 3.3復(fù)位電路 10 3.4鍵盤電路 10 3.5顯示電路 11 3.6超聲波測(cè)距電路 12 3.7舵機(jī)電路 13 3.8電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 14 3.9電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路 13 3.10設(shè)計(jì)PCB和腐蝕電路板 14 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 4.1分模塊程序設(shè)計(jì) 17 4.2主程序設(shè)計(jì) 20 5系統(tǒng)調(diào)試 22 6總結(jié) 22 參考文獻(xiàn)： 23 附錄A硬件電路圖 24

7、 附錄B 源程序 25 1概述 1.1研究背景 科技的發(fā)展趨勢(shì)之一就是讓幾乎所有的東西具有一定的智能。這樣的智能一方面可以避免人的復(fù)雜性帶來(lái)的錯(cuò)誤，另一方面，作為人的能力的延伸，快速、便捷地適應(yīng)環(huán)境。本文研究的超聲波自動(dòng)避障小車，就是讓小車具有一定的智能，可以作為有人駕駛車輛的一部分，幫助司機(jī)及早發(fā)現(xiàn)司機(jī)還未覺察的危險(xiǎn)。另外，可以應(yīng)用在無(wú)人控制系統(tǒng)里，代替人類完成信息接收、處理和判斷。那么這樣它還有更廣闊的應(yīng)用和發(fā)展空間。這個(gè)月我國(guó)嫦娥三號(hào)載著玉兔號(hào)月球車踏上了月球，已經(jīng)開始探索活動(dòng)。玉兔號(hào)月球車可以自動(dòng)尋找有價(jià)值的目標(biāo)，自動(dòng)避開障礙物，自動(dòng)尋找最優(yōu)路徑等等，這些功能在原理上都差不多

8、，只是所用儀器以及控制算法的不同。 1.2設(shè)計(jì)思想及基本功能 小車設(shè)計(jì)的基本思路是：不斷掃描前方180左右的水平面內(nèi)的物體，根據(jù)反饋的距離和方位信息確定前方的地形是開闊還是多障礙。然后根據(jù)這些信息通過(guò)路徑最優(yōu)算法選擇前進(jìn)方向。 小車的基本功能是識(shí)別空曠區(qū)和多障區(qū)；自動(dòng)避開障礙物；能夠在空曠區(qū)快速行駛。 2總體方案設(shè)計(jì) 2.1方案論證 首先是測(cè)距方案： 方案一：激光測(cè)距 優(yōu)點(diǎn)：測(cè)速快，適應(yīng)范圍廣，精確；不過(guò)相對(duì)于自動(dòng)避障小車系統(tǒng)，有點(diǎn)大材小用。激光測(cè)距是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)距，一般進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)距比較精確。如是近距離激光測(cè)距，必須要涉及到微小時(shí)間測(cè)量，51MCU無(wú)法勝任。因此激光測(cè)距方案否定

9、。 方案二：超聲波測(cè)距 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于與MCU聯(lián)機(jī)工作。測(cè)量范圍從5CM到幾百米的距離內(nèi)精度在毫米級(jí)。盡管它測(cè)量的是點(diǎn)到面的距離，但是定向性滿足本小車系統(tǒng)的要求。而且，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單?？梢钥紤]。 方案三:雷達(dá)測(cè)距 不太現(xiàn)實(shí)，受到本人技術(shù)水平限制，無(wú)法駕馭雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，此外，雷達(dá)應(yīng)用于較大范圍的測(cè)量和監(jiān)控，如果用于本小車，同樣涉及到微小時(shí)間測(cè)量，以及雷達(dá)數(shù)據(jù)處理，51MCU難以勝任。否定！ 方案四：紅外線測(cè)距 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)難度低，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，但是測(cè)量開關(guān)信號(hào)比較好，測(cè)量連續(xù)信號(hào)不夠準(zhǔn)確。測(cè)量的精度有點(diǎn)低。因此不是一種較好的測(cè)距方法。 綜合各因素，選用超聲波測(cè)距。 其次

10、是微控制器的選擇： 可選的微控制器有：５１系列的STC89C52RC、STC12C5A60S2；ＴＩ公司的MSP430G2553；飛思卡爾的MC9S12XS128MAL；意法的STM32F407-Discovery；（這些玩兒過(guò)一點(diǎn)，而且最小系統(tǒng)板手邊都有） 根據(jù)本系統(tǒng)的需求，需要兩路同頻率（50hz）的PWM控制兩個(gè)舵機(jī)、一路PWM頻率約幾千赫茲控制電機(jī)、三個(gè)個(gè)定時(shí)器做脈沖捕捉、至少兩個(gè)外部中斷輸入、一個(gè)并行6800總線接口。除了５１系列的兩款，其他一片足以勝任。而且對(duì)于意法的F407顯得大材小用。飛思卡爾的S12比較合適；TI的G2553的引腳有點(diǎn)少（20個(gè)），外圍電路設(shè)計(jì)的會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)

11、，成本也會(huì)高一點(diǎn)。60S2用兩片比較合適； 用89C52比較麻煩，兩片也不夠。根據(jù)個(gè)人能力，以及時(shí)間和進(jìn)度方面考慮選用60S2,60S2呢，它的資源有：完全兼容51 的兩個(gè)定時(shí)器T0、T1和兩個(gè)外部中斷；兩路擁有獨(dú)立波特率的串行口；一個(gè)PCA定時(shí)器，可產(chǎn)生兩路同頻的PWM；八個(gè)10位精度的AD 轉(zhuǎn)換通道; 一個(gè)硬件SPI接口。 2.2系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖如圖2.2所示 圖2.2系統(tǒng)框圖 2.3 總體方案設(shè)計(jì) 兩片60S2一個(gè)做主機(jī)，一個(gè)做從機(jī)，通過(guò)串行口通信，傳遞數(shù)據(jù)。 主機(jī)用到的功能有： (１)、定時(shí)器T1和外部中斷INT1，作用是：測(cè)脈寬，用到的IO是P3^3

12、；P2^0作為超聲波測(cè)距模塊的觸發(fā)功能引腳； (２)、定時(shí)器T0和PCA產(chǎn)生兩路同頻率的PWM，作用是：T0的溢出率作為PCA的計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生50HZ的PWM控制兩路舵機(jī)。使用T0作為PCA的時(shí)鐘源，可以通過(guò)改變T0的溢出率改變輸出的頻率。用到的IO是P1^3和P1^4； (３)、外部中斷INT0接一個(gè)按鍵。 (４)、串口一使用獨(dú)立波特率發(fā)生器,與從機(jī)通P3^0和P3^1； (５)、并行數(shù)據(jù)接口：P0口作為6800并行總線的數(shù)據(jù)總線P2^7、P2^6和P2^5作為控制總線，分別為：EN（總使能）、R\W（讀寫控制）、C\D（命令數(shù)據(jù)控制）；地址總線CS接地，一直處于選通狀態(tài)。 從機(jī)用到

13、的功能： (１)、串行口一使用獨(dú)立波特率發(fā)生器P3^0和P3^1與主機(jī)通訊； (２)、PCA產(chǎn)生一路PWM，P1^2共同控制電機(jī)速度。 (３)、定時(shí)器T0和T1作為編碼器脈沖計(jì)數(shù)和測(cè)脈寬使用，測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3硬件電路設(shè)計(jì) 首先是單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖3.1、3.2所示 圖3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 圖3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 然后是各個(gè)模塊電路： 3.1電源電路 本系統(tǒng)由7.5V可充電電池供電，由開關(guān)電源LM2596轉(zhuǎn)換成5V電壓給單片機(jī)和測(cè)距模塊供電。出于對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和成本的考慮，選用了開關(guān)電源模塊作為轉(zhuǎn)換電

14、路。電源部分電路如圖3.3 圖3.3 電源部分電路 圖3.4 電源模塊實(shí)物 3.2晶振電路 雖然60S2內(nèi)部有RC振蕩電路作為時(shí)鐘電路的輸入源，但是外部連接一個(gè)無(wú)源晶振電路，可以使單片機(jī)的時(shí)鐘頻率更穩(wěn)定，因而工作更可靠。電路參數(shù)：四個(gè)電容均為22PF，作為石英晶振頻率的微調(diào)。石英晶振的頻率為12MHZ。 3.3復(fù)位電路 復(fù)位電路是單片機(jī)必不可少的基本電路，在調(diào)試階段，可以按下復(fù)位按鍵，使復(fù)位引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期的低電平，就可以使單片機(jī)內(nèi)部所有電路初始化。電路參數(shù)

15、：電容1UF只要保證電容的時(shí)間常數(shù)大于兩個(gè)機(jī)器周期即可。電阻值為1K歐。 3.4鍵盤電路 鍵盤電路如圖3.5所示 圖3.5鍵盤電路 可以利用外部中斷法或查詢法檢測(cè)按鍵是否按下。這里都采用外部中斷的方法檢測(cè)。 3.5顯示電路 顯示電路如圖3.6所示 圖3.6顯示電路 采用1603液晶屏顯示數(shù)字和字符。1603與1602的硬件接口完全一樣。不同之處在于1603的RAM區(qū)的內(nèi)容可以全部同時(shí)顯示在屏幕上，沒有屏幕內(nèi)容的位移切換?？梢燥@示四行。狀態(tài)指示燈如圖3.7所示 圖3.7 狀態(tài)指示燈 這幾個(gè)LED燈是作為狀態(tài)指示用的，方便調(diào)試。 3.6超聲波

16、測(cè)距電路 超聲波測(cè)距模塊如圖3.8所示 圖3.8超聲波測(cè)距模塊 這是超聲波模塊的接口電路。這個(gè)超聲波的工作原理是： (1)采用 IO 觸發(fā)測(cè)距，給至少 10us 的高電平信號(hào); (2)模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； (3)有信號(hào)返回，通過(guò) IO 輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是 (4)超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2; 超聲波模塊測(cè)距工作時(shí)序圖： 觸發(fā)信號(hào)（由單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)寬度大于10US的高脈沖，觸發(fā)模塊工作一次）： _||__________

17、_____________________________________| 模塊內(nèi)部發(fā)出的信號(hào)（循環(huán)發(fā)出8個(gè)40KHZ的脈沖）： ______||_||_||_||_||_||_||_||___________________ 輸出回響信號(hào)（回響信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間正比于檢測(cè)的距離）： ____________________________________||____ 3.7舵機(jī)電路 舵機(jī)電路如圖3.9所示 圖3.9舵機(jī)電路 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。舵機(jī)接口是信號(hào)線、電源正、地。信號(hào)線一般可以直接接到單片機(jī)的IO上，但是接多了就不行了，電流太大。這里用了一級(jí)三極管驅(qū)

18、動(dòng)。通常用的這種舵機(jī)，控制信號(hào)是一個(gè)周期為20ms占空比在2.5%—12.5%之間的PWM信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)舵機(jī)的控制角為0—180之間。舵機(jī)本身有反饋調(diào)節(jié)，因此，單片機(jī)給出一個(gè)占空比，舵機(jī)就到某一個(gè)角度。 3.8電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖3.10所示 圖3.10電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī)的控制采用的是L298N全橋驅(qū)動(dòng)電路。 驅(qū)動(dòng)電路如圖3.11所示 圖3.11 驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)正反轉(zhuǎn)原理： IO： _____________________| 電流流向：↑↑↑↑↑ ↓↓↓↓↓↓ PWM： |_||_||_||_||_||_||_||_|

19、|_||_||_||_ |←假設(shè)此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)→|←‐ 該時(shí)刻電機(jī)反轉(zhuǎn)‐→| 3.9電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路如圖3.12所示 圖3.12電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路 編碼器輸出信號(hào)：AB兩相輸出矩形正交脈沖，電路輸出為NPN集電極開路輸出型，此種輸出類型可以和帶內(nèi)部上拉電阻的單片機(jī)。 接線方式：黃=A相，藍(lán)=B相，紅=Vcc正電源，黑=V0地。 編碼器輸出信號(hào)圖如圖3.13所示 圖3.13信號(hào)圖 3.10設(shè)計(jì)PCB和腐蝕電路板 這是原始的PCB圖和單面的腐蝕電路板，紅色的TOPLAYER層作為跳線。PCB如圖3.14所示 圖3.

20、14 PCB圖 圖3.15 打印PCB負(fù)片圖 圖3.16 腐蝕效果圖 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序的流程圖如圖4.1所示。 圖4.1主程序流程圖 主程序流程說(shuō)明： 電路主要分為以下幾個(gè)部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分、步進(jìn)電機(jī)控制部分、超聲波檢測(cè)模塊、舵機(jī)模塊、單片機(jī)主控器件部分，各部分具有不同的子程序。 系統(tǒng)初始化流程如圖4.2所示： 圖4.2 系統(tǒng)初始化流程圖 4.1分模塊程序設(shè)計(jì) 4.1.1鍵盤程序 小車系統(tǒng)需要的按鍵不多，有兩個(gè)，采用中斷法。在系統(tǒng)中的作用是啟動(dòng)小車。 4.1.2舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 控制原理部分在敘述硬件時(shí)

21、已介紹。這里說(shuō)說(shuō)具體怎么實(shí)現(xiàn)。 產(chǎn)生50HZ的PWM控制舵機(jī)：時(shí)鐘頻率Fosc=11059200HZ,定時(shí)器T0的溢出率Ft0作為PCA定時(shí)器的時(shí)鐘輸入。60S2工作在51模式下。設(shè)TO的初值為X，自動(dòng)重裝模式，T0、PCA均無(wú)中斷。計(jì)算方法為： X*(12/Fosc)*256=0.02s 可以得出X=72，TH0=0xB7。 再計(jì)算占空比：PCA的中心計(jì)數(shù)器每（72*12/Fosc）秒記一個(gè)數(shù)，記256個(gè)數(shù)（即一個(gè)八位計(jì)數(shù)器）溢出再?gòu)牧汩_始。比較寄存器的取值是：256*0.025和256*0.125之間，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角在0到180度。在實(shí)際情況下，舵機(jī)不夠精密，最大旋轉(zhuǎn)角沒有180度，而

22、且比較寄存器只能比較寫入整數(shù)。實(shí)際的取值為7—29，控制方向的舵機(jī)取值為17——21（分級(jí)明顯，轉(zhuǎn)向不夠舒暢?。?。 電機(jī)的頻率沒有嚴(yán)格的要求，因此，選用簡(jiǎn)單的處理:對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行 256*12分頻，是3.6KHZ。 4.1.3超聲波測(cè)距程序 超聲波測(cè)距實(shí)現(xiàn)原理就是測(cè)量高電平脈沖持續(xù)的時(shí)間。用到了51定時(shí)器啟停由外部控制的功能。GATE=1，TRn=1,定時(shí)器由外部中斷引腳電平控制，上升沿之后開始計(jì)數(shù)，下降沿之后停止計(jì)數(shù)。同時(shí)打開相應(yīng)的外部中斷，在下降沿到來(lái)后進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，記錄停止計(jì)數(shù)時(shí)的數(shù)值。 這里應(yīng)當(dāng)注意一個(gè)問(wèn)題是：如果測(cè)量的距離較遠(yuǎn)，定時(shí)器可能就溢出了，對(duì)這個(gè)不處理，結(jié)果將是

23、錯(cuò)誤的。因此同時(shí)開啟定時(shí)器中斷，在溢出時(shí)，記下溢出的次數(shù)。距離的計(jì)算方法是： 距離=【Number*(12/Fosc)+N*65536*(12/Fosc)】/2 void Int1_Routine(void) interrupt 2 { T=(TH1*256+TL1); TH1=0; TL1=0; juli=((float)T1_Count)*11141.12+0.1844618*((float)T); LCD_Write_Number(0,2,juli,5); T1_Count=0; T1_F=1; } 4.2主程序設(shè)計(jì) 主程序里主要是避障程序。我的思

24、路是，把區(qū)域三部分：近距離20CM以內(nèi)，適中區(qū)域（20CM—150CM），遠(yuǎn)距離（150CM以外）。得到22組數(shù)據(jù)后首先是根據(jù)區(qū)域分類，然后記各區(qū)域的角度大小，當(dāng)遠(yuǎn)距離的角度范圍最大時(shí)，判斷為空曠區(qū)，其他是多障礙區(qū)。然后根據(jù)角度大小排序，當(dāng)適中區(qū)最大時(shí)，走的方向?yàn)檫m中區(qū)集中的方向。當(dāng)最大區(qū)域?yàn)榻嚯x或遠(yuǎn)距離時(shí)，走遠(yuǎn)距離區(qū)，具體方向?yàn)樽钸h(yuǎn)點(diǎn)方向。 速度總是由最近的障礙物距離計(jì)算得出。 5系統(tǒng)調(diào)試 首先是分模塊調(diào)試。把各個(gè)模塊的功能分開實(shí)現(xiàn)。然后是部分的組合到一起使用，如超聲波測(cè)距和1603顯示、兩路舵機(jī)同時(shí)控制。 在軟件調(diào)試的時(shí)候，出現(xiàn)了RAM區(qū)不夠用。原因出在避障算法上。定義的數(shù)組多，

25、而且長(zhǎng)。用戶128RAM不夠用。可以有兩個(gè)解決辦法：一是改進(jìn)代碼，使用指針；二是擴(kuò)展RAM區(qū)?？紤]到代碼優(yōu)化不是一天兩天就弄好的，而且我的C語(yǔ)言編程水平實(shí)在淺薄，指針依然是用不好，一用就報(bào)錯(cuò)。那只好擴(kuò)展RAM。查查60S2的數(shù)據(jù)手冊(cè)，它取消了外部擴(kuò)展RAM和ROM的功能，但是內(nèi)部增加了1ＫＢ的RAM，用法是在定義變量時(shí)，加前綴“XDATA”，告訴編譯器把后面的變量定義在擴(kuò)展RAM區(qū)。此外我還了解到“DATA”、“PDATA”、“IDATA”都是51系統(tǒng)編譯器允許的關(guān)鍵字，具體的解釋是： dATa: 固定指前面0x00-0x7f的128個(gè)RAM,可以用acc直接讀寫的,速度最快,生成的代碼也最

26、小。 idATa: 固定指前面0x00-0xff的256個(gè)RAM,其中前128和dATa的128完全相同,只是因?yàn)樵L問(wèn)的方式不同。idATa是用類似C中的指針方式 訪問(wèn)的。匯編中的語(yǔ)句為：mox ACC,@Rx.(不重要的補(bǔ)充：c中idATa做指針式的訪問(wèn)效果很好) xdATa: 外部擴(kuò)展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空間,用DPTR訪問(wèn)。 pdATa: 外部擴(kuò)展RAM的低256個(gè)字節(jié),地址出現(xiàn)在A0-A7的上時(shí)讀寫,用movx ACC,@Rx讀寫。 硬件方面的調(diào)試主要在模塊調(diào)試方面。因?yàn)榛旧隙加玫默F(xiàn)有的模塊電路，自己設(shè)計(jì)的電路基本沒有（自己還差的很遠(yuǎn)唉?。?，沒有什么難的。

27、 小車主板： 圖5.1 小車主板 整車圖片： 圖5.2 整車?guó)B瞰圖 6總結(jié) 兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，但是在進(jìn)軍單片機(jī)領(lǐng)域，這僅僅是個(gè)開始。學(xué)習(xí)單片機(jī)最重要的是實(shí)踐。要投入必要的成本。一塊開發(fā)板必不可少，還有一大堆配套的硬件軟件。 作為有志于今后繼續(xù)在單片機(jī)方面發(fā)展的我，學(xué)會(huì)使用51單片機(jī)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，世界上51系列占的市場(chǎng)份額并不多。流行的單片機(jī)，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于51，因此，學(xué)習(xí)51單片機(jī)重點(diǎn)在于利用它簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)掌握單片機(jī)的各種通用性的東西，深刻理解和掌握它的工作原理和使用方式，這樣可以快捷的掌握其他單片機(jī)的使用。把單片機(jī)作為改變生活的萬(wàn)能工具。 學(xué)習(xí)單片機(jī)，

28、離不開編程，離不開軟件。Ｃ語(yǔ)言作為一種高級(jí)語(yǔ)言，與硬件聯(lián)系緊密。因此在單片機(jī)領(lǐng)域，基本都用的是Ｃ語(yǔ)言。靈活運(yùn)用Ｃ語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的便利。今后還得繼續(xù)深入學(xué)習(xí)Ｃ語(yǔ)言。還有一點(diǎn)，非常重要，把軟件工程的思想融入到單片機(jī)的編程中。比如分層和封裝思想。這個(gè)課程設(shè)計(jì)中所有的程序，并不是都在這兩周寫的，有一些以前玩過(guò)類似的模塊，當(dāng)然有可靠地例程，在這里，修改一下硬件接口，修改一下工作方式，就可以用了。由此看出，單片機(jī)學(xué)習(xí)是可以積累的。除了掌握大量的知識(shí)，還有個(gè)人的單片機(jī)例程、軟件、電路設(shè)計(jì)庫(kù)，這樣會(huì)越來(lái)越容易。 參考文獻(xiàn)： 【1】《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口

29、技術(shù)》（第2版）張迎新．[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004 【2】 夏路易 石宗義．Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程．北京：北京希望電子出版社，2004 【3】《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》（第2版）張迎新．[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004 【4】宏晶STC12單片機(jī)技術(shù)手冊(cè) 附錄A硬件電路圖 圖A.1 整車?guó)B瞰圖 附錄B 源程序 工程文件結(jié)構(gòu)： 圖B.1 整車?guó)B瞰圖 STC12C5A60S2增加的特殊功能

30、寄存器與地址的映射： #ifndef __REG52_H__ #define __REG52_H__ /* BYTE Registers */ sfr AUXR = 0x8E;/*stc12c5a60s2*/ sfr WAKE_CLK0=0x8F;/*stc12c5a60s2*/ sfr P1M1 = 0x91;/*stc12c5a60s2*/ sfr P1M0 = 0x92;/*stc12c5a60s2*/ sfr P0M1 = 0x93;/*stc12c5a60s2*/ sfr P0M0 = 0x94;/*stc12c5a60s2*/ sfr P2M1

31、= 0x95;/*stc12c5a60s2*/ sfr P2M0 = 0x96;/*stc12c5a60s2*/ sfr CLK_DIV=0x97;/*stc12c5a60s2*///Clock Divder sfr S2CON = 0x9A;/*stc12c5a60s2*/ sfr S2BUF = 0x9B;/*stc12c5a60s2*/ sfr BRT = 0x9C;/*stc12c5a60s2*/ sfr BUS_SPEED=0xA1;/*stc12c5a60s2*/ sfr AUXR1 = 0xA2;/*stc12c5a60s2*/ sfr IE2 = 0x

32、AF;/*stc12c5a60s2*/ sfr P3M1 = 0xB1;/*stc12c5a60s2*/ sfr P3M0 = 0xB2;/*stc12c5a60s2*/ sfr P4M1 = 0xB3;/*stc12c5a60s2*/ sfr P4M0 = 0xB4;/*stc12c5a60s2*/ sfr IP2 = 0xB5;/*stc12c5a60s2*/ sfr IP2H = 0xB6;/*stc12c5a60s2*/ sfr IPH = 0xB7;/*stc12c5a60s2*///Interrupt Priority High sfr P4SW

33、 = 0xBB;/*stc12c5a60s2*///P4 I/O Switch sfr ADC_CONTR=0xBC;/*stc12c5a60s2*/ sfr ADC_RES=0xBD;/*stc12c5a60s2*/ sfr ADC_RESL=0xBE;/*stc12c5a60s2*///A/D Result Low sfr P4 = 0xC0;/*stc12c5a60s2*///P4 I/O sfr WDT_CONTR=0xC1;/*stc12c5a60s2*///Watch-Dog-Timer Cotrol Register sfr IAP_DATA=0xC2;/*st

34、c12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Data Register sfr IAP_ADDRH=0xC3;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Address High sfr IAP_ADDRL=0xC4;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Address Low sfr IAP_CMD= 0xC5;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Command Register sfr IAP_TRIG=0xC6;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Command Tr

35、igger sfr IAP_CONTR=0xC7;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Control Register sfr P5 = 0xC8;/*stc12c5a60s2*///P5 I/O sfr P5M1 = 0xC9;/*stc12c5a60s2*/ sfr P5M0 = 0xCA;/*stc12c5a60s2*/ sfr TL2 = 0xCC; /*8052*/ sfr SPSTAT= 0xCD;/*stc12c5a60s2*///SPI Control Register sfr SPCTL = 0xCE;/*stc12c5a60s2*

36、///SPI Status Register sfr SPDAT = 0xCF;/*stc12c5a60s2*///SPI Data Register sfr CCON = 0xD8;/*stc12c5a60s2*///PCA sfr CMOD = 0xD9;/*stc12c5a60s2*///PCA sfr CCAPM0= 0xDA;/*stc12c5a60s2*///PCA sfr CCAPM1= 0xDB;/*stc12c5a60s2*///PCA sfr CL = 0xE9;/*stc12c5a60s2*/ sfr CCAP0L= 0xEA;/*stc12c5a

37、60s2*/ sfr CCAP1L= 0xEB;/*stc12c5a60s2*/ sfr PAC_PWM0=0xF2;/*stc12c5a60s2*///PCA PWM sfr PAC_PWM1=0xF3;/*stc12c5a60s2*///PCA PWM sfr CH = 0xF9;/*stc12c5a60s2*/ sfr CCAP0H= 0xFA;/*stc12c5a60s2*/ sfr CCAP1H= 0xFB;/*stc12c5a60s2*/ /* BIT Registers */ /*CCON*/ sbit CF =CCON^7; sbit CR

38、 =CCON^6; sbit CCF1 =CCON^1; sbit CCF0 =CCON^0; #endif LCD1603顯示程序文件： #include"reg52.h" #include"define.h" #include"delay.h" #include"1603.h" bit LCD_Check_Busy(void) { u8 result; EN=0; DataPort= 0xFF; D_C=0; R_W=1; delay_ms(1); EN=1; result=(DataPort & 0x80);

39、 EN=0; return result; } void LCD_Write_Comm(u8 comm) { while(LCD_Check_Busy()); EN=0; D_C=0; R_W=0; EN=1; delay_ms(1); DataPort=comm; EN=0; } void LCD_Write_Data(u8 dat) { while(LCD_Check_Busy()); EN=0; D_C=1; R_W=0; EN=1; delay_ms(1); DataPort=dat

40、; EN=0; } void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u8 Data) { switch(y) { case 1:LCD_Write_Comm(0x80+x); break; case 2:LCD_Write_Comm(0xC0+x); break; case 3:LCD_Write_Comm(0x90+x); break; case 4:LCD_Write_Comm(0xD0+x); break; } LCD_Write_Data(Da

41、ta); } void LCD_Write_String(u8 x,u8 y,u8 *s) { switch(y) { case 1:LCD_Write_Comm(0x80+x); break; case 2:LCD_Write_Comm(0xC0+x); break; case 3:LCD_Write_Comm(0x90+x); break; case 4:LCD_Write_Comm(0xD0+x); break; } while(*s) {

42、 LCD_Write_Data(*s); s++; } } void LCD_Write_Number(u8 x,u8 y,u32 number,u8 Nbit) { u8 dat,ten,hun,thu,tenthu,hunthu; hunthu=48+(number/100000); tenthu=48+(number%100000/10000); thu=48+(number%10000/1000); hun=48+(number%1000/100); ten=48+(number%100/10); dat

43、=48+(number%10); switch(y) { case 1:LCD_Write_Comm(0x80+x); break; case 2:LCD_Write_Comm(0xC0+x); break; case 3:LCD_Write_Comm(0x90+x); break; case 4:LCD_Write_Comm(0xD0+x); break; } switch (Nbit) { case 6: LCD_Write_Data(hunthu); L

44、CD_Write_Data(tenthu); LCD_Write_Data(thu); LCD_Write_Data(hun); LCD_Write_Data(ten); LCD_Write_Data(dat); break; case 5: LCD_Write_Data(tenthu); LCD_Write_Data(thu); LCD_Write_Data(hun); LCD_Write_Data(ten); LCD_Write_Data(dat); b

45、reak; case 4: LCD_Write_Data(thu); LCD_Write_Data(hun); LCD_Write_Data(ten); LCD_Write_Data(dat); break; case 3: LCD_Write_Data(hun); LCD_Write_Data(ten); LCD_Write_Data(dat); break; case 2: LCD_Write_Data(ten); LCD_Write_Dat

46、a(dat); break; case 1: LCD_Write_Data(dat); break; } } void LCD_Clear(void) { LCD_Write_Comm(0x01); delay_ms(1); } void LCD_Init(void) { LCD_Write_Comm(0x01); delay_ms(1); LCD_Write_Comm(0x02); delay_ms(1); LCD_Write_Comm(0x38); delay_ms(1); LC

47、D_Write_Comm(0x0C); delay_ms(1); LCD_Write_Comm(0x06); delay_ms(1); LCD_Write_Comm(0x80); delay_ms(1); LCD_Write_Data(0xFF); delay_ms(1); LCD_Write_Data(0xFF); delay_ms(1); LCD_Write_Comm(0x8E); delay_ms(1); LCD_Write_Data(0xFF); delay_ms(1); LCD_Write_Data(0xFF);

48、 delay_ms(1); } #ifndef _1603_H_ #define _1603_H_ sbit buzz=P2^3; sbit D_C= P1^0; sbit R_W= P1^1; sbit EN = P2^5; #define DataPort P0 bit LCD_Check_Busy(void); void LCD_Write_Comm(u8 comm); void LCD_Write_Data(u8 dat); void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u8 Data); void LCD_Write_String(u

49、8 x,u8 y,u8 *s); void LCD_Write_Number(u8 x,u8 y,u32 number,u8 Nbit); void LCD_Clear(void); void LCD_Init(void); 串行口程序文件： #endif #include"reg52.h" #include"define.h" #include"delay.h" u8 receive; u16 n; u8 flagR; u8 stopF; void COMInit(u16 bps) { u8 s; EA=0; if(bps>=19200) {

50、 PCON|=0x80; s=1; } else { PCON&=0x7F; s=0; } SCON=0x50; TMOD=0x20; TH1=256-(28800*(s+1))/bps; TL1=256-(28800*(s+1))/bps; REN=1; ES=1; EA=1; TR1=1; } void serial() interrupt 4 {

51、 if(TI!=0) { TI=0; flagR=1; } else { if(RI!=0) { receive=SBUF; P1=receive; if(receive==0xFF) { stopF=1; } else { if(receive==0x5A) { stopF=0; } } RI=0; } } } #ifndef _COM_H_ #define _COM_H_ void COMInit(u

52、16 bps); #endif 自定義變量類型文件： #ifndef _DEFINE_H_ #define _DEFINE_H_ #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int #define u32 unsigned long #endif 各種延時(shí)函數(shù)文件： #include"define.h" #include"delay.h" void delay_us(u16 xus) { xus=2*xus; while(xus--); } void delay_ms(u16 xms) { int i

53、,j; for(i=xms;i>0;i--) { for(j=110;j>0;j--); } } #ifndef _DELAY_H_ #define _DELAY_H_ void delay_us(u16 xus); void delay_ms(u16 xms) 各個(gè)外設(shè)中斷服務(wù)函數(shù)文件： #ifndef _IRQ_H_ #define _IRQ_H_ #include"define.h" #include"1603.h" u8 key_flag=0; u8 receive=0; float juli; u16 T; u8 T1_Count=0

54、; bit T1_F=0; void Int0_Routine(void) interrupt 0 { if(IE0) { delay_ms(800); if(IE0) { key_flag++; } } } void Int1_Routine(void) interrupt 2 { T=(TH1*256+TL1); TH1=0; TL1=0; juli=((float)T1_Count)*11141.12+0.1844618*((float)T); LCD_Write_Number(0,2,juli,5); T1

55、_Count=0; T1_F=1; } void Timer1_Routine(void) interrupt 3 { T=(TH1*256+TL1); TH1=0; TL1=0; T1_Count++; } void UART_Routine(void) interrupt 4 { if(TI) { TI=0; } else { if(RI) { receive=SBUF; RI=0; } } } #endif 脈寬測(cè)量初始化文件： #include #inc

56、lude"define.h" #include"delay.h" #include"1603.h" #include"capture.h" void capture_init(void) { TMOD|=0x90; TH1=0; TL1=0;// TR1=1; EX1=1; IT1=1; } #ifndef _CAPTURE_H_ #define _CAPTURE_h_ sbit chufa=P2^1; void capture_init(void); #endif 舵機(jī)控制文件： #include"delay.h" #include"160

57、3.h" #include"externIRQ.h" #include"steer.h" void Init_SteerPWM(void) { TMOD|=0x02; TH0=0xB7; TL0=0xB7; TR0=1; CMOD=0x04; CL=0x00; CH=0x00; CCAPM0=0x42; CCAPM1=0x42; CCAP0H=home; CCAP0L=home; CCAP1H=home; CCAP1L=home; CR=1;//PCA } void steer(u8 Mod,u8 Num,int degre

58、e) { double duty; if(Mod)// { duty=19.2+0.14222*((double)degree); if(duty>29) { duty=29; } else { if(duty<7) { duty=7; } } if(Num==1) { CCAP0H=(int)duty; CCAP0L=(int)duty; LCD_Write_Number(0,3,duty,3); } if(Num==2) { CCA

59、P1H=(int)duty; CCAP1L=(int)duty; LCD_Write_Number(4,3,duty,3); } } else { if(degree>29) { degree=29; } else { if(degree<7) { degree=7; } } if(Num==1) { CCAP0H=degree; CCAP0L=degree; LCD_Write_Number(0,3,duty,3); } if(Num

60、==2) { CCAP1H=degree; CCAP1L=degree; LCD_Write_Number(4,3,duty,3); } } } #ifndef _STEER_H_ #define _STEER_H_ #include"define.h" #define CryOsc 11059200 #define SteerCycle 50 #define home 0x13 void Init_SteerPWM(void); void steer(u8 Mod,u8 Num,int degree); #endif 電機(jī)控制文

61、件： #include"REG52.h" #include"define.h" #include"delay.h" #include"PWM.h" sbit motorIO=P1^2; void Init_PWM(void) { CMOD=0x08; CL=0x00; CH=0x00; CCAPM0=0x42; CCAPM1=0x42; CR=1; } void forward(u8 duty) { CCAP0H=duty; motorIO=0; } void stop(void) { CCAP0H=0; motorIO=0;

62、 } void back(u8 duty) { CCAP0H=256-duty; motorIO=1; } #ifndef _PWM_H_ #define _PWM_H_ void Init_PWM(void); void forward(u8 duty); void stop(void); void back(u8 duty); #endif 主機(jī)的主函數(shù)文件： #include"reg52.h" #include"define.h" #include"delay.h" #include"1603.h" #include"com.h" #includ

63、e"externIRQ.h" #include"capture.h" #include"steer.h" #include"IRQ.h" void system_init(void) { EA=0; LCD_Init(); COMInit(); IRQ_Init(); capture_init(); Init_SteerPWM(); EA=1; } void main(void) { u8 i,closeN=0,fitN=0,remoteN=0; float xdata tem[5]; u32_l xdata distance[22];

64、 u8 xdata close[22],xdata fit[22],xdata remote[22]; system_init(); while(1) { if(key_flag) { buzz=0; delay_ms(500); buzz=1; delay_ms(500); buzz=0; delay_ms(500); buzz=1; delay_ms(500); buzz=0; delay_ms(500); buzz=1; delay_ms(500); buzz

65、=0; delay_ms(500); buzz=1; delay_ms(500); break; } } while(1) { closeN=0; fitN=0; remoteN=0; for(i=7;i<30;i++) { steer(0,1,i); chufa=1; while(!T1_F); tem[0]=juli; chufa=1; while(!T1_F); tem[1]=juli; chufa=1; while(!T1_F);

66、 tem[2]=juli; chufa=1; while(!T1_F); tem[3]=juli; chufa=1; while(!T1_F); tem[4]=juli; distance[i-7]=(tem[0]+tem[1]+tem[2]+tem[3]+tem[4])/5; } for(i=0;i<22;i++) { if(distance[i]<200) { close[closeN]=i; closeN++; } else { if(distance[i]>1500) { remote[remoteN]=i; remoteN++; } else { fit[fitN]