自動避障小車課程設(shè)計學(xué)術(shù)參考

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1、 單片機(jī)系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計 成績評定表 設(shè)計課題 ： 自動避障小車 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 自動1105 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ：

2、 設(shè)計地點(diǎn) ： 31-630 設(shè)計時間 ： 指導(dǎo)教師意見： 成績: 簽名： 年 月 日 優(yōu)質(zhì)+材料 單片機(jī)系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計 課程設(shè)計名稱： 自動避障小車 專 業(yè) 班 級 ： 自動1105

3、 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計地點(diǎn)： 31-630 課程設(shè)計時間： 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)班級

4、學(xué)號 題 目 自動避障小車 課題性質(zhì) 產(chǎn)品設(shè)計 課題來源 自擬 指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容 （參數(shù)） 利用增強(qiáng)版51MCU設(shè)計一個自動避障小車，實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、自主判別障礙，自動避開障礙； 2、識別出多障礙區(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)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。 第2-5天：按照確定的方案設(shè)計電路。畫出總體電路圖，而且選好各個元件的參數(shù)、數(shù)量類型。然后由原理圖生成PCB，用熱轉(zhuǎn)印法腐蝕這個電路板。 第6-7天：構(gòu)建硬件系統(tǒng)，并且測試確認(rèn)都可以正常工作。之后完成機(jī)械

5、部分和硬件部分的搭建。 第8-11天：編寫程序，設(shè)計軟件，并且開始撰寫課程設(shè)計報告。 第12-13天：整體調(diào)試，逐步完善。 第14天：完成課程設(shè)計報告。 主要參考 資料 【1】張迎新．單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2004 【2】《單片機(jī)程序設(shè)計實(shí)例》清華大學(xué)出版社 【3】《 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計200例》 【4】《單片機(jī)程序設(shè)計及應(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

6、 4 1.1研究背景 4 1.2設(shè)計思想及基本功能 4 2總體方案設(shè)計 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 6 3硬件電路設(shè)計 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超聲波測距電路 12 3.7舵機(jī)電路 13 3.8電機(jī)驅(qū)動電路 14 3.9電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路 13 3.10設(shè)計PCB和腐蝕電路板 14 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 16 4.1分模塊程序設(shè)計 17 4.2主程序設(shè)計 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

7、24 附錄B 源程序 25 1概述 1.1研究背景 科技的發(fā)展趨勢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)雜性帶來的錯誤，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。另外，可以應(yīng)用在無人控制系統(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。這個月我國嫦娥三號載著玉兔號月球車踏上了月球，已經(jīng)開始探索活動。玉兔號月球車可以自動尋找有價值的目標(biāo)，自動避開障礙物，自動尋找最優(yōu)路徑等等，這些功能在原理上都

8、差不多，只是所用儀器以及控制算法的不同。 1.2設(shè)計思想及基本功能 小車設(shè)計的基本思路是：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)這些信息通過路徑最優(yōu)算法選擇前進(jìn)方向。 小車的基本功能是識別空曠區(qū)和多障區(qū)；自動避開障礙物；能夠在空曠區(qū)快速行駛。 2總體方案設(shè)計 2.1方案論證 首先是測距方案： 方案一：激光測距 優(yōu)點(diǎn)：測速快，適應(yīng)范圍廣，精確；不過相對于自動避障小車系統(tǒng)，有點(diǎn)大材小用。激光測距是點(diǎn)對點(diǎn)的測距，一般進(jìn)行遠(yuǎn)距離測距比較精確。如是近距離激光測距，必須要涉及到微小時間測量，51MCU無法勝任。因

9、此激光測距方案否定。 方案二：超聲波測距 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，便于與MCU聯(lián)機(jī)工作。測量范圍從5CM到幾百米的距離內(nèi)精度在毫米級。盡管它測量的是點(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)處理簡單。可以考慮。 方案三:雷達(dá)測距 不太現(xiàn)實(shí)，受到本人技術(shù)水平限制，無法駕馭雷達(dá)測距系統(tǒng)，此外，雷達(dá)應(yīng)用于較大范圍的測量和監(jiān)控，如果用于本小車，同樣涉及到微小時間測量，以及雷達(dá)數(shù)據(jù)處理，51MCU難以勝任。否定！ 方案四：紅外線測距 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)難度低，數(shù)據(jù)處理簡單，但是測量開關(guān)信號比較好，測量連續(xù)信號不夠準(zhǔn)確。測量的精度有點(diǎn)低。因此不是一種較好的測距方法。 綜合各因素，選用超

10、聲波測距。 其次是微控制器的選擇： 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控制兩個舵機(jī)、一路PWM頻率約幾千赫茲控制電機(jī)、三個個定時器做脈沖捕捉、至少兩個外部中斷輸入、一個并行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），外圍電

11、路設(shè)計的會復(fù)雜一點(diǎn)，成本也會高一點(diǎn)。60S2用兩片比較合適； 用89C52比較麻煩，兩片也不夠。根據(jù)個人能力，以及時間和進(jìn)度方面考慮選用60S2,60S2呢，它的資源有：完全兼容51 的兩個定時器T0、T1和兩個外部中斷；兩路擁有獨(dú)立波特率的串行口；一個PCA定時器，可產(chǎn)生兩路同頻的PWM；八個10位精度的AD 轉(zhuǎn)換通道; 一個硬件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 兩片60S2一個做主機(jī)，一個做從機(jī)，通過串行口通信，傳遞數(shù)據(jù)。 主機(jī)用到的功能有： (１)、定時器T1和外部中斷INT1，作用是：測脈寬，用

12、到的IO是P3^3；P2^0作為超聲波測距模塊的觸發(fā)功能引腳； (２)、定時器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的時鐘源，可以通過改變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

13、狀態(tài)。 從機(jī)用到的功能： (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)、定時器T0和T1作為編碼器脈沖計數(shù)和測脈寬使用，測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3硬件電路設(shè)計 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)和測距模塊供電。出于對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和成本的考慮，選用了開關(guān)

14、電源模塊作為轉(zhuǎn)換電路。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振蕩電路作為時鐘電路的輸入源，但是外部連接一個無源晶振電路，可以使單片機(jī)的時鐘頻率更穩(wěn)定，因而工作更可靠。電路參數(shù)：四個電容均為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)位引腳保持兩個機(jī)器周期的低電平，就可以使單片機(jī)內(nèi)部所有電

15、路初始化。電路參數(shù)：電容1UF只要保證電容的時間常數(shù)大于兩個機(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按鍵是否按下。這里都采用外部中斷的方法檢測。 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)容可以全部同時顯示在屏幕上，沒有屏幕內(nèi)容的位移切換。可以顯示四行。狀態(tài)指示燈如圖3.7所示 圖3.7 狀態(tài)指示燈 這幾個LED燈是作為狀態(tài)指示用的，方便調(diào)試

16、。 3.6超聲波測距電路 超聲波測距模塊如圖3.8所示 圖3.8超聲波測距模塊 這是超聲波模塊的接口電路。這個超聲波的工作原理是： (1)采用 IO 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號; (2)模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回； (3)有信號返回，通過 IO 輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是 (4)超聲波從發(fā)射到返回的時間．測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2; 超聲波模塊測距工作時序圖： 觸發(fā)信號（由單片機(jī)產(chǎn)生一個寬度大于10US的高脈沖，觸發(fā)模塊工作一次）： _|&#

17、175;¯¯¯|_______________________________________________|¯¯¯¯ 模塊內(nèi)部發(fā)出的信號（循環(huán)發(fā)出8個40KHZ的脈沖）： ______|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|___________________ 輸出回響信號（回響信號的高電平持續(xù)時間正比于檢測的距離）： ____________________________________|¯

18、75;¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯|____ 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)動電路。舵機(jī)接口是信號線、電源正、地。信號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。這里用了一級三極管驅(qū)動。通常用的這種舵機(jī)，控制信號是一個周期為20ms占空比在2.5%—12.5%之間的PWM信號，分別對應(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)給出一個占空比，舵機(jī)就到某一個角

19、度。 3.8電機(jī)驅(qū)動電路 電機(jī)驅(qū)動電路如圖3.10所示 圖3.10電機(jī)驅(qū)動模塊 電機(jī)的控制采用的是L298N全橋驅(qū)動電路。 驅(qū)動電路如圖3.11所示 圖3.11 驅(qū)動電路 電機(jī)正反轉(zhuǎn)原理： IO： _____________________|¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

20、電流流向：¦↑¦↑¦¦↑¦¦↑¦¦↑¦ ¦↓¦¦↓¦¦↓¦¦↓¦¦↓¦¦↓ PWM： |_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_|¯|_ |←假設(shè)此時電機(jī)正轉(zhuǎn)→|←‐ 該時刻電機(jī)反轉(zhuǎn)‐→| 3.9電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路

21、 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路如圖3.12所示 圖3.12電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路 編碼器輸出信號：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。 編碼器輸出信號圖如圖3.13所示 圖3.13信號圖 3.10設(shè)計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3.14 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 主程序的流程圖如圖4.1

22、所示。 圖4.1主程序流程圖 主程序流程說明： 電路主要分為以下幾個部分，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 4.1.1鍵盤程序 小車系統(tǒng)需要的按鍵不多，有兩個，采用中斷法。在系統(tǒng)中的作用是啟動小車。 4.1.2舵機(jī)驅(qū)動程序和電機(jī)驅(qū)動程序 控制原理部分在敘述硬件時已介紹。這里說說具體怎么實(shí)現(xiàn)。 產(chǎn)生50HZ的PWM控制舵機(jī)：時鐘頻率Fosc=11059200HZ,定時器T0的溢出率Ft

23、0作為PCA定時器的時鐘輸入。60S2工作在51模式下。設(shè)TO的初值為X，自動重裝模式，T0、PCA均無中斷。計算方法為： X*(12/Fosc)*256=0.02s 可以得出X=72，TH0=0xB7。 再計算占空比：PCA的中心計數(shù)器每（72*12/Fosc）秒記一個數(shù)，記256個數(shù)（即一個八位計數(shù)器）溢出再從零開始。比較寄存器的取值是：256*0.025和256*0.125之間，對應(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（分級明顯，轉(zhuǎn)向不夠舒暢?。?。 電機(jī)的頻

24、率沒有嚴(yán)格的要求，因此，選用簡單的處理:對時鐘進(jìn)行 256*12分頻，是3.6KHZ。 4.1.3超聲波測距程序 超聲波測距實(shí)現(xiàn)原理就是測量高電平脈沖持續(xù)的時間。用到了51定時器啟停由外部控制的功能。GATE=1，TRn=1,定時器由外部中斷引腳電平控制，上升沿之后開始計數(shù)，下降沿之后停止計數(shù)。同時打開相應(yīng)的外部中斷，在下降沿到來后進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，記錄停止計數(shù)時的數(shù)值。 這里應(yīng)當(dāng)注意一個問題是：如果測量的距離較遠(yuǎn)，定時器可能就溢出了，對這個不處理，結(jié)果將是錯誤的。因此同時開啟定時器中斷，在溢出時，記下溢出的次數(shù)。距離的計算方法是： 距離=【Number*(12/Fosc)+N*

25、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 主程序里主要是避障程序。我的思路是，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)

26、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，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，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，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算得出。 5系統(tǒng)調(diào)試 首先是分模塊調(diào)試。把各個模塊的功能分開實(shí)現(xiàn)。然后是部分的組合到一起使用，如超聲波測距和1603顯示、兩路舵機(jī)同時控制。 在軟件調(diào)試的時候，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，而且長。用戶128RAM不夠用?？梢杂袃蓚€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

27、的，而且我的C語言編程水平實(shí)在淺薄，指針依然是用不好，一用就報錯。那只好擴(kuò)展RAM。查查60S2的數(shù)據(jù)手冊，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，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RAM,可以用acc直接讀寫的,速度最快,生成的代碼也最小。 idATa: 固定指前面0x00-0xff的256個RAM,其中前128和dATa的128完全相同,只是因?yàn)樵L問的方式

28、不同。idATa是用類似C中的指針方式 訪問的。匯編中的語句為：mox ACC,@Rx.(不重要的補(bǔ)充：c中idATa做指針式的訪問效果很好) xdATa: 外部擴(kuò)展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空間,用DPTR訪問。 pdATa: 外部擴(kuò)展RAM的低256個字節(jié),地址出現(xiàn)在A0-A7的上時讀寫,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)計的電路基本沒有（自己還差的很遠(yuǎn)唉！），沒有什么難的。 小車主板： 圖5.1 小車主板 整車圖片： 圖5.2 整車鳥瞰圖 6總結(jié) 兩周的單片機(jī)課程設(shè)計很快就結(jié)束

29、了，但是在進(jìn)軍單片機(jī)領(lǐng)域，這僅僅是個開始。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)會使用51單片機(jī)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，世界上51系列占的市場份額并不多。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)作為改變生活的萬能工具。 學(xué)習(xí)單片機(jī)，離不開編程，離不開軟件。Ｃ語言作為一種高級語言，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語言。靈活運(yùn)用Ｃ語言，對單片機(jī)

30、學(xué)習(xí)帶來極大的便利。今后還得繼續(xù)深入學(xué)習(xí)Ｃ語言。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。這個課程設(shè)計中所有的程序，并不是都在這兩周寫的，有一些以前玩過類似的模塊，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，還有個人的單片機(jī)例程、軟件、電路設(shè)計庫，這樣會越來越容易。 參考文獻(xiàn)： 【1】《單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》（第2版）張迎新．[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2004 【2】 夏路易 石宗義．Protel 99se電路原理圖與電

31、路板設(shè)計教程．北京：北京希望電子出版社，2004 【3】《單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》（第2版）張迎新．[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2004 【4】宏晶STC12單片機(jī)技術(shù)手冊 附錄A硬件電路圖 圖A.1 整車鳥瞰圖 附錄B 源程序 工程文件結(jié)構(gòu)： 圖B.1 整車鳥瞰圖 STC12C5A60S2增加的特殊功能寄存器與地址的映射： #ifndef __REG52_H__ #define __REG52_H__ /* BYTE

32、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 = 0x95;/*stc12c5a60s2*/ sfr P2M0 = 0x96;/*stc12c5a60s2*/ sfr

33、 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 = 0xAF;/*stc12c5a60s2*/ sfr P3M1 = 0xB1;/*stc12c5a60s2*/ sfr P3M

34、0 = 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 = 0xBB;/*stc12c5a60s2*///P4 I/O Switch sfr ADC_CONTR=0xBC;/*s

35、tc12c5a60s2*/ 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;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Flash Data Register sfr IAP_ADDRH=0xC3;/

36、*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 Trigger sfr IAP_CONTR=0xC7;/*stc12c5a60s2*///ISP/IAP Control Reg

37、ister 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*///SPI Status Register sfr SPDAT = 0xCF;/*stc12c5a60s2*///SPI

38、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;/*stc12c5a60s2*/ sfr CCAP1L= 0xEB;/*stc12c5a60s2*/ sfr PAC_PWM0=0xF2;/*

39、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 =CCON^6; sbit CCF1 =CCON^1; sbit CCF0 =CCON^0; #end

40、if 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); EN=0; return r

41、esult; } 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; EN=0; } void

42、 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(Data); } void LCD

43、_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) { LCD_Write_Da

44、ta(*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=48+(number%10);

45、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); LCD_Write_Data(tenth

46、u); 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); break; case 4:

47、 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_Data(dat); break

48、; 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); LCD_Write_Comm(0x0C);

49、 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); delay_ms(1);

50、 } #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(u8 x,u8 y,u8 *s); v

51、oid 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>

52、=19200) { 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(

53、) interrupt 4 { 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_

54、H_ void COMInit(u16 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 各種延時函數(shù)文件： #include"define.h" #include"delay.h" void delay_us(u16 xus) { xus=2*xus; while(xus--);

55、 } void delay_ms(u16 xms) { int i,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" u

56、8 key_flag=0; u8 receive=0; float juli; u16 T; u8 T1_Count=0; 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)*111

57、41.12+0.1844618*((float)T); LCD_Write_Number(0,2,juli,5); T1_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

58、=0; } } } #endif 脈寬測量初始化文件： #include<reg52.h> #include"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_ #de

59、fine _CAPTURE_h_ sbit chufa=P2^1; void capture_init(void); #endif 舵機(jī)控制文件： #include"delay.h" #include"1603.h" #include"externIRQ.h" #include"steer.h" void Init_SteerPWM(void) { TMOD|=0x02; TH0=0xB7; TL0=0xB7; TR0=1; CMOD=0x04; CL=0x00; C

60、H=0x00; CCAPM0=0x42; CCAPM1=0x42; CCAP0H=home; CCAP0L=home; CCAP1H=home; CCAP1L=home; CR=1;//Æô¶¯PCA } void steer(u8 Mod,u8 Num,int degree) { double duty; if(Mod)//½Ç¶È { duty=19.2+0.14222*((double)degree); if(duty>29) {

61、 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) { CCAP1H=(int)duty; CCAP1L=(int)duty; LCD_Write_Number(4,3,duty,3); } } else { if

62、(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==2) { CCAP1H=degree; CCAP1L=degree; LCD_Write_Number(4,3,duty,3); } }

63、 } #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)控制文件： #include"REG52.h" #include"define.h" #include"del

64、ay.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; } void back(u8 duty) { CCAP0H=256-d

65、uty; 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"

66、; #include"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;

67、 float xdata tem[5]; u32_l xdata distance[22]; 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; dela

68、y_ms(500); buzz=1; delay_ms(500); buzz=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_

69、F); tem[1]=juli; chufa=1; while(!T1_F); 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[fi