1、自動往返小汽車車的控制系統統目 錄自動往返行駛小小車的設計（搞搞要）3第一章 引言與與概述 4第二章 系統設設計總概述 5第三章 單片機機簡介 6第四章主要電路路的設計 88第五章 系統硬硬件電路設計計11第六章 系統軟軟件設計 16結 束 語 177參考文獻 18附表 199自動往返行駛汽汽小車的設計計【摘要】本設計計介紹了ATT89S511系列單片機機為控制芯片片，控制自動動往返小汽車控制系統硬件件和軟件的設設計。通過小小汽車對路面面的檢測和速速度的調節，把把檢測的信號送入入單片機系統統，經微機處處理后，結合合鍵盤控制實實現LED顯顯示，并可實現對小汽汽車速度，轉轉向的控制和和繞過障礙物物

2、的能力。附附以外圍電路路,運用單片片機的運算和和處理能力來來實現小車的的自動加速、限限速、減速、定定時，語音、前前進、后退、左左轉、右轉、顯顯示行駛速度度、行駛路程程、行駛時間間、等智能控控制系統。控控制自動往返返小汽車控制制系統硬件和和軟件設計。【關鍵字】單片片機；AT889S51芯芯片；自動往往返小汽車；光電檢測器器。第一章引言與與概述 伴隨著著電子信息技技術的飛速發發展，單片機機的應用越來來越廣泛，電電子這個原本本沒有生命的的東西越來越越具有智慧了了，而單片機機在這當中充充當著“大腦”的作用，指指揮著系統完完成其工作。 單片機機通過用匯編編語言或者CC語言編程，可可以實現不同同情況下的，

3、不不同電路的自自動控制，用用它可以開發發很多智能的的玩具，如機機器人、遙控控飛機、智能能車，實際生生活中的很多多電器，例如如電冰箱、全全自動洗衣機機、空調等，還還有就是很多多測量儀器以以及高科技的的空間探測，宇宇宙探索等都都用到單片機機，可以說現現在生活中大大多數的智能能物品都用到到單片機，圍圍繞單片機以以及嵌入式系系統形成的電電子產業將會會是一個持續續發展，愈來來愈具有競爭爭力，愈來愈愈具有生命力力的產業，電電子世界將會會更具有魅力力。 現今的的世界，傳感感器的應用無無處不在，自自動電梯，保保安系統，路路燈的控制等等，天氣中的的溫度、濕度度等等。而自自動導航在實實際中的應用用也很廣，包包括航

4、天事業業中的自動導導航，全球定定位系統，視視覺導航等，隨隨著傳感器技技術，計算機機網絡技術，圖圖像處理技術術的飛速發展展，自動導航航將進一步得得到發展，而而智能機器人人也將進一步步發展，代替替人在一些環環境艱難的地地方工作。 本設計計正是基于小小汽車的自動動控制、安全全定位等技術術而進行的研研究和嘗試。主主要通過單片片機實現對小小汽車運動的的自動控制。小小汽車在沒有有干擾的情況況下，可以自自動按照給定定的路徑行駛駛。并且能依依照程序的指指令，即時做做到停、進、退退、加速或減減速等功能要要求。在這次畢業設設計及制作過過程中，我們們使用了模擬擬電子技術、數數字電子技術術，單片機技技術，電氣控控制技

5、術以及及機械等技術術進行設計及及制作。我們們把三年中所所學的理論知知識基本都聯聯系起來了，這這次的設計及及制作對理論論聯系實際有有了一定的作作用，使我們們三年中所學學的理論知識識得到了升華華 本課題綜綜合運用了單單片機技術、自自動控制理論論、檢測技術術等。使小車車能在無人操操作情況下，借借助傳感器識識別路面環境境，由單片機機控制行進，實實現初步的無無人控制。7798 自動往返小汽車車的控制系統統第二章系統設設計總概述2.1往返小汽汽車的設計要要求與目標: 設計一一個并控作一一個自動往返返于起跑線與與終線之間的的小汽車,小小車從起跑線線出發后到達達終點線停車車10s，返返回到起點停停止;(1)

6、車輛從從起跑線出發發(出發前, 車體不得得超出起跑線線), 到達達終點線后停停留10 秒, 然后后自動返回起起跑線(允許許倒車返回) 往返一次次的時間應力力求最短(從從合上電源開開關開始計時時); (2) 到達終終點線和返回回起跑線時, 停車位置置離起跑線和和終點線偏差差應最小(以以車輛中心點點與終點線中中心線之間距距離作為偏差差的測量值) ;(3)采用SPPCE0611A單片機，能能實現在系統統下載燒錄功功能；(4) 自動記記錄并顯示一一次往返時間間; (5) 自動記記錄并顯示行行駛距離; 2.22整體設計方方案: 整體設設計方案見圖圖1采用ATT89C51單單片機主控制制器, 采用用匯編語

7、言進進行軟件編程程實現各種算算法和邏輯控控制, 紅外外光電檢測到到的開關信號號作為中斷源源, 送入AAT89C51單單片機 中斷斷源 ; AAT89C51單單片機 再對對中斷請求做做出響應, 并在P1.1及P1.0口輸出控控制驅動電路路的脈沖; 驅動電路控控制直流電機機的轉速和轉轉向; 顯示示模塊以采用用串行數椐輸輸入，用四位位數碼液晶顯顯示為核心, 對記錄的的結果進行顯顯示.二、系統原理理框圖系統原理框框圖如圖1所所示。第三章 AT889S51單單片機簡介.1單片機發發展概況AT89S511單片機是凌凌陽公司今年年新推出的一一款十六位單單片機，它的的易用性和多多功能性受到到了廣大電子子愛好者

8、的好好評。這里要要介紹的是用用AT89SS51單片機機實現20001年全國大大學生電子設設計競賽試題題（C題），本本系統以參賽賽題目的要求求為目的，采采用AT899S51單片片機為控制核核心，利用光光電檢測器檢檢測道路上的的標志，控制制電動小汽車車的正反向行行駛，快慢速速行駛，以及及停車的位置置，并可自動動記錄往返時時間和距離，在在顯示完時間間距離后將會會自動播報整整個行程所消消耗的時間，以以及行駛路程程。整個系統統的電路結構構簡單，可靠靠性高。實驗驗測試結果滿滿足要求，本本文著重介紹紹了該系統的的軟硬件設計計方法及測試試結果分析。目前,八位高性性能單片機以以成為主流,單片機發展展具體體現在在

9、以下幾個方方面:1.CPU功能能增強2.內部資源增增多3.引腳的多功功能化4.低電壓低功功耗.3.2單片機的的發展方向目前，單片片機正朝著高高性能和多品品種方向發展展，今后單片片機的發展趨趨勢將是進一一步向著CMMOS化、低低功耗、小體體積、大容量量、高性能、低低價格和外圍圍電路內裝化化等方向發展展。單片機在在出現時，IIntel公公司就給其單單片機取名為為嵌入式微控控制器。單片片機的最明顯顯的優勢，就就是可以嵌入入到各種儀器器、設備中。單片機在內內部已集成了了越來越多的的部件，這些些部件包括一一般常用的電電路，例如：定時器，比比較器，A/D轉換器，DD /A轉換換器，串行通通信接口，WWat

10、chddog電路，LLCD控制器器等。有的單單片機為了構構成控制網絡絡或形成局部部網，內部含含有局部網絡絡控制模塊CCAN。例如如，Infiineon公公司的C 5505C，CC515C，CC167CRR，C1677CS-322FM，811C90；MMotoroola公司的的68HC008AZ 系系列等。特別別是在單片機機C167CCS-32FFM中，內部部還含有2個個CAN。因因此，這類單單片機十分容容易構成網絡絡。特別是在在控制，系統統較為復雜時時，構成一個個控制網絡十十分有用。為為了能在變頻頻控制中方便便使用單片機機，形成最具具經濟效益的的嵌入式控制制系統。有的的單片機內部部設置了專門門

11、用于變頻控控制的脈寬調調制控制電路路，這些單片片機有Fujjitsu公公司的MB889850系系列、MB889860系系列；Mottorolaa 公司的MMC68HCC08MR116、MR224等。在這這些單片機中中，脈寬調制制電路有6個個通道輸出，可可產生三相脈脈寬調制交流流電壓，并內內部含死區控控制等功能。特別引人注目的的是：現在有有的單片機已已采用所謂的的三核（TrrCore）結結構。這是一一種建立在系系統級芯片（SSystemm on aa chipp）概念上的的結構。這種種單片機由三三個核組成：一個是微控控制器和DSSP核，一個個是數據和程程序存儲器核核，最后一個個是外圍專用用集成電

12、路（AASIC）。這這種單片機的的最大特點在在于把DSPP和微控制器器同時做在一一個片上。雖雖然從結構定定義上講，DDSP是單片片機的一種類類型，但其作作用主要反映映在高速計算算和特殊處理理如快速傅立立葉變換等上上面。把它和和傳統單片機機結合集成大大大提高了單單片機的功能能。這是目前前單片機最大大的進步之一一。這種單片片機最典型的的有Infiineon公公司的TC110GP；HHitachhi公司的SSH74100，SH76612等。這這些單片機都都是高檔單片片機，MCUU都是32位位的，而DSSP采用166或32位結結構，工作頻頻率一般在660MHz以以上。 功耗、封裝裝及電源電壓壓的進步現

13、在新的單單片機的功耗耗越來越小，特特別是很多單單片機都設置置了多種工作作方式，這些些工作方式包包括等待，暫暫停，睡眠，空空閑，節電等等工作方式。PPhilipps公司的單單片機P877LPC7662是一個很很典型的例子子，在空閑時時，其功耗為為1.5 mmA，而在節節電方式中，其其功耗只有00.5mA。而而在功耗上最最令人驚嘆的的是TI公司司的單片機MMSP4300系列，它是是一個 166位的系列，有有超低功耗工工作方式。它它的低功耗方方式有LPMM1、LPMM3、LPMM4三種。當當電源為3VV時，如果工工作于 LMMP1方式，即即使外圍電路路處于活動，由由于CPU不不活動，振蕩蕩器處于14

14、MHz，這這時功耗只有有50?A。在在LPM3 時，振蕩器器處于32kkHz，這時時功耗只有11.3?A。在在LPM4時時，CPU、外外圍及振蕩器器32kHzz都不活動，則則功耗只有00.1?A。現在單片機機的封裝水平平已大大提高高，隨著貼片片工藝的出現現，單片機也也大量采用了了各種合符貼貼片工藝的封封裝方式出現現，以大量減減少體積。在在這種形勢中中，Micrrochipp公司推出的的8引腳的單單片機特別引引人注目。這這是PIC112CXXXX系列。它含含有0.52K程序存存儲器，255128字字節數據存儲儲器，6個II/O端口以以及一個定時時器，有的還還含4道A/D ，完全全可以滿足一一些低

15、檔系統統的應用。擴擴大電源電壓壓范圍以及在在較低電壓下下仍然能工作作是今天單片片機發展的目目標之一。目目前，一般單單片機都可以以在3.35.5V的的條件下工作作。而一些廠廠家，則生產產出可以在22.26VV的條件下工工作的單片機機。這些單片片機有Fujjitsu公公司的MB889191891955，MB8991211125A，MMB891330系列等，應應該說該公司司的F2MCC-8L系列列單片機絕大大多數都滿足足2.266V的工作電電壓條件。而而TI公司的的MSP4330X11XX系列的工作作電壓也是低低達2.2VV的。 工藝上的的進步現在的單片機基基本上采用CCMOS技術術，但已經大大多數

16、采用了了0.6?mm以上的光刻刻工藝，有個個別的公司，如如Motorrola公司司則已采用00.35?mm甚至是0.25?m技技術。這些技技術的進步大大大地提高了了單片機的內內部密度和可可靠性。 自動往返小汽車車的控制系統統第四章 主要電電路設計1、光電檢測的的設計為了檢測到地上上的黑線，根根據小車所處處的位置改變變行駛狀態，采采用64型光光電檢測器采采集外部信息息傳給IOBB2作為外部部中斷源，遇遇到黑線將產產生一個中斷斷，通過對中中斷的計數確確定小車位置置，并對行駛駛狀態做出相相應的反映。7764型光電電檢測器輸出出形式為晶體體管集電極開開路輸出，接接4.7K的的上拉電阻。光光電管的測量量

17、最大范圍為為1.5118.5cmm，實際安裝裝距地面為 2cm。發發射管發出紅紅外線光電信信號，接收管管接收到反射射的光信號以以后輸出低電電平,接收收管沒有接收收到反射的光光信號時輸出出高電平，輸輸出電平直接接送IOB22做外部中斷斷的信源。紅紅外光電檢測測器連接電路路如圖2所示示。具體連接接請參見附帶帶的Prottel 999 SE原理理圖。 2主控控電路的設計計（1）、繼電電器驅動電路路的設計由于單片機機I/O口提提供的電流太太小，不能直直接驅動繼電電器。在這里里采用80550來提供一一個開關電壓壓，實現I/O口對繼電電器的驅動，由由于繼電器的的吸合只需55V電壓，能能夠保證它的的可*工作

18、，用用IN40007去掉繼電電器斷開時線線圈產生的反反向電流，保保護80500。如圖3。 （2）、速速度控制電路路的設計本設計方案案較為簡單，即即通過大功率率電阻消耗功功率來實現，通通過對R1、RR2的選擇能能提供八種速速度，可根據據路面摩擦力力大小來調節節R1、R22的大小，使使小車處于最最佳行使狀態態。具體電路路圖如圖4，其其中J1、JJ2由IOAA0控制，JJ3、J4由由IOA1控控制，J5、JJ6分別由IIOA2和IIOA3控制制。 3、路程計計數的設計按題要求顯顯示全程速度度，可以通過過檢測車輪轉轉過的轉數乘乘上車輪的周周長來計算，霍霍爾元件就是是一種很好的的可用于車輪輪轉數計數的的

19、元件。霍爾爾元件基本原原理是：在普普通轉盤計數數的儀表中加加裝霍爾元件件和磁鐵，即即可構成基于于磁電轉換技技術的傳感器器。霍爾元件件固定安裝在在計數轉盤附附近，永磁鐵鐵安裝在計數數盤（例如00.01立方方米）位上，當當轉盤每轉一一圈，永磁鐵鐵經過霍爾元元件一次即在在信號端產生生一個計量脈脈沖。在普通通轉盤計數的的儀表中加裝裝霍爾元件和和磁鐵，即可可構成基于磁磁電轉換技術術的傳感器。本本系統中霍爾爾元件固定安安裝在計數轉轉盤附近，永永磁鐵安裝在在計數盤位上上，當轉盤每每轉一圈，永永磁鐵經過霍霍爾元件一次次即在信號端端產生一個計計量脈沖。由由于霍爾電壓壓很微弱(mmV級)，需需用霍爾集成成電路進行

20、處處理，如圖55所示。無論論信號轉子的的哪個葉片通通過空氣間隙隙時，霍爾信信號發生器都都將產生一個個電位由高到到低的脈沖信信號,直接送送IOB3作作外部中斷源源，信號轉子子通過霍爾元元件將產生一一個中斷，對對中斷進行計計數，此中斷斷的個數即為為車輪轉過的的轉數。 4、顯示電電路的設計本系統采用用共陰極數碼碼管四個進行行動態顯示，輪輪流顯示時間間和路程，這這有利于節省省I/O口。顯顯示時間的精精度為1S，顯顯示路程的精精度為0.001m。用IIOB8IOB111口作為位選選控制， IIOA8IOA111口傳輸要顯顯示的數據，數數據線和位選選線直接接凌凌陽SPCEE061A單單片機的I/O口即可，

21、因因為I/O口口輸出電流很很小不會對LLED造成損損壞，它的電電壓值卻足以以驅動LEDD，這不像別別的單片機還還要外接驅動動電路和電阻阻，采用凌陽陽SPCE0061A單片片機大大減化化了設計過程程和硬件電路路。硬件電路路如圖6所示示。 5、語音播播報電路的設設計凌陽的SPPCE0611A是16位位單片機，具具有DSP功功能，有很強強的信息處理理能力，最高高時鐘可達到到49M，具具備運算速度度高的優勢等等等，這為語語音的播放、錄錄放、合成及及辨識提供了了條件。另外外SPCE0061A單片片機具有322k閃存，事事先把所需要要的語音信號號錄制好，整整個語音信號號經凌陽SAACM_S4480壓縮算算

22、法壓縮只占占有13.22K存儲空間間，對凌陽SSPCE0661A單片機機的存儲系統統來說綽綽有有余。凌陽SSPCE0661A單片機機自帶雙通道道DAC音頻頻輸出，DAAC1、DAAC2轉換輸輸出的模擬量量電流信號分分別通過AUUD1和AUUD2管腳輸輸出，DACC輸出為電流流型輸出，經經LM3966音頻放大，即即可驅動喇叭叭放音，放大大電路如圖55(只列出了了DAC1,DAC2類類似)。在DDAC1、DDAC2后面面接一個簡單單的音頻放大大電路和喇叭叭就能實現語語音播報功能能，這為單片片機的音頻設設計提供了極極大方便，音音頻的具體功功能主要通過過程序來實現現。 圖7音頻放大電電路6、電源部部分

23、電源部分采采用四節堿性性電池對單片片機、數碼管管等供電，采采用九節堿性性電池對繼電電器及電機進進行供電，為為減少耗電量量，數碼管未未采用全程供供電，而是等等小車停止后后顯示所用時時間和行駛距距離；采用雙雙電源供電消消除電動機運運轉時產生的的干擾，保證證單片機正常常工作。 自動往返小汽車車的控制系統統第五章 系統硬硬件電路設計計5.1檢測電路路設計本設計需要檢測測起點和終點點限速區一定定黑白對比的的黑色和跑道道兩則的障礙礙物（檔板）。圖圖2、圖3速速度檢測和路路面檢測，均均采用反射取取用式，單光光束紅傳感器器ST1788接收信號，再再分別用運放放LM3244比較電壓進進行放大。圖圖2的電路在在5

24、V電壓下下工作，根椐椐該型號傳感感器紅外發射射管所需工作作壓降（紅外外發射管的正正向壓降在111.3V）和和工作電流(紅外發射管管的電流為22-10mAA)，取用負負載電阻R11=0.511K。紅外紅紅接收管負載載電阻R2=51K。取取R3=R44=1K由RR5進行設置置。圖3的電電路是在+99V電壓下工工作的，和圖圖2分析方法法一樣，取RR6=2K，RR7=2700K，R8=270K，R9=100KK。 圖2速度檢測電電路 圖3地面檢測電電路圖5.2驅動電路路設計5.2.1電機機驅動電路主電路采用PWWM-M的雙雙極式H型電電路。運用44個C26555晶體管和和4個續流二二極管組成橋橋式電路

25、，靠靠晶體管導通通和關閉的占占空比實現電電動機調速的的目的，輸出出端的電位極極性不一樣可可以使電機正正轉和反轉。應應用中應盡量量提高斬波的的頻率，減少少電流的脈動動。具體電路路圖 圖4電機驅動電電路 5.2.2.轉轉向驅動電路路該電路結構簡單單，主在由達達林頓管來接接受信號來驅驅動電機，輸輸出端的電位位極性不同可可以使電機作作不同的轉向向，實現轉向向功能。具體體結構如圖五五所示。 圖5轉向驅動電電路5.2.3.鍵鍵盤及顯示電電路顯示電路采用串串行數椐輸入入，用四位數數碼液晶顯示示，顯示時間間或路程。通通過單片機利利用不同的占占空比來控制制車的速度，小小車動行的情情況是通過軸軸上帶孔的圓圓片和光

26、電檢檢測器送給控控制位分。當當小車檢測到到終點時，停停止運行100S，顯示運運行的路程。5.3 ST1178 器件件簡介一特點：1.采用高發射射功率紅外光光電二極管和和高敏度光電電晶體管組成成。2檢測距離可可調整范圍大大，4-400mm可用。3采用非接觸觸檢測方式。二極限參數：(Ta=225)項目 符號 數數值 單位輸輸入 正向電流 IF 500 mA 反向電流 VVr 6 VV 耗散功率 PP 75 mmW輸出 集射電壓壓 Vceoo 25 VV 射集電壓 veco 6 V 集電極功耗 Pc 500 mW工作溫度 Toopr -22065 儲存溫度 Tsstg -33075 三光電特性：(Ta=225)項目 符號 測測試條件 最最小 典型 最大 單位位輸入 正向壓降降 Vf IIf=20mmA - 11.25 115 V 反向電流 IIr VR=3V - - 10 uA輸出 集電極暗暗電流 Icceo Vcce=20vv - - 1 uA 集電極亮電流 Il Vce=5VVIf=8mA L3 030 - - mA L4 040 - - mmA L5 050 - - mmA 飽和壓降 VVce