模拟智能小车单片机课程设计报告.doc

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1、摘要：本课程设计采用共阳数码管显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘、数码显示、LED灯等电路模块组成。本设计利用按键来模拟红外壁障信号；利用LED灯来模拟小车电机；实现小车壁障、左右转弯、倒退、PWM调速等功能。关键字： AT89S52单片机 模拟小车 PWM 目 录1. 系统设计41.1设计要求41.2 实现方案41.2.1设计思路41.2.2设计方案41.2.3系统结构框图42.1电源电路52.1.1电路原理图52.2最小系统模块52.3模拟传感器、电机模块62.3.1 电路原理图62.3.2 工作原理62.4显示模块72.4.1 电路原理图72.4.2 工作原理及参数选择73.

2、 软件设计73.1 软件功能及算法73.2 软件流程图84. 系统测试95. 结论97. 参考文献98. 附录9附录(一) 原器件明细表9附录(二) 原理图10附录(三) PCB图10附录(四) 主程序清单101. 系统设计1.1设计要求利用单片机设计模拟小车，设计任务如下: (含工作电源)1、 采用发光二极管代替电机，用光的强度表示电机快慢；2、 利用PWM来控制电机，用数码管显示两个电机的占空比和正反转； 3、 具有按键控制电机速度功能；4、 用复位按键来模拟壁障传感器。1.2 实现方案1.2.1设计思路本设计需要实现模拟小车，通过按键来模拟外部传感器，通过系统以AT89S52为核心，主要

3、有显示模块、指示灯模块、按键模块和单片机软件控制模块构成。1.2.2设计方案根据设计的要求,分四部分进行设计：第一部分：电源电路；第二部分：由AT89S52芯片及晶振等构成最小系统电路；第三部分：由按键构成模拟传感器电路、电机电路；第四部分：显示电路。1.2.3系统结构框图AT89S52单片机在模拟传感器键、切换键和调整键的控制下，由P0口输出段码数据，通过P2.42.7进行位选通，有数码管显示信息；由P2.02.3输出脉冲，发光二极管亮度不一。系统框图： 图一 系统框图 2. 单元电路设计2.1电源电路2.1.1电路原理图2.1.2工作原理：220V交流电，通过变压器T变压后输出9V交流电，

4、经D1-D4桥式整流、C5电解电容滤波、三端稳压集成电路7805稳压后输出5V直流电，供给控制电路工作。2.2最小系统模块如图三所示，单片机(AT89S52)9脚为复位输入端。上电及按键复位，只要RST引脚上有大于二个机器周期以上的高电平，单片机(AT89S52)即复位。所以电阻R13选470，R14选4K7，C4选104即可；单片机(AT89S52)的XTAL1脚、XTAL2脚接一个由12M晶振和10pf组成的振荡电路。为单片机提供相应的时序。图二 最小系统原理图2.3模拟传感器、电机模块图三 模拟传感器2.3.1 电路原理图图四 模拟电机 2.3.2 工作原理及参数选择 模拟传感器：如图三

5、，按键从单片机(AT89S521)的P1.01.2口接入，当按键被按下时，相应的输入口就会输入低电平0。视为壁障传感器的有效信号。 模拟电机：如图四，四个发光二极管代表左右两副电机的正反转，通过P2.0P2.3口输出的PWM来控制其速度（灯的亮度）；参数选择：由于发光管的正常发光的压降约为1.8V，电流约为3mA，故限流电阻选1K。2.4显示模块 2.4.1 电路原理图图五 数码显示原理图2.4.2 工作原理及参数选择如图四所示，由单片机(AT89S52的引脚P0口输出PWM占空比、电机正反转指示等数据信息，通过位选信号P2.42.7就可在相应的数码管进行显示和闪烁。当位选信号P2.42.7为

6、低电平时，P0口送出数据也为低电平就点亮数码管，电流灌进单片机。由于使用灌电流的方式驱动数码管，故选用PNP型三极管9012；数码管能正常工作的段电流为3mA-10 mA，压降为1.7V，三极管发射极和集电极的压降为0.3V，因此限流电阻的压降为3.0V，所以选用限流电阻的阻值R=470欧。3. 软件设计3.1 软件功能及算法主程序主要起到一个导向和决策功能，控制程序的走向。本系统在主程序中运用模块化结构，所有控制量集中处理，提高了处理效率，并在RAM建立各控制量的映射，方便各功能模块的编程及修改。运用散转结构，可实现无扰动重入。本设计主要有以下几个模块：PWM设置模块、小车正常模拟行走模块。

7、操作说明：上电复位后进入PWM设置模块；按esw2左右脉冲宽度加5，按esw3左右脉冲宽度减5；按esw1进入小车正常模拟行走模块，在这模块中按sw2表示左传感器有信号，按sw3表示右传感器有信号；再按esw1进入上个模块；按RET键单片机复位单片机内部资源分配：#ifndef _vardfn_H_#define _vardfn_H_#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*=*/=按键定义=uchar bdata Key;/电平变量uchar bdata Ekey;/键沿变量uchar data Keycnt

8、;/键去抖sbit esw1=Ekey0;/独立按键1sbit esw2=Ekey1;/独立按键2sbit esw3=Ekey2;/独立按键3sbit sw2=Key1;sbit sw3=Key2;/=4位数码管显示定义=uchar data Dsw;/uchar data Dsb0, Dsb1, Dsb2, Dsb3;/=端口定义=sbit cs0=P24;/ 数码管位选通位sbit cs1=P25;sbit cs2=P26;sbit cs3=P27;#define key_port P1 /#define disp_port P0/#define pwm_port P2/P2.0.3sbi

9、t pwm1=pwm_port0;sbit pwm2=pwm_port1;sbit pwm3=pwm_port2;sbit pwm4=pwm_port3;/=标志位定义=uchar bdata flag;/标志缓冲sbit szk=flag0;/闪烁总空位sbit fls=flag1;/闪烁控制位sbit M1_fwd=flag2;/电机1正传标志位sbit M2_fwd=flag3;/电机2正传标志位/*=全局变量=*/uchar data Sta;/定义模块转换寄存器uint data Num;/显示缓冲uchar data M1_LT,M1_cnt;/电机低电平时间，和脉冲计数器ucha

10、r data M2_LT,M2_cnt;/uint data M1_Ft, data M2_Ft;uchar data Pwm_cycle;/周期T（100）uchar data F300,Disp_sta;/闪烁时间、状态转换uchar code Led=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99, /0-4 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x98;/5-9 共阳管段码#endif3.2 软件流程图初始化是否到5ms重新对定时器赋初值调用按键扫描程序调用显示子程序根据Sta的值进行模块选择Sta为0 ：调整小车 速度（PWM）Sta为1：小车模拟工作（壁障或循迹）主程序流程框

11、图 Y N主程序流程图 模块0：设置PWM模块流程图 模块1：小车模拟行走流程图esw2左右脉宽宽度加5esw3?左右脉宽宽度减5送至显示缓冲区YNNYesw1切换下一模块返回YN开T1中断右传感器有信号（sw3）左电机正转标志位置0左电机正转标志位置1左传感器有信号（sw2）右电机正转标志位置0右电机正转标志位置1esw1切换下一模块返回YNYNNYT1：中断子程序流程图中断初值重装PWM周期减1为0重装左右脉宽初值左正转标志位左正转灯灭左反转灯灭正脉宽结束左反转灯灭左反转灯亮正脉宽结束左反转灯亮左反转灯亮YYNNYNN右正转标志位右正转灯灭右反转灯灭正脉宽结束右反转灯灭右反转灯亮正脉宽结束

12、右反转灯亮右反转灯亮YYNNYN返 回4. 系统测试1、对照原理图，画出PCB图，认真检查无误后，做出电路板，焊接完成后，检查无硬件问题后，即可进行软件编写下载2、将设计程序编译后的*.HEX文件通过通用编程器AVR_fighter写入芯片AT89S52中。后验证程序是否成功，是否达到要求，通过反复修改，直到达到要求为止。5. 结论实现了模拟小车的壁障或巡线，使小车左拐或右拐、倒退，加速等功能。6 收获通过了这次课程设计，掌握了如何去做好一个小系统的设计和实现，更加深了对单片机的应用了解 ，在调试的过程中提高了分析问题和解决问题的能力。积累了宝贵的实践经验。7. 参考文献 （1） 倪云峰著单片

13、机原理与应用西安：西安电子科技大学出版社，2009.6（2） 张华林，周小方编著电子设计竞赛实训教程北京：北京航空航天大学出版社，2007.8. 附录附录(一) 原器件明细表器件名称型号数量三极管PNP90124数码管LED共阳数码管4电容、电阻10pf,104、470，4k72,2、8,4稳压管78051晶振12MHZ1芯片AT89S521插槽DIP401AT89S521发光二极管红色4敷铜板、转印纸各1开关复位按键4电解电容10UF,470UF，220UF1,1，1二极管1N40074附录(二) 原理图附录(三) PCB图附录(四) 主程序清单/*名称：模拟智能小车*平台：AT89S52

14、12MHz晶振*编者：刘俊锋*修改时间：12-05-10*描述：无*/#include#include#include/*函数声明*/void inital();void work0();void work1();void work2();/=void main()inital(); Sta=0;while(1)while(!TF0);TF0=0;TH0=0xec; TL0=0x78;keyscan(); disp(); switch(Sta) case 0:work0();break; case 1:work1();break;/*/void work0()/设置PWM脉宽宽度if(esw2

15、)M1_LT+=5;M2_LT=M1_LT; if(M1_LT=100) M1_LT=M2_LT=0; if(esw3)/M1_LT-=5;M2_LT=M1_LT; if(M1_LT=0xfb) M1_LT=M2_LT=95;/*/ Dsb0=M2_LT%10;Dsb1=M2_LT%100/10;Dsb2=M1_LT%10;Dsb3=M1_LT%100/10; if(esw1)/切换下一模块 Sta=1;fls=0;M1_fwd=1;M2_fwd=1;/*入口参数：M1_LT , M2_LT;脉宽宽度*使用定时器T1/16位*esw1：模块切换；esw2：模拟左传感器；esw3:模拟右传感器*

16、/void work1()/TR1=1;/=开T1 if(sw3)/ M1_fwd=0;else M1_fwd=1;if(sw2)/ M2_fwd=0;else M2_fwd=1; if(esw1)/切换下一模块 Sta=0;fls=1; /*-*T1中断服务子程序-*/Time1()interrupt 3 TH1=0xfe;/1ms中断一次TL1=0x07;if(Pwm_cycle-=0)/= 周期为100ms Pwm_cycle=100; M1_cnt=M1_LT;/ M2_cnt=M2_LT;/M1电机1正转（M1_fwd正转标志位）if(M1_fwd)pwm4=1;/pwm3=0; i

17、f(M1_cnt0) M1_cnt-; pwm3=0; else pwm3=1; else/电机1反转 pwm3=1;/dian ji qi dongpwm4=0; if(M1_cnt0)/反转 M1_cnt-; pwm4=0; else pwm4=1; /M2电机2正转if(M2_fwd)pwm2=1; if(M2_cnt0) M2_cnt-; pwm1=0;else pwm1=1; else/电机2反转 pwm1=1; if(M2_cnt0)/反转 M2_cnt-; pwm2=0; else pwm2=1; /*-* 初始化-*/void inital() TMOD=0x01;/设置定时器

18、T0工作方式0 TH0=0xec; TL0=0x78; TR0=1;EA=1;/开总中断 ET1=1;/开T1中断TH1=0xfe;/T1初值TL1=0x07;Pwm_cycle=100;#ifndef _keyscan_H_#define _keyscan_H_/*- 按键扫描 -*/void keyscan()uchar i,j;key_port=key_port|0x07;i=key_port;i=(i&0x07)0x07;if(i!=Key) if(Keycnt!=0) Keycnt-; i=Key; else Keycnt=5; j=Key;Ekey=(ji)&i;Key=i;#en

19、dif#ifndef _disp_H_#define _disp_H_/*= 数码管显示扫描=*/void disp()P2=P2|0xf0; /关闭段码if(F300+=80)F300=0;fls=!fls;switch(Dsw)case 0:disp_port=LedDsb0;cs0=0;Dsw=1;break; case 1:disp_port=LedDsb1;cs1=0;Dsw=2;break; case 2:disp_port=LedDsb2;cs2=0;Dsw=3;break; case 3:disp_port=LedDsb3;cs3=0;Dsw=0;break; default:Dsw=0;break;if(!M1_fwd)&fls) cs0=1;cs1=1;if(!M2_fwd)&fls) cs2=1;cs3=1;if(!Sta&fls)cs0=1;cs1=1;cs2=1;cs3=1;/*/#endif