智能寻迹遥控避障机器人---毕业论文

扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号： 教研室:电气自动化教研室 专 业:电气自动化技术题 目:智能寻迹遥控避障机器人 指导者： 评阅者： 年 月扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 智能寻迹遥控避障小车 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 2016年5月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字)： 2016年5月 日专科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 3页目 录一 绪论11.1研究背景及意义11.2智能小车的发展1二、设计要求32.1设计任务32.2原理简述32.2.1总体设计方案设计32.2.2系统原理3三、硬件系统设计4 3.1车体的设计43.1.1电机驱动与控制模块53.1.2红外遥控模块63.1.3红外接收模块63.1.4直流电机模块73.1.5寻迹模块73.1.6避障模块83.2硬件系统原理描述93.2.1 STC89C52RC 单片机介绍93.2.2单片机端口结构及工作原理103.2.3控制信号引脚介绍142专科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 3页3.3最小应用系统设计143.3.1时钟电路153.3.2复位电路163.4电源模块设计163.5小车的硬件连接17四 软件系统的设计184.1系统设计说明184.2主程序流程图194.3系统编程说明204.4软件抗干扰技术介绍204.5看门狗技术234.6可编程逻辑控制器24五、系统调试265.1 keiluvison4介绍265.2软件安装265.2.1CH340介绍275.2.2 STC_ISP_V483 写入软件安装与介绍285.3软件的烧录28六、结束语316.1应用程序特点316.2新的体会31致 谢323专科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 3页参考文献33附录34A程序清单34B系统原理图40专科毕业设计说明书（论文） 第 41 页 共 40 页一 绪论1.1研究背景及意义随着科技的发展，人们的生活也随之发生了很大的改变。从曾经的用人力来解决日常生活中的工作需要而逐渐的被机器取代，人们的生活也逐渐步入了智能的时代。在平时的生活中人们更喜欢使用智能设备来解决日常生活中的问题如：曾经的手动洗衣机已经被智能洗衣机取代、在一些高档的饭店中也时常会看到智能机器人服务员在工厂中我们也会看到智能循迹送料小车，因此可以说今天的人们已经步入了智能时代，传统的人力也已渐渐被这些智能机器取代。本课题所研究的智能小车采用控制处理器是STC89C52为核心。通过红外遥控发射装置发射红外光线，再被红外接收装置0038红外接收头接收后传送至单片机芯片，再驱动L293D电机驱动模块对直流电机进行驱动，从而实现智能小车的前进、后退、停止、左转、右转。红外遥控小车的运用不仅在儿童玩具的市场中占有着重要的地位，在现代工业控制中也有着较为重要的地位。所以它的研究对红外技术的研究有着重要的作用。红外遥控技术从最普遍接触的就是电视遥控器，它是红外遥控的运用最广泛的体现，红外遥控技术不仅方便，而且它的解码也较为简单。它可以完美的实现日常生活中，非远距离的信息传输，并且它的传输也比较安全可靠，所以它成为了本次设计的首选传输数据的载体。1.2智能小车的发展智能小车在平时的竞赛中经常会出现，它的发展也经历了较为漫长的发展，从最开始的一个小车只能实现一种作用，到现在的小车可以通过一辆车体实现多种的功能如：红外遥控、红外壁障、超声波壁障、智能拍摄等等的功能，比起原先的小车功能单一有了很大的进步。这些的功能发展也是得益于现代的工业集成的发展，这也印证了“时代的进步推动着科技的发展，而科技的发展也印证了时代的进步”。本次的小车就是选用较为集成度较高的控制板与驱动板，这两块驱动板集成度较高的集成板，它们将控制芯片、驱动芯片、变压模块等等集成在同一块的驱动板上不仅保证了小车的性能的安全可靠，同时也防止了外部元件的损坏。本次的小车不仅可供本人学习同时也可以为其他单片机提供了学习的条件。关键词：STC89C52 、 红外遥控技术、L293D二、设计要求2.1设计任务本次设计一个基于51单片机的红外智能遥控小车，用STC89C52RC作为中央处理芯片，该小车通过红外控制对小车进行实时的控制，利用STC89C5RC单片机的数据处理系统将车载传感器0038采集到的数据传送给STC89C52RC单片机的数据处理系统中进行处理，然后通过LED灯显示出小车当前的运行状态。选用上述的方案能够让小车拥有较好的柔性系统，它能够在满足本次设计的要求同时，也为小车的后期升级留下了较大的空间。2.2原理简述 本次小车的设计是用红外接收模块、直流电机模块、红外遥控模块、L293D模块、单片机最小系统等基本部分组成。2.2.1总体设计方案设计如下图所示，为了能够使小车完成最初的设计目的，从而使小车能够使在稳定的系统的情况下运转，我们选用了STC89C52RC单片机作为控制芯片。通过分析系统，该设计的关键部分在于对小车的实时控制部分，在这一点上单片机的优点就可以充分的显示出来方便快捷、控制简单、并且可以完全发挥单片机的强大的控制功能、价格低廉、可位寻址操作功能及丰富的资源等优点。所以这种方案是较为理想的方案。2.2.2系统原理为了能够完成小车的设计要求，该小车的的主要组成部分是由：最小系统、直流电机模块、红外遥控模块、红外发射模块、电机模块等。为了能够进一步对各个模块进行深入了解，下面对各个模块进行说明，同时也对各个方案进行比较说明。三、硬件系统设计3.1车体的设计 该设计要求自己购买车体和电机，本次所购得的小车具有组装整体的车身车轮、电机与驱动电路。整车购买具有以下优点：首先，整车的结构比较紧凑，运行也比较好。其次整车购买散件更加经济。最后，由于该小车是两轮驱动，且电机均为直流减速电机，容易控制转向。循迹红外对管复位电路 AT89C52时钟电路驱动电机 电源电路 图2-2系统方案结构图机均为直流减速电机，容易控制转向。 我所购买的小车底盘具有以下性能特点：底盘采用军工及级双面覆铜PCB板材料，而并非普通的亚克力板。质量轻且灵活而不失韧度，而且可以安装数个传感器，能够为小车提供了较多的提升空间。同时也为该毕业设计后再次转让给其他单片机小车爱好者提供了条件。电机采用强磁抗干扰直流减速电机，其动力更大、载重更强，并且具有良好的抗干扰能力。电机驱动电源采用4节1.5v单电源分别为电机模块、单片机模块及电机驱动模块进行供电。车体板后部安装4根铜柱用于安装小车的主控板：为了方便小车后期升级底板预留了空间，车体板前部分安装的4根铜柱用于安装小车电机的驱动模块以及电源变压模块。3.1.1电机驱动与控制模块 L293D是该系统所选用的电机驱动模块，这个芯片为双H桥的直流电机驱动芯片，它的持续工作电流为1A，最高值电流可以达到2A,内部包括两个H桥的大电流高压的全桥式驱动器，能够在相同的时候驱动两个电机。它的控制信号输入端能够与单片机接口直接相连，它的外部的元件也比较少，所有使用起来也十分方便，因为本小车设计车采用四个直流电机作为驱动动力，所以需要使用两个L239D驱动模块，从而驱动电机，分别用两个I/O接口驱动一个电机，其所示结构电路图如下图所示：图2-3 L239D驱动模块图3.1.2红外遥控模块遥控技术按传输控制的指令信号的载体分为：无线遥控、红外线遥控。无线遥控技术它是通过无线电波作为传输信号的载体，它的传播方向不定，而且传播的距离很远适合远距离通信，可以穿越障碍物，可以不需要“面对面”得传输控制特点，但容易受电磁波的干扰。 红外遥控技术采用红外线作为载体来达到传输信号的目的，红外遥控的特点具有方向性好、遥控距离近、电路调试简单、编解码较为容易，可进行多路控制。因为本设计的智能小车所需要求并不需要较远的遥控距离，且是为了不同学习用途；故本次选用的遥控技术为红外遥控技术，而并非无线遥控技术。红外遥控发射器采用从网上购买的红外发射器，该遥控器从购买时内部便配有相应的程序，当按下相应的按键时红外遥控器的发射口便会发射出频率不同的数字脉冲，这些脉冲被0038红外对管接收后便可以被转换成单片机可识别的信号，从而驱动小车做出相应的动作。下图便是红外遥控小车车载遥控器图 图2-4 红外发射和接收原理图3.1.3红外接收模块本设计的红外接收模块采用0038红外接收头，该模块可接收红外发射器发射的脉冲波信号，再经过光电放大，调制解调后传输给单片机。然后便可将信号传输给L239D模块从而实现小车的前进、后退、停止、左转、右转。等操作。下图红色部分便部分便为0038红外接收头。 图2-5红外模块3.1.4直流电机模块本设计的小车所采用的电机为抗干扰直流减速电机，该直流减速电机所需驱动电压为DC6V可以直接采用单片机电压驱动，并且具有较好的灵敏性、抗干扰性也较强，价格也较为便宜。下图便为所购买的直流电机。 图2-6直流电机模块3.1.5寻迹模块 采用 AT 89C52RC 控制为核心。控制两个放置在小车左前下方和右前下方的两个红外探头接受和发射电信号以实现前方发现黑线时继续前进，当发现白线时实现左转或右转，当转到黑线时单片机给传感器一个信号让它继续前进，从而实现寻迹的功能控制 图2-7直寻迹模块3.1.6避障模块 小车前方采用两个红外探头一个用于发射信号，一个用于接收信号，两个探头分别位于小车左前方，和右前方。当小车前方检测到有障碍物时，红外接收探头会将信息发送给到单片机，然后单片机再通过把返回信息发送给小车来进行控制以达到避障的效果。 图2-8避障模块3.2硬件系统原理描述 本设计主要是通过STC89C52RC单片机驱动L239D电机驱动模块，从而实现小车在红外遥控器的红外光波的调控下进行前进、后退、停止、左转、后传的运动情况。3.2.1 STC89C52RC 单片机介绍 美国宏晶公司为了让电子集成度能够进一步提高，同时为了满足各类电子爱好者的需要，经过研究开发于是生产出了STC89C52RC单片机，该单片机不同于先前控制芯片是：性能更加强大、功耗也大大降低、处理速度也变得异常的快速，由于本次设计的小车留下了较大的开发潜力，所以STC89C25RC控制器也成为了本次首当其选。STC89C25RC单片机它采用了Flash存储技术，大大的减少了单片机制作原材料成本，并且在软件系统的兼容方面它很好的与之前的的单片机能够实现兼容，它程序的写入与消除采用了电可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提供了廉价而方便的选择。下面简介下STC89C52RC单片机的各端口的作用与它的特性。 主要特性如下： （1） 加强型 89C52 单片机，拥于2个时钟机器周期，分别为：6与12可供使用者选择使用。（2） 工作电压：2.7V6V（5V 单片机）（3） 全静态工作时，工作频率在：0HZ24MHZ（4） 用户应用程序空间为 8K 字节 （5） 片内拥于512Kb RAM ，图3-1 STC89C52单片机引脚图（6） 共拥有输入/输出口32个，分别为P0、P1、P2和P3口 ，其中P0口作为扩展接口时候不需要上拉电阻，当作为双向输入/输出口时需接上拉电阻。（7） ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，通过P3.1/P3.0接口对外部的程序进行直接输入，能够快速的将程序进行存储，并不需要其他的程序下载器。 （8）拥有 EEPROM 功能 （9）用于看门狗程序（10）拥有两个16位的定时器与计数器（11）拥有5个中断源，和两级优先级中断。在Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式来叫醒 （12）拥有一个全双工的异步通信端口，可较快的与外部计算机进行数据交换。（13）工作的温度范围大致在-40到+85之间。（14）抗干扰能力强拥有ESD保护，可轻松的通过外部脉冲干扰。3.2.2单片机端口结构及工作原理 P0端口是由一个与门电路、一个非门电路、锁存器、输入缓冲器、及场效应管驱动电路构成。所以可以说P0.X引脚即可以是P0.0到P0.7的任意一位，所以在P0口有8个接口。P0口是一个8位双向三态输出/输入接口，如图2.6（a），P0口其中一位的电路图。P0口在作用下可以有两个作用，它能够作为数据的传输接口也可以作为地址寻址使用，在与外部的数据存储接口连接时可以作为8位的I/O接口使用，同时它还可以寻址低8位的寻址地址。当它作为I/O接口，当做漏极开路接口时，用来使NMOS电路驱动时，需要在外部加上拉电阻。当它需要向内部输入数据时候，要先将它的锁存端置“1”这时它的MOS管两端都需要处于关断的状态，而此时的引脚出所处的状态为“浮空”的状态，此时才能使数据在正确的状态下输入控制控制器中。由于该种的输入特性，所以被称做准双向口。当它被作为地址数据接口使用时就不可以作为通用输入/输出口使用了。（a）P0口位结构（b）P1口位结构（c）P2口位结构（d）P3口位结构图3-2输入输出口位结构图P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是专給用户所使用的双准向的输入/输出接口，如下图2.6（b)所示，它与P0口之间有着较大的不同，由于它的内部存在着上拉电阻，故并不需要再外界上拉电阻。所以P1口的每一个I/O端口均可以独立的进行定义。所以该接口既可作为8位的并行I/O输出口，还可以作为8位I/O端。由于这种特性CPU既可以对该端口进行字节的处理，还可以进行位的处理。当作为输入端口的时候需将个位的锁存器预先置为“1”。P2端口（P2.0-P2.7）：P2口同P1口相同也是准双向的I/O接口，如下图2.6（c）所示，在作用上P2口可以作为通用的输入/输出接口，在作用方面它与P0口相同，当做外部存储器，此时不能作为通用的输入/输出口使用，由于P2口给出的是高8位的地址。在外接存储数据之时，如若P2口要作为通用输入/输出接口，那么就需要P0口送出的地址为低8位，且RAM小于256B，此时R0与R1作为间接寄存器，P2口便可作为通用I/O接口。假如RAM大于256B，就一定要用16位寄存器DPTR作间址寄存器，并且P2口能在一定限度内当一般I/O使用。 P3端口（P3.0-P3.7）：P3口是一个8位的双准向输出/输入接口，如图2.6（d）所示。它拥有许多的功能它与P1口一样拥有着相同的功能，可以作为一般的双准向I/O口，能够对位数据与字节数据都可以进行处理。也可以作为8位的I/O的输出接口，独立的作为串行I/O数据接口。P3端口用于一些特殊功能，具体的第二功能定义表21。表P3端口第二功能图2-3 P3端口引脚第二功能表P0P3端口的负载能力及接口要求P0口共有8个I/O接口，它的任意一个输出口可以驱动8个逻辑门输入，由于开漏级电路，所以他驱动的电路需外界上拉电阻，若作为数据存储口时则无需接上拉电阻P1、P2、P3的输出口内部均接有外接的电阻，所以它的每位输出口都可以驱动4个逻辑门电路。3.2.3控制信号引脚介绍/Vpp端口：当端接高电平时，CPU只访问片内Flash ROM并执行内部存储器的数据；当输入数据端接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器内部数据存在;当端保持电平端（接VCC端）时，CPU则执行内部存储的数据，而不管外部数据的变化。RESET端口：RESET是单片机置“0”信号端口，这个信号输入端口对高电平有效，当该端口被置“1”时便可以对单片机内部数据进行复位。端口：程序存储数据可以输出信号端，当从片外对单片机输入指令，每次只有两个周期是有效的，但如果访问的是外部数据时，该两次信号就不会出现。ALE/端口：地址锁存的允许信号端，每当单片机上电工作后，ALE端口便会不断地向外输出正脉冲信号，其频率为振荡器频率的六分之，在CPU访问外部数据的时候，ALE作为低8位对信号进行控制。在通常情况下不对片内数据进行访问的时候，ALE也可以输出六分之一的正脉冲，所以ALE既可以作为输出时钟又可以作为定时信号。3.3最小应用系统设计STC89C52RC单片机它的内部拥有EPROM/ROM，所以可以较为方便的用它做出一个最小的单片机控制系统，该系统既简单又可靠。用STC89C52RC做出的最小控制系统时只要做出时钟电路和复位电路就可以啦。如下图所示的STC58C52RC最小系统结构图。因为该集成度并非过高，所以只能进行小型的控制，但是已经可以满足本次设计的要求。其应用特点：拥有大量的输入/输出口可以供使用者使用内部的存储容量是有限的开发的应用系统在使用方面具有特殊性图3-4 STC89C52单片机最小系统3.3.1时钟电路STC89C52RC单片机本身就拥有振荡电路，但是如果想要形成时钟电路，一定要外加电路。STC89C52RC单片机能够通过内部时钟方法和外部时钟方法产生时钟电路。本次小车的最小系统的时钟电路所采用内部时钟的方式，它是通过内部的电路的振荡芯片，在XTAL1、XTAL2引脚外接定时元件，这样的话便可以在内部电路中产生出自激振荡。本次设计所采用产生电路振荡的方式是使用电解电容与晶体并联的所产生的谐振构成内部振荡。振荡晶体振荡频率可以选择范围是1.2MHZ12MHZ。它对电容的选择也没有一定的要求，但是电容的大小对振荡频率的大小、起振的速度快慢，电路的稳定性好坏有着较大的影响，正常情况下电容的选择一般可在25pF100Pfz之间进行选取，但是如果在60pF70pF内选择可以得到较好的效果，本次设计我选择了65pF的电容。振荡晶体选择为11.0952MHZ，在制作电路板的时候电容与晶体要尽量的靠近单片机芯片，这样便于芯片的安装，同时加强系统的稳定性与可靠性。为了防止温度在较大的范围内波动本次设计所采用的电容为贴片式电容。3.3.2复位电路STC89C52RC置零是通过外部电路来实现复位的。它的复端口通过RST的斯密特触发器来减少噪声，在每个的机器周期的S5P2，如若想要能够内部进行复为，那么就需要斯密特触发器输出的电平由复位电路进行采样的。本次设计所采用的复位方式是：上电自动复位与按钮复位两种。本次设计未选用的复位方式是上电复位，这种复位是当电容进行充电直至电容充满电后，且电源端的上升时间不超过1MS，此时便可以实现自动的上电复位。时钟频率一般选用6mHZ时C选取为22uF,电阻的取值为1K。在有些情况下，当电复位失效时，此时就需要手动复位。本次设计是用手动复位，按键当被按下的时候，会产生两种复位脉冲即电平复位方式和脉冲方式两种。本次的电平复位是通过将清零端与电源端口接通来实现的，下图便是复位电路图。 时钟频率选用6MHZ时，C取22uF,Rs取200，RK取1K。图3-5 STC89C52复位电路图3.4电源模块设计本设计是采用4节1.5V干电池作为机器人的供电电源，由于电机和单片机同时工作，6V的电压太小不能使两者同时工作。且电机产生的反向电动势会影响单片机的工作。所以采用独立供电的方式，使得两者可以分开供电。由于单片机为低功耗元件所以可采用1.5v电池（共4节）供电。供电模块如图所示： 图3-6电源模块原理图3.5小车的硬件连接通过上述两章节的说明进行小车的组装与连接成本设计所需的设计小车其完成图如下图所示（连接电路图见附录） 图3-7小车完整连接图四 软件系统的设计4.1系统设计说明本次设计的硬件部分大致同上部分所说明的，但是更重要的部分是对于软件系统设计。在大部分的情况下软件的设计对于整体系统的形成占着重要的地位，接下来的流程就是对各个部分的软件系统进行定义与编写。在本次的小车设计的控制系统中主要包含着两个部分，第一部分是对数据的处理，第二部分则是对小车的过程量的控制，数据的处理包括对数据的采集、数据的滤波、以及对数据的PID调节。而数据的控制则是处理器对所接受的数据进行计算，然后输出相对应的信号，从而对小车进行控制。为了完成上述的方案本次采用模块化的方法进行设计，即对小车的每一部分进行模块化的程序设计。从而使设计更加的简洁，明了。4.2主程序流程图是否上电红外解码0X18RUN0X52BACKRUN0X08LEFTRUN0X5ARIGHTRUN0X1CSTOP结束开始4.3系统编程说明 (1).实现功能: 小车在完成自动防撞,防县崖等动作外,还可以通过红外遥控器进行远成遥控。还可以通过声控(拍手声)来 对小车进行控制,每一种控制方式小车都会完成相应不同的功能.为了更清晰的看到小车在运行状态下的情况,特将P1口的8个LED灯作为运行状态指示灯.以用来观察小车运行中的每一步。(2)运行效果：将小车放置在一个桌面上，打开电源的开关,小车向前运行.同时运行的LED指示灯闪亮。此时如果小车前方发现障碍物。小车会先后退一段距离,并伴有蜂鸣器的报警声。然后向左转一段距离。发现前方无障碍时，最后向前行驶。左转,后退,右转,可以通过前方的红外探头来检测。这时可以通过声控来控制小车停止或是开启。按电源键,小车将会停止运行。也可以在电脑上给小车发送数字信号。则会在数码管上显示数字0到9。并执行相应的功能。当然也可以通过S1,S2对数码管的数字进行调节已达到小车不同的运行状态，S1，S2还可以分别用于控制小车的停止和开启.(3)程序源码:见附录A4.4软件抗干扰技术介绍为了能够使小车的抗干扰的性能有一定的防干扰功能，如果只是用硬件的抗干扰功能是不能够完美的实现抗干扰的，此时为了能够让小车具有一定的抗干扰功能仅仅靠硬件是不够的，需要采用硬件与软件相结合的方法来降低干扰率。下面便介绍以下几种抗干扰技术：数字滤波技术通常情况下单片机系统会出现大量的错误模拟信号，他们通常来自本身的硬件、外部环境的干扰等。为了能够减少这些信号，我们需要采用一些技术消除这些干扰，通过对20ms内的时间进行处理，使用双积分数模转换器，能够较好的消除这些错误的信号干扰。对于另一种随机信号便需采用另一种处理放法即数字滤波技术，这种技术实则是通过软件来减少在系统中错误的信号。他是用程序进行一定的计算处理，从而减少程序中错误的信号对的数量。 数字滤波能够克服了模拟滤波器的不足之处，它同模拟滤波器相比， 有下面优点：该数字滤波能够通过软件程序来实现，而并不需要使用外部的设备来进行滤波;它的稳定性与可靠性的较高，且不会因为外部的干扰来发出错误的信号；数字滤波运用了多种的滤波方式，是的对干扰波形的筛选更加的严密，可靠，保证了系统的安全性；数字滤波克服了模拟滤波器的不足，可以对频率较低的信号进行滤波。正是由于上面的这些优点，是的数字滤波能够在计算机的系统中有着较多的应用。开关量的软件抗干扰技术干扰信号在大多情况下是以尖刺状的形态出现的，并且它出现的时间也是极短的，由于这一原因，我们在采取开关量信号的时候，常常将连续两次或者两次以上的结果作为参考信号。假如在信号被多次采集后，所出现的信号依然没有较大的变化，此时就可以对信号的采集做出一段时间的重点，并且要对系统给出警示的信号。由于这些毛刺信号大多数是来自于按键、开关、触点等数字量信号，对于这些开关量信号的采集不能使用平均值的方法进行预估，需要对某一时间内进行采集，并且让其信号能够保持一致才可行。当开关量的信号已经超越8个的时候，此时就要采用分组的方法，以8位为一个单位进行分组，在达到实时性的情况之下，若多次读取信息之间存在着延时，那么效果将会更好些。输出设备选用点位控制能够对“毛刺”干扰的能力较强，如果选用同步锁存型就会对毛刺的干扰能力较差。当出现干扰的时候，他就会错误的锁存信号，并不会了解当前数据的作用，从而为使系统发生错误。输出设备与响应速度干扰的能力也有较大的关系。响应速度慢的对“毛刺”的干扰承受能力较大，如各类的电磁机构。它们就有一定的抗干扰能力，而那些响应速度快的便会由于其灵敏度快导致对干扰信号处理太快从而发生系统错误。去除“毛刺”信号最好的方法就是在同一时间内输入相同的信号，并且使输入的时间较短。这时能够让外部错误信息使系统还未做出处理时正确的信息就会出现，从而减少了错误信号的处理，使系统能够保持正确的处理。对于某些较为重要的电位控制信息，还需要进一步加入安全控制，建立相应的通道，让CPU能够通过通道来判断信息的错误与否。 指令冗余技术在CPU遇到某些干扰时，常常会错误的将某些非指令的数据作为指令执行，在这个时候往往为引起程序的混乱。此时便需要冗余指令，它可以将跑飞的程序能够再次的回入正轨中，如果跑飞的是一个双字节指令，那么便可以再次落到它相应的操作数上，三字节指令也会出现相应的效果 。所以，我们采用冗余指令，它能够有效的降低系统的工作效率，让系统出现程序跑飞时能够快速的进行相应的处理。在一些起决定作用的指令之前插入两条空（NOP)指令，可以让跑飞的程序能够短时间进入正确轨道。为了保证有些系统重要工作状态下能够进行正常工作，经常在其前面插入两条（NOP）指令，用来使程序正确的执行。所以使用冗余指令能够使程序的跑飞次数明显的减少，当发生跑飞的时候也可以在较短的时间内回到正确的区域，但是该项技术也存在缺陷，那就是在发生跑飞时不能保证系统不发生错误。为了能够解决上述问题，常常使用软件容错技术。软件陷阱技术使跑飞的程序在指令冗余中安定下来是需要一定情况的。第一跑飞的程序一定要落在程序区；第二，在当时刚还执行到了冗余指令。软件陷阱就是使用一个假的引导指令让原先的跑飞指令能够按照所设的轨道进入指定的程序区域。从而将他进行捕获。在那里有着专门的一套对这些跑飞的程序进行处理。软件陷阱通常为无条件转移的指令，他可以将这段程序做出固定的标记。想要使对错误程序的捕捉孝过更加强，通常会加如下面几条指令NOPNOPERR软件的陷阱会放在在以下三种地方： (1)还没用的中断向量去。 (2)还没用的大量ROM空间 (3)表格因为在正常程序执行不到的地方通常会放有软件软件陷阱，所以并不会太影响到程序的执行情况，所以在存储容量允许的情况下，还是没问题的。4.5看门狗技术PC受到干扰而失控，引起程序跑飞，或者会使程序编程“死循环” 。指令技术、软件陷阱技也不能让已经失控的程序脱离该现象。这时系统会完全瘫痪。假如有作业者在单片机的现场之时；那么就可以通过直接按下RST的按钮进行复位，但是作业者并不能够完全的在工作现场，此时就会出现可怕的后果，这时便需要制作出能够不断监视程序运行系统的软件，在正常的情况下就需要使用“看门狗”系统。“看门狗”能够当程序进行跑飞时及时的做出应对措施，他可以使系统强制进入0000H的入口，在000H的单元正确处理程序，使系统进入正轨。“看门狗”技术可通过硬件实现，也可通过软件实现，还可以通过硬件与软件结合出现。本系统采用硬件“看门狗”电路。能够做出看门狗系统的非常多，下面便是本设计初选方案：1、采用微处理器监控器；2、采用74Ls132来构成单稳态电路，从而实现看门狗系统构成；3、采用内带震荡器的记数芯片。3便是本设计所采用的看门狗系统的方案。(1)基本原理14位计数器是原本CD4060所具有的计数器，它是看门狗的主要够成部分。如下图中所示。RT和CT决定了4060的计数频率。假如程序所要的输入时间为T的话，分频器溢满的时间为T1的话,当T1T 并且系统正常状态时，4060每次在T的时间内被程序进行扫面一次，分频并永远没有溢出输出信号。如果4060不发出扫描信号的时候那么系统便会不正常工作，此时分频器记满同时输出脉冲式CPU进行复位。参数选择4060的振荡大多数情况是Rt与Ct两者的大小选择来决定的，当Rs是Rt的十倍数，并且Rt大于1000欧姆,Ct大于等于100皮伏。当Rs等于450欧姆市，Rt应当为45欧姆，Ct为45皮伏,则f=10HZ。4060的振荡频率和Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)可以更据自己需求而定。几个原则看门狗电路应该有硬件逻辑部分构成，不应该让可编程计数器来构成，如果CPU在不受控制后，那么会改变可编程器件参数，让看门狗失去原先的作用。4060的RST是由电阻和电容构成的微分电路，该微分电路很在看门狗系统中由较大的占比，因为扫描输入信号是CPU产生的正脉冲，如果信号由“0”变为“1”后，由于干扰，程序混乱，只有上升沿能够通过微分电路，4060不会被图4-1看门狗电路封住，此时看门狗依然可以对数据进行计数。如果没有微分电路的话，当扫描状态变为“1”时。那么便会让4060的状态卡死，让其失去原先计数的功能，让看门狗系统失去原先的功能。CPU一定要在正确完成所有工作之后才能够发扫描输入信号，并且程序中发扫描信号的地方不能够太多。不然的话刚好哪里正在死循环，看门狗系统便不能够产生所需要的电信号，这样的话就不能够使CPU再次苏醒为了能够完成较好的复位，4060的记满输出信号需安装在所有RST接口处，这样的情况下即使当程序不受控制时也能够对内部系统进行复位。从而能够防止系统错乱发生。4.6可编程逻辑控制器GAL116V8是为了能够对PID调节进行电科擦除重复的编程低密度器件，它使用能更加灵巧的输入/输出结构，而且还使用能更加先进的低电耗存储器，在很快的时间内就可以对存储区进行程序的消除与写入。而且能够对程序进行多次的写入与消除，是产品的开发不二之选。GAL16V8技术特性（1）电可消除技术 再次编写程序区百分百的成品率能够重新配置区（2）强性能E2CMOS技术 功耗：45毫安功耗最大，35毫安可维持功耗速度：1525微秒写入读取速度（3）8个输出逻辑单元对于复杂逻辑设计具有最大灵活性它能够模拟PAL的20条的器件引脚，它拥有功能 / 参数 /熔断图的完美兼容性（4）预先、通电复位（5）拥有保密与电子单元STC89C52按键电路可通过STC89C52接口电路寻查。消抖由软件延时完成。五、系统调试5.1 keiluvison4介绍美国keil software公司为了让51系列的单片机能够兼容c语言、汇编语言，所以开发了keil c51软件开发程序，c语言在功能上能够比汇编语言具有更强的功能，即在功能上、稳定性、易懂性、容易编写等功能上均高于汇编语言。Keil为编程者提供了大量的编程环境，它包括了：管理资源库、编写语言器、宏汇编器等和能够将编写的语言进行程序仿真的仿真器。能够及时的发现所编写的程序是否正确。keiluvison4是美国编程公司在2009年2月份正式发布的，这个软件使用了灵巧的管理窗口系统，能够让开发人在同一时间内对多个监视器进行使用；而且能够在可视范围内对任意资源进行监控。这个最新的系统能个让电脑界面更加的人性化、整洁化、美观化，同时更能让使用者容易使用。新的版本支持了更多的ARM芯片，还添加了更多的新的功能。5.2软件安装该软件有网上下载破解版，通过安装步骤介绍可进行用户自我安装按装方法入下图所示安装完毕后可出现如下图标打开该软件后变可出现软件编程界面如下图所示5.2.1CH340介绍C340为单片机USB串行数据接口，该接口通过USB2.0实现单片机与计算机之间进行数据传输与接收。安装数据接口驱动:安装完成后打开：右击我的电脑属性设备管理器打开端口（com/LPT）b便可看到单片机与电脑连接端口，本设计端口如下图所示：5.2.2 STC_ISP_V483 写入软件安装与介绍该软件是为了单片机软件输入而做出的一个烧录软件，它能够对大部分单片机的软件程序进行输入，它能够对AT系列、STC系列的单片机进行软件输入，所以被大部分的单片机爱好者所选为程序输入首选软件。该软件的安装较为简单可从网上下载。安装后图片如下5.3软件的烧录打开stc-isp软件如下图所示： 将小车与计算机连接，选择端口COM3端口，选择单片机芯片STC89C52RC,软后点击打开程序软件，选择相应的程序。如下图所示： 单机下载出现如下界面：此时给单片机上电直至程序下载完成：6结束语6.1应用程序特点1、小车程序采用Keil作为开发工具，用汇编语言编写程序。2、程序各个模块具有相同的编程方式，都是一次性制作的，代码简短，编程效率高。6.2心得体会本次设计让我学到了很多专业知识，让我深入了解了单片机的种类，单片机的原理、接口、最小系统、通讯、控制等。除此之外这个设计中还涉及到了各种芯片和液晶、数码管、光电传感器和红外传感器等许多电子器件，本设计可以让我们初步的了解智能化的机器人，同时也是学生学习入门的好课题。 致 谢 终于迎来的学期的终了,大学3年期间即将结束,很感谢毕业指导老师老师,和宿舍同学的倾囊相授。让我在最后的时间里学会了许多平时已经忘记的知识,在未来的工作中必不可少的专业知识。从选题到确定命题我和同学老师门经过了讨论,锻炼了我们的合作意识,即使在课题的初期遇到了许多的困难,但是我们依旧的努力克服了这些的困难,通过这次的毕业设计真真确确的感受到了理论无法代替实践,也了解了我知识的匮乏,激发了我对知识的渴望,在不久的将来,这些知识刚成为我工作的一部分,一定会牢牢的记住,不让它们转瞬即逝,再次感谢我的指导老师给我指明方向,打开了属于我们的新世界,向着未来奔跑感谢国家对咱们的培养,努力工作,不会忘记这份恩情,做个对社会有用的人,发挥自己的特长。参考文献 1.宏晶科技，STC89C52RC/RD+系列单片机器件手册，2011年9月8号更新版本 2.求是科技，单片机典型模块设计实例导航（第2版），人民邮电出版社，2008年7月出版 3.李全利，单片机原理及应用技术，高等教育出版社，2009年1月出版 4.丁明亮，51单片机应用设计与仿真-基于keil C与Proteus北京航空航天大学出版社，2009年2月出版 5.张鑫,单片机原理及应用（第2版），电子工业出版社，2010年出版 6.张毅刚,单片机原理与应用设计，电子工业出版社，2008年出版 7.何立民,单片机应用系统设计系统配置与