遥控小汽车的设计

本科毕业设计（论文）学 号 密 级 本科生毕业论文遥控小汽车的设计研究院 (系 )名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 20*年 6本科毕业设计（论文）摘 要根 据 题 目 要 求 ， 本 设 计 采 用 2 片 AT89C52 单 片 机 构 成 主 从 式 的 控 制 系 统 ， 双 机 采用 串 行 口 进 行 通 信 。 红 外 遥 控 部 分 采 用 遥 控 车 模 专 用 编 、 解 码 芯 片 TX-2/RX-2， 提 高控 制 的 可 靠 性 ； 同 时 ， 在 遥 控 发 射 端 加 入 了 用 凌 阳 61 板 做 的 语 音 识 别 系 统 ， 能 够 完 成语 音 遥 控 功 能 。 采 用 红 外 传 感 器 进 行 里 程 检 测 ； 超 声 波 传 感 器 进 行 障 碍 识 别 ； 感 光 电 阻辅 以 步 进 电 机 控 制 的 转 动 机 构 进 行 光 源 方 向 的 检 测 ， 并 能 用 软 件 控 制 小 车 行 驶 到 光 源 附近 。 采 用 步 进 电 机 对 小 车 的 转 向 进 行 精 确 的 控 制 ， 同 时 用 红 外 传 感 器 对 转 向 的 角 度 进 行校 正 。 此 外 ， 采 用 四 位 LED 数 码 管 和 若 干 LED 发 光 二 极 管 显 示 时 间 、 行 进 的 里 程 以及 小 车 的 各 种 状 态 ； 采 用 AT24C08 串 行 EEPROM 记 录 小 车 的 行 驶 轨 迹 ， 并 能 按 照 所记 录 的 轨 迹 自 动 行 驶 。本 次 设 计 基 于 完 备 的 软 硬 件 系 统 ， 很 好 的 实 现 了 小 车 语 音 遥 控 、 任 意 曲 线 行 驶 、 路线 记 录 与 重 放 、 自 动 查 找 光 源 、 自 动 避 障 ， 里 程 统 计 并 发 出 指 示 信 息 等 功 能 。关 键 词 ： 单 片 机 ； 超 声 波 传 感 器 ； 红 外 遥 控 ； 语 音 识 别 ； 凌 阳 61 板谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书。我这里还有一个压缩包，里面有相应的 word 说明书和程序文件。需要压缩包的朋友请联系 QQ 客服 1：1459919609 或 QQ 客服 2：1969043202。下载后我可以将压缩包免费送给你。需要其他设计题目直接联系！ 本科毕业设计（论文）ABSTRACTAccording to the topic, my design needs to adopt two AT89C52 to form a control system of principal and subordinate. The communication between the two MCU is to adopt the serial port. Meanwhile, launch end join with insult male genital 61 sound recognition system that board make remotely, can finish the remote control function of the pronunciation, and it adopts the infrared sensor to measure the mileage; The ultrasonic sensor carries on the obstacle to discern; Sensitization resistance complement in order to walk into whom electrical machinery control rotate organization carry on measuring, direction of the light source, The small car can go to the adjacent place of the light source with the software .The design adopts serial EEPROM of AT24C08 to write down the orbit of the car , and can repeat the route automatically which has been recorded.The Design is on the basis of the complete software and hardware system, and the small car has the function of sound remote control, following any curve, recording the route where it has gone, finding out the light source, etc Keywords: MCU; AT24C08; sensor; SPCE061A本科毕业设计（论文）目 录第 1 章 绪 论 11.1 概 述 11.2 设 计 要 求 及 主 要 功 能 介 绍 11.2.1 手 动 控 制 功 能 21.2.2 自 动 寻 找 光 源 功 能 21.2.3 超 声 避 障 功 能 21.2.4 记 录 路 线 与 重 放 路 线 功 能 21.2.5 声 控 功 能 31.2.6 其 他 功 能 31.3 MCS-51 系 列 单 片 机 简 介 31.4 凌 阳 SPCE061A 精 简 开 发 板 简 介 5第 2 章 系 统 总 体 设 计 62.1 系 统 功 能 模 块 的 划 分 62.2 单 片 机 数 目 的 选 定 62.3 系 统 原 理 框 图 72.4 系 统 软 件 主 要 特 色 72.4.1 软 件 分 层 结 构 82.4.2 多 任 务 结 构 82.4.3 消 息 驱 动 结 构 132.5 本 章 小 结 15第 3 章 各 模 块 的 详 细 设 计 163.1 红 外 遥 控 模 块 的 设 计 163.1.1 遥 控 模 块 的 功 能 需 求 163.1.2 编 解 码 芯 片 的 选 型 163.1.3 遥 控 模 块 原 理 图 16本科毕业设计（论文）3.1.4 遥 控 电 路 与 语 音 识 别 模 块 的 连 接 183.2 数 码 管 、 发 光 二 极 管 显 示 模 块 的 设 计 183.2.1 多 位 数 码 管 扫 描 显 示 原 理 183.2.2 工 作 状 态 指 示 灯 及 转 向 灯 的 设 计 193.2.3 显 示 模 块 电 原 理 图 193.2.4 显 示 任 务 的 软 件 设 计 203.3 声 音 提 示 功 能 的 设 计 203.4 前 轮 转 向 模 块 的 设 计 213.4.1 前 轮 转 向 的 机 械 结 构 设 计 213.4.2 前 轮 转 向 中 点 校 准 功 能 的 设 计 223.4.3 步 进 电 机 驱 动 芯 片 223.4.4 前 轮 转 向 任 务 的 软 件 设 计 223.5 后 轮 驱 动 模 块 的 设 计 243.5.1 直 流 电 机 驱 动 芯 片 L298N243.5.2 后 轮 驱 动 任 务 的 软 件 设 计 253.6 里 程 检 测 模 块 的 设 计 253.6.1 探 头 的 选 型 与 安 装 253.6.2 软 件 消 抖 与 硬 件 消 抖 的 比 较 263.6.3 里 程 检 测 任 务 的 软 件 设 计 263.7 超 声 测 距 模 块 的 设 计 273.7.1 超 声 测 距 的 理 论 依 据 273.7.2 超 声 发 射 电 路 273.7.3 超 声 接 收 电 路 283.7.4 超 声 测 距 任 务 的 软 件 设 计 293.8 光 源 方 向 探 测 模 块 的 设 计 303.8.1 旋 转 机 构 设 计 303.8.2 亮 度 检 测 电 路 的 选 型 与 设 计 31本科毕业设计（论文）3.8.3 寻 找 光 源 方 向 任 务 的 软 件 设 计 323.9 行 驶 路 线 的 记 录 与 重 放 模 块 的 设 计 333.9.1 该 模 块 的 功 能 概 述 333.9.2 AT24C08 串 行 EEPROM 介 绍 333.9.3 存 储 记 录 的 格 式 333.9.4 手 动 模 式 下 记 录 行 驶 路 线 功 能 的 软 件 设 计 333.9.5 重 放 行 驶 路 线 功 能 的 软 件 设 计 343.10 双 机 串 行 通 信 模 块 的 软 件 设 计 353.10.1 通 信 方 式 的 选 型 353.10.2 双 机 串 行 通 信 的 软 件 设 计 353.11 语 音 识 别 功 能 的 设 计 363.11.1 凌 阳 语 音 压 缩 算 法 373.11.2 语 音 识 别 模 块 的 软 件 设 计 373.12 本 章 小 结 37第 4 章 系 统 软 件 的 设 计 394.1 单 片 机 的 C 语 言 程 序 设 计 简 介 394.2 系 统 的 三 种 工 作 模 式 394.3 手 动 模 式 的 设 计 404.4 自 动 寻 找 光 源 模 式 的 设 计 404.4.1 功 能 分 析 404.4.2 寻 找 光 源 的 策 略 414.4.3 自 动 寻 找 光 源 的 软 件 设 计 414.4.5 该 功 能 模 块 存 在 的 一 些 问 题 414.5 走 数 字 及 路 线 重 放 模 式 的 设 计 444.6 本 章 小 结 44第 5 章 系 统 的 组 装 、 调 试 和 测 试 455.1 系 统 的 组 装 、 调 试 45本科毕业设计（论文）5.2 遥 控 距 离 的 测 试 455.3 时 间 显 示 功 能 的 测 试 455.4 里 程 显 示 功 能 的 测 试 465.5 超 声 测 障 碍 功 能 的 测 试 465.6 走 数 字 功 能 的 测 试 465.7 行 驶 路 线 记 录 与 重 放 功 能 的 测 试 475.8 自 动 寻 找 光 源 功 能 的 测 试 475.9 语 音 识 别 功 能 的 测 试 475.10 本 章 小 结 48结 论 49致 谢 50参 考 文 献 51附 录 52本科毕业设计（论文）第 1 章 绪 论1.1 概 述单 片 机 以 其 强 大 的 控 制 能 力 已 经 被 广 泛 应 用 于 诸 多 领 域 ， 配 以 各 种接 口 传 感 器 可 以 实 现 系 统 的 智 能 化 。 无 论 是 在 工 业 控 制 领 域 、 医 疗 卫 生领 域 、 还 是 在 国 防 军 事 领 域 、 航 天 航 空 领 域 ， 微 控 制 器 都 起 着 举 足 轻 重的 作 用 。 从 最 初 的 8 位 控 制 器 到 现 在 的 16 位 、 32 位 控 制 器 都 还 有 很 大的 发 展 和 应 用 空 间 。目 前 市 场 上 已 有 很 多 种 用 超 声 波 传 感 器 制 作 的 产 品 ， 在 汽 车 电 子 领域 ， 用 超 声 波 传 感 器 做 的 倒 车 雷 达 可 以 提 高 汽 车 行 驶 的 安 全 性 。 对 汽 车驾 驶 员 来 说 车 身 后 方 是 一 个 视 线 的 “死 区 ”， 倒 车 时 得 非 常 小 心 ， 倒 车雷 达 的 出 现 就 解 决 了 这 一 问 题 ， 当 车 身 后 方 有 障 碍 时 能 及 时 发 出 警 告 。语 音 识 别 技 术 也 日 趋 完 善 ， 在 机 器 人 领 域 ， 要 想 用 语 言 和 机 器 人“交 谈 ”， 首 先 就 要 解 决 语 音 的 识 别 问 题 。 可 以 用 语 音 识 别 技 术 做 成 电 话声 控 拨 号 、 声 控 家 电 、 儿 童 玩 具 等 。 语 音 识 别 技 术 还 有 待 于 进 一 步 的 发展 。 本 设 计 中 采 用 凌 阳 61 板 做 的 声 控 系 统 可 以 用 语 音 控 制 小 车 的 前 进 、后 退 、 左 转 、 右 转 、 停 止 。1.2 设 计 要 求 及 主 要 功 能 介 绍根 据 题 目 要 求 ， 本 设 计 需 要 完 成 的 以 下 几 项 功 能 ：（ 1） 红 外 遥 控 功 能 ， 启 停 、 自 动 或 手 动 ；（ 2） 前 或 后 直 线 行 进 ；（ 3） 任 意 曲 线 行 进 ；（ 4） 测 距 避 障 功 能 ；（ 5） 显 示 行 进 距 离 ；（ 6） 精 确 查 找 光 源 。另 外 ， 在 设 计 过 程 中 又 扩 展 了 一 些 功 能 ， 比 如 声 控 功 能 、 记 录 与 重放 行 驶 路 线 功 能 等 。本科毕业设计（论文）1.2.1 手 动 控 制 功 能在 手 动 控 制 模 式 下 ， 可 以 控 制 小 车 的 前 进 、 后 退 、 左 转 、 右 转 、 停止 、 漏 粉 、 显 示 时 间 、 显 示 里 程 ， 若 在 行 驶 过 程 中 遇 到 障 碍 小 车 将 自 动停 止 ， 并 发 出 声 光 警 告 信 号 。 同 时 ， 在 转 弯 或 后 退 时 相 应 的 转 向 灯 和 倒车 灯 会 闪 烁 发 光 ， 小 车 接 收 到 一 个 按 键 命 令 后 除 了 执 行 相 应 的 动 作 外 蜂鸣 器 还 会 响 一 声 ， 以 告 知 操 作 者 已 收 到 了 命 令 。在 手 动 控 制 模 式 下 ， 还 设 置 了 一 个 记 录 行 驶 路 线 的 开 关 。 操 作 者 按下 这 个 开 关 后 ， 先 选 择 这 一 次 记 录 的 路 线 的 名 称 ， 此 后 对 小 车 的 控 制 命令 将 被 存 入 EEPROM 中 ， 直 至 操 作 者 再 按 下 一 次 这 个 开 关 结 束 这 次 路线 的 记 录 。 记 录 的 路 线 可 在 重 放 路 线 模 式 下 重 放 。1.2.2 自 动 寻 找 光 源 功 能在 自 动 寻 找 光 源 模 式 下 ， 小 车 可 以 自 动 查 找 光 源 的 方 向 ， 然 后 自 动行 驶 到 光 源 的 附 近 。 在 自 动 行 驶 过 程 中 若 遇 到 障 碍 ， 小 车 将 自 动 采 取 一些 避 障 措 施 避 开 障 碍 。 此 外 在 寻 找 过 程 中 操 作 者 若 按 下 “显 示 模 式 切换 键 ”数 码 管 显 示 的 内 容 将 在 时 间 和 里 程 之 间 切 换 ， 若 按 下 “停 止 ”键 ， 小 车 将 立 即 停 止 寻 找 光 源 ， 然 后 等 待 切 换 到 其 他 模 式 。1.2.3 超 声 避 障 功 能在 手 动 模 式 、 自 动 寻 找 光 源 模 式 、 重 放 路 线 模 式 下 超 声 测 障 模 块 始终 工 作 。 在 前 进 时 发 现 前 方 有 障 碍 ， 或 在 后 退 时 发 现 后 方 有 障 碍 小 车 都将 立 即 停 车 ， 并 发 出 声 光 报 警 信 号 告 知 操 作 者 。 障 碍 检 测 的 距 离 调 整 在20 厘 米 内 ， 即 只 有 在 20 厘 米 之 内 有 障 碍 时 小 车 才 会 做 出 避 让 动 作 ， 在这 个 范 围 之 外 的 障 碍 小 车 不 予 处 理 。1.2.4 记 录 路 线 与 重 放 路 线 功 能在 手 动 模 式 下 打 开 记 录 路 线 开 关 ， 开 始 记 录 路 线 ； 在 重 放 路 线 模 式下 选 择 重 放 的 路 线 ， 开 始 重 放 指 定 的 路 线 。 在 重 放 过 程 中 遇 到 障 碍 或 操作 者 按 下 “停 止 ”键 将 结 束 本 条 路 线 的 重 放 ， 等 待 选 择 下 一 条 需 要 重 放的 路 线 或 选 择 另 外 一 种 模 式 。本科毕业设计（论文）1.2.5 声 控 功 能本 设 计 采 用 凌 阳 61 板 做 了 声 控 系 统 。 打 开 遥 控 器 电 源 后 开 始 训 练语 音 命 令 ， 由 于 受 到 单 片 机 内 的 SRAM 容 量 的 限 制 只 能 录 制 5 条 语 音命 令 ， 分 别 是 前 进 、 后 退 、 左 转 、 右 转 、 停 止 。 当 识 别 出 某 条 语 音 命 令时 和 直 接 按 下 相 应 的 按 键 等 价 ， 红 外 发 射 电 路 都 会 给 小 车 发 出 相 应 的 命令 。 操 作 者 在 使 用 声 控 功 能 时 有 语 音 提 示 音 ， 所 以 操 作 很 简 便 、 快 捷 。1.2.6 其 他 功 能小 车 还 具 有 走 数 字 功 能 ， 即 小 车 可 按 照 事 先 由 程 序 设 置 好 的 路 线 行走 ， 并 洒 下 粉 末 ， 显 示 出 一 个 数 字 。除 此 之 外 ， 小 车 上 还 有 左 、 右 转 向 灯 ， 倒 车 灯 ， 障 碍 指 示 灯 ， 模 式指 示 灯 ， 蜂 鸣 器 报 警 电 路 ， 小 车 状 态 一 目 了 然 。1.3 MCS-51 系 列 单 片 机 简 介MCS51 单 片 机 的 基 本 结 构 如 图 1.1 所 示 ， 其 基 本 结 构 包 括 ： 8 位 CPU； 片 内 震 荡 器 及 时 钟 电 路 ； 32 根 I/O 口 线 ； 外 部 存 储 器 ROM 和 RAM 寻 址 范 围 各 为 64KB； 2 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ； 5 个 中 断 源 ， 2 个 中 断 优 先 级 ；本科毕业设计（论文） 全 双 工 串 行 口 ； 布 尔 处 理 器 。8051 单 片 机 的 存 储 器 结 构 特 点 之 一 是 程 序 存 储 器 和 数 据 存 储 器 分 开 ，并 有 各 自 的 寻 址 机 构 和 寻 址 方 式 。 这 种 结 构 的 单 片 机 称 为 哈 佛 结 构 单 片机 。8051 单 片 机 在 物 理 上 有 四 个 存 储 空 间 ： 片 内 程 序 存 储 器 和 片 外 程 序存 储 器 ； 片 内 数 据 存 储 器 和 片 外 数 据 存 储 器 。8051 单 片 机 有 4 个 8 位 的 并 行 接 口 ， 记 作 P0， P1， P2 和 P3， 共32 根 口 线 ， 实 际 上 它 们 就 是 SFR 中 的 4 个 。 这 4 个 接 口 特 性 上 主 要 差别 是 P0， P2 和 P3 都 还 有 第 二 功 能 ， 而 P1 口 只 能 用 做 I/O 口 。 4 个 口的 驱 动 能 力 也 是 不 相 同 。 P1， P2 和 P3 都 能 驱 动 3 个 LS TTL 门 ， 并 且不 需 外 加 上 拉 电 阻 就 能 驱 动 MOS 电 路 。 P0 能 驱 动 8 个 LS TTL 门 ，但 驱 动 MOS 电 路 时 ， 若 作 为 地 址 /数 据 总 线 ， 则 可 以 直 接 驱 动 ； 而 作 为I/O 口 时 ， 需 外 接 上 拉 电 阻 才 能 驱 动 MOS 电 路 。1.4 凌 阳 SPCE061A 精 简 开 发 板 简 介时钟电路 ROM RAM 定时器/计数器CPU并行接口 串行接口 中断系统TXD RXD INT0 INT1P0P3T0 T1图 1.1 8051 单 片 机 的 基 本 结 构本科毕业设计（论文）凌 阳 61 板 是 采 用 凌 阳 16 位 单 片 机 为 核 心 的 开 发 系 统 ， 具 有 DSP处 理 功 能 和 语 音 处 理 功 能 。 利 用 该 开 发 板 可 方 便 的 实 现 语 音 的 录 、 放 、识 别 等 功 能 。 SPCE061A 凌 阳 16 位 单 片 机 的 结 构 框 图 如 图 1.2 所 示 ：本科毕业设计（论文）SPECE061A 的 CPU 工 作 速 率 为 0.32MHZ-49.152MHZ； SRAM 容量 为 2K 字 ； 程 序 存 储 器 容 量 为 32K 字 FLASH， 使 用 凌 阳 音 频 压 缩 算法 SACM_240 方 式 （ 2.4Kbps） ， 能 容 纳 240 秒 语 音 数 据 ； 有 两 个 16位 的 并 行 I/O 接 口 ； 还 具 有 ADC、 DAC、 麦 克 风 放 大 器 和 AGC 电 路等 。由 于 IDE 自 带 了 很 多 有 关 语 音 录 放 、 语 音 识 别 的 API 函 数 ， 所 以采 用 61 板 来 做 声 控 系 统 比 较 方 便 。第 2 章 系 统 总 体 设 计2.1 系 统 功 能 模 块 的 划 分按 照 设 计 要 求 ， 系 统 可 以 分 为 以 下 几 个 基 本 功 能 模 块 ： 遥 控 模 块 、显 示 模 块 、 前 轮 转 向 模 块 、 后 轮 驱 动 模 块 、 超 声 测 距 避 障 模 块 、 寻 找 光源 模 块 、 记 录 与 重 放 路 线 模 块 、 里 程 检 测 模 块 等 。有 些 模 块 的 功 能 是 由 硬 件 完 成 ， 有 些 模 块 的 功 能 由 软 、 硬 件 配 合 完成 ， 有 些 模 块 则 是 由 软 件 、 硬 件 、 机 械 三 部 分 共 同 完 成 。将 系 统 拆 分 成 以 上 的 这 些 基 本 功 能 模 块 后 ， 再 根 据 各 个 模 块 所 要 完成 的 功 能 分 别 去 设 计 ， 也 就 是 按 照 “逐 步 求 精 ”的 思 想 去 设 计 本 系 统 ，这 将 使 设 计 工 作 细 化 ， 也 有 助 于 制 定 进 度 安 排 。2.2 单 片 机 数 目 的 选 定由 于 系 统 需 要 完 成 的 功 能 较 多 ， CPU 的 负 荷 也 较 重 ， 再 加 之 单 片 机内 的 定 时 器 /计 数 器 、 中 断 、 I/O 口 等 资 源 有 限 ， 如 果 选 用 一 片 单 片 机 必将 会 给 系 统 的 设 计 带 来 一 些 困 难 。 所 以 可 以 考 虑 采 用 两 个 单 片 机 构 成 主图 1.2 SPCE061A 结 构 框 图本科毕业设计（论文）从 式 的 结 构 ， 各 分 担 一 部 分 控 制 与 运 算 功 能 ， 这 样 两 个 单 片 机 可 同 时 工作 。 所 谓 主 从 式 结 构 是 指 从 单 片 机 片 机 根 据 主 单 片 机 发 出 的 命 令 来 完 成某 项 功 能 ， 并 且 把 结 果 报 告 给 主 单 片 机 ， 这 样 的 结 构 在 某 种 程 度 上 可 以简 化 系 统 。主 单 片 机 负 责 红 外 遥 控 接 收 、 显 示 、 小 车 的 运 动 以 及 处 理 遥 控 命 令等 功 能 ； 从 单 片 机 则 主 要 负 责 超 声 测 距 、 检 测 光 源 方 位 这 两 项 比 较 费 时的 功 能 ， 在 探 测 到 障 碍 或 探 测 到 光 源 时 将 有 关 信 息 报 告 给 主 单 片 机 进 行处 理 ， 并 由 主 单 片 机 来 采 取 相 应 的 措 施 。本 设 计 中 采 用 了 两 片 AT89C52 单 片 机 ， 通 过 串 行 接 口 通 信 。 因 为两 个 单 片 机 之 间 的 距 离 很 近 ， 所 以 串 行 口 可 以 工 作 在 较 高 的 波 特 率 上 ，可 以 让 串 行 口 工 作 在 方 式 2， 其 特 点 是 其 波 特 率 高 ， 并 且 波 特 率 可 以 直接 从 晶 振 32 分 频 、 或 64 分 频 而 得 到 ， 不 需 要 占 用 定 时 器 资 源 。2.3 系 统 原 理 框 图系 统 原 理 框 图 如 图 2.1 所 示 ：主控单片机 从单片机遥控接收 显示模块里程检测路线记录漏粉控制 前轮转向超声探测障碍光源方向探测后轮驱动串行通信遥控发射 语音识别按键本科毕业设计（论文）2.4 系 统 软 件 主 要 特 色软 件 在 一 个 智 能 系 统 中 扮 演 着 举 足 轻 重 的 作 用 ， 软 件 设 计 的 好 坏 直接 关 系 着 整 个 系 统 的 性 能 。 目 前 已 经 有 很 多 种 嵌 入 式 实 时 多 任 务 操 作 系统 ， 如 ： Linux、 RTX51 及 UC/OS 等 ， 可 以 更 有 效 的 利 用 系 统 的 各 种 资源 ， 简 化 编 程 ， 缩 短 开 发 周 期 。 签 于 本 系 统 采 用 AT89C52 单 片 机 为 控制 器 ， 本 身 的 各 种 资 源 都 很 有 限 ， 引 入 一 个 操 作 系 统 代 价 太 大 ， 所 以 考虑 直 接 来 优 化 系 统 的 软 件 结 构 ， 同 样 可 以 达 到 “多 任 务 ”、 “实 时 ”等要 求 。2.4.1 软 件 分 层 结 构为 了 便 于 编 程 ， 将 逻 辑 控 制 层 和 具 体 的 硬 件 相 分 离 开 是 很 有 必 要 的 。硬 件 驱 动 层 的 软 件 负 责 直 接 操 作 硬 件 ， 并 且 给 上 层 的 软 件 提 供 一 定 的 接口 ， 这 样 有 助 于 上 层 的 软 件 实 现 更 复 杂 的 功 能 ， 并 且 系 统 的 硬 件 有 所 改动 时 也 只 需 改 动 相 应 的 驱 动 模 块 即 可 。本 系 统 中 的 LED 显 示 模 块 、前 轮 转 向 模 块 、 后 轮 驱 动 模 块 、AT24C08 存 取 模 块 、 寻 光 源 转动 机 构 都 做 成 了 一 些 独 立 的 模 块 ，并 且 给 外 部 提 供 了 一 些 接 口 函 数 ，来 实 现 对 这 些 硬 件 或 机 械 部 件 的高 级 操 作 。分 层 结 构 如 图 2.2 所 示 ：软 件 的 分 层 结 构 是 很 多 系 统中 普 遍 采 用 的 一 种 软 件 结 构 ， 比如 TCP/IP 协 议 就 是 一 种 典 型 的分 层 结 构 。 WINDOWS、 LINUX 等 系 统 中 也 几 乎 把 所 有 的 系 统 硬 件 进图 2.1 系 统 原 理 框 图逻 辑 控 制 层硬 件 驱 动 层硬 件 设 备置 、 取 全 局 变量图 2.2 软 件 分 层 结 构 示 意 图操 作 硬 件本科毕业设计（论文）行 了 抽 象 ， 这 样 上 层 的 软 件 就 不 必 关 心 硬 件 的 细 节 ， 可 以 调 用 相 应 的 模块 提 供 的 服 务 即 可 ， 这 样 可 把 更 多 的 精 力 放 在 高 级 功 能 的 实 现 上 。2.4.2 多 任 务 结 构本科毕业设计（论文）为 了 充 分 利 用 单 片 机 的 CPU， 内 存 等 资 源 ， 本 系 统 中 引 入 了 多 任 务的 软 件 结 构 ， 即 从 宏 观 上 来 看 单 片 机 同 时 在 做 多 件 事 情 。 分 析 一 般 的 多任 务 系 统 的 软 件 结 构 ， 系 统 的 核 心 是 任 务 调 度 器 ， 在 适 当 的 时 候 任 务 调度 器 将 保 存 当 前 任 务 的 现 场 ， 并 且 恢 复 将 要 运 行 的 任 务 的 现 场 ， 并 让 其投 入 运 行 。 简 单 的 说 ， 一 般 的 多 任 务 系 统 是 任 务 调 度 器 循 环 的 调 用 各 个需 要 执 行 的 任 务 ， 进 而 可 以 更 有 效 的 利 用 系 统 的 各 种 资 源 。 从 这 里 得 到启 发 ， 可 以 用 定 时 器 每 隔 一 定 的 时 间 中 断 一 次 ， 在 中 断 处 理 函 数 中 依 次调 用 一 次 各 个 任 务 所 对 应 的 函 数 ， 并 且 各 个 函 数 都 能 在 一 个 较 短 的 时 间内 返 回 ， 这 样 在 某 段 时 间 内 ， 各 个 任 务 所 对 应 的 函 数 都 能 够 被 执 行 到 ，就 好 像 多 个 任 务 同 时 运 行 了 。 还 有 一 点 需 要 说 明 ， 就 是 各 个 任 务 是 由 一些 函 数 和 一 些 静 态 变 量 组 成 。 函 数 由 定 时 器 中 断 处 理 函 数 定 期 的 调 用 一次 ， 并 且 有 个 前 提 就 是 这 个 函 数 能 够 在 较 短 的 时 间 内 返 回 ， 否 则 其 他 任务 将 不 能 及 时 的 被 调 用 到 ， 也 就 达 不 到 “实 时 ”这 一 要 求 。 静 态 变 量保 存 该 任 务 的 各 种 状 态 ， 并 且 其 他 模 块 和 该 任 务 进 行 通 信 也 是 通 过 置系 统 复 位初 始 化主 任 务 设 计成 无 限 循 环结 构定时器0 中断处理函数任 务 1任 务 2任 务 3任 务 n图 2.3 多 任 务 结 构 示 意 图本科毕业设计（论文）取 这 些 静 态 变 量 来 实 现 的 。本 系 统 中 软 件 的 多 任 务 结 构 如 图 2.3 所 示 ：可 以 说 定 时 器 中 断 处 理 函 数 就 是 本 设 计 中 多 任 务 的 核 心 ， 即 任 务 调度 器 。 以 下 是 定 时 器 0 中 断 处 理 函 数 的 程 序 清 单 ：/定 时 器 0 中 断 处 理 函 数/每 4 毫 秒 中 断 一 次/产 生 时 钟 节 拍/负 责 维 护 一 个 系 统 时 间 变 量 和 任 务 调 度/#define TIME_OVERLOAD 3960 /定 时 器 计 数 初 值/记 录 时 间 的 结 构 的 定 义typedef structuchar t_ms; /毫 秒 数 0-99uchar t_100ms; /100 毫 秒 数 0-9uchar t_sec; /秒 数 0-59uchar t_min; /分 钟 数 ， 0-255TIME;TIME time; /记 录 系 统 时 间 的 全 局 变 量void timer0(void) interrupt 1/重 装 定 时 器 0 的 计 数 初 值TH0=(65536-TIME_OVERLOAD)/256;TL0=(65536-TIME_OVERLOAD)%256;/维 护 系 统 时 间time.t_ms+=4;本科毕业设计（论文）if(time.t_ms99)time.t_ms=0;if(+time.t_100ms9)time.t_100ms=0;if(+time.t_sec59)time.t_sec=0;time.t_min+;/大 约 每 50 毫 秒 调 用 一 次 蜂 鸣 器 任 务/并 且 只 有 在 需 要 发 声 时 才 调 用/n_beep 全 局 变 量 表 示 需 要 发 出 几 声if(n_beep)/每 4 毫 秒 调 用 一 次 显 示 任 务led_disp();/每 16 毫 秒 调 用 一 次 后 轮 直 流 电 机 驱 动 程 序if(!(time.t_ms/每 32 毫 秒 调 用 一 次 里 程 检 测 任 务if(!(time.t_ms/每 16ms 调 用 一 次 前 轮 转 向 电 机 驱 动 函 数if(!(time.t_ms 以 上 的 这 段 程 序 代 码 就 是 实 现 了 任 务 的 调 度 ， 和 一 般 的 多 任 务 系 统本科毕业设计（论文）相 比 较 有 几 点 不 同 ：(1) 任 务 之 间 的 切 换 是 通 过 函 数 的 调 用 与 返 回 实 现 的 ， 当 以 上 的 这 几个 任 务 全 调 用 一 次 之 后 将 进 入 主 任 务 执 行 ， 主 任 务 即 main()函 数 所 对应 的 任 务 。(2) 相 应 的 任 务 上 、 下 文 的 保 存 与 恢 复 也 不 是 由 任 务 调 度 器 实 现 的 ，而 是 由 C 语 言 编 译 器 在 函 数 调 用 时 自 动 保 存 与 恢 复 了 主 任 务 的 上 、 下 文 ；其 他 的 任 务 不 用 保 存 上 、 下 文 ， 每 次 进 入 执 行 都 是 从 相 应 函 数 的 第 一 行开 始 ， 寄 存 器 值 也 不 用 保 存 。总 之 ， 采 用 以 上 这 种 软 件 结 构 ， 也 可 以 实 现 多 个 任 务 并 发 运 行 ， 在timer0()函 数 中 可 以 加 进 更 多 的 任 务 ， 只 要 各 个 任 务 都 能 在 一 个 较 段 的 时间 内 执 行 一 次 并 返 回 到 timer0()函 数 中 就 可 以 。 此 外 ， 关 于 RAM 的 分配 是 在 编 译 的 时 候 完 成 的 ， 各 个 任 务 一 般 要 用 一 些 全 局 的 静 态 变 量 来 标识 自 身 状 态 。在 主 控 单 片 机 上 有 以 下 几 个 任 务 ：(1) 主 任 务 ： main()开 始 的 任 务 ， 很 多 功 能 都 要 在 该 任 务 中 完 成 ；(2) 蜂 鸣 器 发 声 任 务 ： beep2(),全 局 变 量 n_beep 表 示 需 要 发 出 几 个“嘀 ”声 ；(3) LED 显 示 任 务 ： led_disp(),LED 数 码 管 和 LED 发 光 二 极 管 显 示任 务 ；(4) 后 轮 电 机 驱 动 任 务 ： dianji(),目 前 只 实 现 了 电 机 的 正 、 反 转 和 停止 功 能 ， 以 后 可 以 在 该 任 务 中 加 入 PWM 调 速 功 能 ；(5) 前 轮 转 向 任 务 ： gw_dianji()， 控 制 步 进 电 机 让 前 轮 转 到 指 定 的角 度 ； (6) 里 程 检 测 任 务 ： licheng(),检 测 小 车 的 行 驶 里 程 。在 从 单 片 机 上 有 四 个 任 务 ：(1) 寻 找 光 源 方 向 任 务 ： 该 任 务 作 为 从 单 片 机 的 背 景 任 务 ， 由main()函 数 调 用 ， 然 后 一 直 循 环 的 执 行 ；本科毕业设计（论文）(2) 前 超 声 测 障 任 务 ： chaosheng_qian(),由 从 单 片 机 的 定 时 器 中 断处 理 函 数 timer0()每 隔 64 毫 秒 调 用 一 次 ；(3) 后 超 声 测 障 任 务 ： chaosheng_hou(),每 64 毫 秒 调 用 一 次 ， 和chaosheng_qian()的 调 用 相 差 32 毫 秒 ；(4) 旋 转 机 构 转 动 任 务 ： driver_dianji()， 将 寻 找 光 源 方 向 的 转 动 机构 旋 转 到 指 定 的 角 度 。2.4.3 消 息 驱 动 结 构考 虑 到 系 统 中 无 论 是 操 作 者 按 下 一 个 按 键 ， 还 是 遇 到 障 碍 或 是 寻 找到 光 源 ， 这 些 事 件 都 有 一 个 共 同 点 ， 就 是 系 统 要 对 这 些 事 件 做 出 相 应 的处 理 或 采 取 相 应 的 措 施 。 所 以 为 了 简 化 编 程 ， 让 这 些 事 件 在 主 任 务 中 能得 到 统 一 的 处 理 ， 可 以 给 这 些 事 件 编 上 号 ， 然 后 由 一 个 消 息 搜 集 模 块 去等 待 各 种 消 息 。 一 旦 某 个 事 件 发 生 ， 该 模 块 马 上 给 主 任 务 返 回 该 事 件 的编 号 ， 即 消 息 值 ， 让 主 任 务 按 照 消 息 值 分 类 去 处 理 消 息 。在 消 息 搜 集 模 块 的 头 文 件 中 定 义 了 如 下 若 干 个 消 息 ：/消 息 的 结 构 为 ： 高 三 位 ， 消 息 分 类 码 ， 可 以 加 快 消 息 处 理 的 速/度 ； 低 五 位 ， 消 息 值 。#define NULL 0/按 键 消 息 的 定 义#define MSG_K_QIAN 0x01 /“前 进 ”按 键 消 息#define MSG_K_HOU 0x02 /“后 退 ”按 键 消 息#define MSG_K_ZUO 0x03 /“左 转 ”按 键 消 息#define MSG_K_YOU 0x04 /“右 转 ”按 键 消 息#define MSG_K_TING 0x05 /“停 止 ”按 键 消 息#define MSG_K_MODE 0x06 /“模 式 选 择 ”按 键 消 息#define MSG_K_FEN 0x07 /“漏 粉 ”按 键 消 息#define MSG_K_REC 0x08 /“记 录 路 线 ”按 键 消 息#define MSG_K_DISPMODE 0x09 /“显 示 切 换 ”按 键 消 息本科毕业设计（论文）/超 声 避 障 消 息#define MSG_QIANZHANG 0x14 /前 方 出 现 障 碍 消 息#define MSG_HOUZHANG 0x15 /后 方 出 现 障 碍 消 息#define MSG_NOQIANZHANG 0x16 /前 方 障 碍 消 失 消 息#define MSG_NOHOUZHANG 0x17 /后 方 障 碍 消 失 消 息/光 源 消 息#define MSG_NOTFOUND 0x28 /没 有 发 现 光 源 消 息#define MSG_FOUND 0x29 /发 现 光 源 消 息/主 从 机 之 间 的 控 制 消 息#define MSG_BEGINFIND 0x31 /开 始 寻 找 光 源 命 令 消 息#define MSG_ENDFIND 0x32 /停 止 寻 找 光 源 消 息extern uchar getmsg(void);extern uchar imgetch(void);消 息 搜 集 模 块 对 外 提 供 了 两 个 接 口 函 数 ： getmsg()函 数 一 直 等 待 到有 消 息 时 返 回 消 息 值 ； imgetch()函 数 立 即 返 回 按 键 值 ， 这 是 为 了 某 些 地方 使 用 上 的 灵 活 而 设 置 的 。有 了 这 个 消 息 搜 集 模 块 后 ， 主 任 务 执 行 的 大 部 分 时 间 就 会 停 留 在getmsg()函 数 内 等 待 消 息 ， 当 有 按 键 命 令 或 遇 到 障 碍 时 返 回 消 息 值 ， 主 任务 对 其 进