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毕业论文智能小车论文简易 智能电动车（终稿） 简易智能电动车摘要简易智能电动车由一个电动玩具车改造而成。 系统的控制部分以单片机为核心，通过对前向通道各种传感器信号的采集、处理，较好地实现了后向通道驱动及转向电机的运动控制和相关信息的处理、显示和声光报警。 关键词电动车，路径跟踪，避障，光源引导本系统要求设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如图1所示图1智能电动车行驶路线示意图1设计方案包括基本要求，发挥部分及其它创新部分总电路框图如图2所示11基本要求电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）、沿宽度为2cm的黑色引导线到达B点。 在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有13块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。 电动车检测到薄铁片时，立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。 电动车到达B点后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆障碍物112cm障碍物21m1m2m R=0.8m CB5cm起跑线1.2m2.3m0.4m5cm5cm2cm5cm5cm2cm停车区0.4m光源1.45m0.4m0.3m直道区弯道区2m O50cm障碍区引导线车库0.2m0.4m15cm12.5cm12.5cm5cm弧引导线到达C点）。 C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。 电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。 电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。 电动车完成上述任务后立即停车，全程不得超过90秒，行驶时间达到90秒时立即自动停车。 图2系统总体框图12发挥部分和创新部分电动车在“直道区”行驶过程中，我们存储并显示出了每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。 电动车进入停车区域后，能准确驶入车库中。 停车后，能准确显示全程行驶时间及成功或完成信息。 2单元电路的方案论证与电路参数计算21线路跟踪电路方案一采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。 对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。 但成本高，很难找到合适的载体。 方案二采用颜色传感器。 目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。 但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。 方案三采用一左一右两个红外发射接收对管。 该传感器不但价格便宜，容2只红外传感器（避障）2只红外对管（线路跟踪）2只光敏传感器（寻找光源）单片机（89C52）电机驱动电路3只电机A/D LCD声光报警电源电路1只金属探测传感器易购买，而且处理电路（如图3所示），简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。 R1150在该电路中，加比较器LM311的目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。 10k为使发射有一定的功率，发射回路要求不小于20mA的电流。 7.15?=，故可选择R1=150。 根据mARI201启动时，小车跨骑在黑线上。 两个红外发射接收对管，分别安装在黑线的两侧的白色区域，输出为低电压，当走偏，位于黑线上时，输出为高电压。 因黑线R310k较窄（2cm），为及时调整车的方向，选择比较器的阀值为2.5v，即黑白相间的位置，即开始调整。 实验表明，效果较理想Y70R2r410k23765184LM311+5v+5vR510k+5v+5vP1.3C7104图3红外发射接收对管处理电路22避障电路方案一采用激光传感器测距。 能非常准确地测出小车与障碍物的距离，22pFY338KR22但价格也高，处理复杂，不符合我们的要求。 方案二采用超声传感器。 进口的超声传感器，换能器薄，并且带处理电C24R18路，输出与距离成比例的模拟信号，通过AD转换，可获得距离信息，价格贵。 也有一些较简单的超声传感器及处理电路，能输出开关量信息，价格也不贵，是2200pF一个好的选择，但由于没买到现成的处理电路，平常又没有做过这种电路，时间D8紧，故未采用。 方案三采用左右两个红外传感器。 红外传感器，是目前使用比较普遍的R19100IRL一种避障传感器，其处理电路如图4所示，通过调节R 23、R24两个电位器，可C15100uFp1.2调节两个红外传感器的检测距离为1080cm，开关量输出（TTL电平），简单、可靠。 我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。 123J8C22R111M12KR213K93K9D61N4148D71N4148R23502R24502R71KR81KQ29012VCC47R203K9VCCQ39012R13R14100DI1274HC1434U7B74HC1456U7C74HC14U7D8974HC14P1.1P1.0图4红外发射及接收处理电路23光源检测电路为了检测光线的强弱，我们在小车左前方、右前方加了2只光敏传感器，EOC7P2.3即光敏电阻。 电路如图5所示。 光敏传感器根据照射在它上面的光线的强弱，阻ADD-AADD-B24ADD-C23值发生变化，输出电压随之变化，通过ADC0809后，得到与光强相对应的数字量，22P2.4从而引导小车，向光源靠近。 不同型号的光敏电阻，暗电阻及亮电阻差别较大，ENABLE9START6CLOCK1089C52-AL E需根据不同参数的光敏电阻，选用不同大小的分压电阻。 P2.5IN-026msb2-12-22-32-42-52-62-7lsb2-821201918IN-127IN-2288151417IN-31IN-42IN-5325IN-64IN-75ALEref(-)16ref(+)12U2ADC0809+5vRR+5v10KPHOTOVCCP2.2图5光源检测电路24金属检测电路采用了一只涡流型铁金属探测传感器，型号LJ18A3-8-Z/BX。 可靠探测距离，小于8cm。 25电机驱动电路电动小车的本身自带的换向及驱动电路，相当粗糙，电机的特性也很不好，1122334455667788Vdd74HC14不能调速。 电压低了，速度慢，驱动力矩小，走不动；电压高时（刚换上电池时），C6速度又很快，难以调整。 在这上面，花费了不少的时间，效果很不好。 最后，决1011定对小车的电机及驱动电路，进行了更换。 后轮采用了一对减速直流电机，其驱动电路如图6所示。 采用PWM控制，可较方便的对电机进行调速。 991010111112121313141415151616SN754410VCCE104C71041213U7F74HC14P3.2P3.3P3.1P3.0MOT1+MOT1-MOT2+MOT2-图6电机驱动电路26液晶显示电路液晶显示器，选用的是16X2点阵字符型显示器，功耗低，小巧、美观。 27电源电路电动车可提供9V的电源（6节干电池）。 控制系统使用5V的电源，采用了LM7805进行DC/DC变换。 3软件设计31软件所实现的功能路线跟踪障碍检测寻找光源金属探测，数目存储、显示运行时间显示起跑线与金属铁片中心点间的距离计算与显示32软件流程系统的主程序流程框图如图7所示。 图7系统的主程序流程框图4测试方法与仪表41测试仪表秒表两块，刻度尺42测试方法?将汽车放于起跑线，开启电源开关。 小车响第2次声音时，开始前行，第一块秒表开始计时；?运行到C点停车时，第二块秒表开始计时，到车离开C点第二块秒表停开始系统初始化延时2s后，启动电机。 计时开始路线跟踪模块运行过程中，不断检测是否压线，压线，则及时调整；同时进行金属探测，记数，计算、显示距离，根据距离及探测到的金属判断C点位置。 断续声光报警5s。 启动避障、寻找光源模块1在C点，调整车的方向2先向左，在向右，调整车的位置3根据红外和光敏传感器的信息，实时调整小车的运动方向4根据光敏传感器的信息，入库5显示完成或成功及运行总时间。 结束止计时，记录停在C点的时间；?汽车到终点区即入库停车，第一块秒表停止计时，记录总运行时间。 读出并记录此时液晶显示的的时间；?在“直道区”引导线下分别埋设 1、2或3块薄铁片，每次均用直尺测出并记录该铁片的中心距起跑线的距离；在汽车运行至该铁片发出声光报警时，读出此时液晶显示的距离并记录。 43测试数据及测试结果分析?测试条件按照题目给定的尺寸，在实验室自做场地，白天和晚上分别测试。 ?测试数据总共进行20次测量，白天和晚上各10次。 20次中，汽车停留在C点时间，实测值与秒表均为5秒，相对误差和绝对误差为0。 汽车运行总时间测量数据如下表12345678910白天秒表58667190667889514977显示58667090657888504876晚上秒表47475056494860534750显示47485057504960534649绝对误差最大为1秒；测试结果表明晚上明显比白天效果要好。 白天，偶尔会有失败的情况。 ?距离测试铁片数目实际距离显示距离绝对误差相对误差11.11.080.021.8%20.60.620.022%1.71.690.010.58%30.90.910.011.1%1.41.390.010.72%1.81.830.031.67%5参考文献1余永权.Flash单片机原理及应用.北京电子工业出版社，19972王福瑞等编著。 单片微机测控系统设计大全。 北京航空航天大学出版社，19993李华。 MCS-51系列单片机使用接口技术。 北京航空航天大学出版社，19904何立民。 单片机应用系统设计。 北京航空航天大学出版社，19935方佩敏。 新编传感器原理应用电路详解。 北京电子工业出版社，19946黄继昌等。 传感器工作原理及应用实例。 北京人民邮电出版社，1998。 7纪宗南。 单片机外围器件实用手册输入通道器件分册。 北京航空航天大学出版社，1998摘要本系统采用AT89C52为中心控制器，实现电动车的智能控制功能。 整个电动车智能控制系统包括上位机实时模拟系统，主控制系统和各种标志的传感器检测系统三大部分。 上位机实时模拟系统根据主控制系统传送的行程、行驶时间、铁片数目等各种参数实时模拟电动车的运行状况，实时监控电动车的运行情况。 主控制系统的功能主要是启动电动车、检测并计数铁片、测量行程、计时行驶时间、显示所需的各种参数，并且负责和上位机、检测控制系统通信。 检测控制系统通过各传感器检测引导线、障碍物和光源等控制信号，并送入单片机，单片机判断、处理后，控制MOTOR1（左轮驱动电机）和MOTOR2（右轮驱动电机），以达到控制电动车行进方向的目的，使电动车准确进入车库，完成预定任务。 且在完成了题目要求的各项任务的基础上，加入了一些创新如声控功能和无线传输功能，实现上位机的实时模拟等。 采用以AT89C52为中心控制器的智能控制系统，实现电动车的智能控制功能。 系统总体设计框图如下图主控制系统单片机显示无线通信单片机铁片检测行程测量MOTOR2检测控制系统MOTOR1引导线检测光源检测障碍物检测实时模拟系统控制过程系统上电后，等待外部声控启动信号。 主控制系统的麦克接收到声控信号后，产生一高低电平变化，从而使主控制系统的单片机产生中断。 主控制系统的单片机在接收到该中断后，通过P1.3为检测控制系统的单片机提供启动信号，检测控制系统的单片机检测到该信号后发出控制信号，给MOTOR1和MOTOR2通电，启动电动车。 同时主控制系统的单片机通过透射式光电传感器测量行程，金属感应器检测铁片且在PCF8563秒脉冲的作用下计时并把各种参数在液晶显示器上显示出来，同时用无线收发模块RF2000把这些参数发送到上位机，在上位机上模拟电动车的运行情况。 监测控制系统有两个在车下的红外线传感器用于检测引导线，使电动车在AC之间始终沿着引导线前进。 在C以后运行中，电动车始终朝着光源前进，当在车前的红外线测距传感器检测到障碍物后，电动车左转避开障碍物，避开障碍物后，继续朝着光源前进，进入车库。 当在前的两个红外线传感器检测到黑线后，停止电动车，停止计时。 方案论证计时方案一在需用秒脉冲时，大部分设计采用555定时器组成秒脉冲多谐振荡器。 电路图如图所示这种设计有一定的优势，只需硬件设计好，无需软件设定，该电路即可输出恒定的秒脉冲。 但该电路功耗较大,且只能提供简单的脉冲信号。 方案二采用由PCF8563日历时钟芯片组成的电路提供秒脉冲。 该部分硬件电路如图设定好PCF8563的CLKOUT输出频率控制字，即可输出所需频率的脉冲信号，在本设计中所用频率为1Hz。 单片机在该秒脉冲的作用下可实现计时、C点由PCF8563组成的秒脉冲发生器由CB555组成的秒脉冲发生器C20.01uC110uR147KR347KR22KGNDTRVoRD1234VDISCTHVco8765RP?CB555VCC秒脉冲停留5S等功能。 并且在给PCF8563送入初始的日历信息后,PCF8563中的日历就会自动运行，经单片机读取、处理后就可以在液晶显示器上显示当前日历。 而且该部分电路还加了掉电保护功能，在主供电系统意外断电时，即V为0V时，D1截止，3.6V备用电源通过D2继续给PCF8563供电,保证8563的正常运行。 因此在本系统中采用方案二。 行程测量方案一采用开关式霍尔元件将磁铁固定在小汽车的车轮上,当车轮转动时,磁铁也跟着转动,霍尔元件感应到磁场的变化时,就会产生通断效果,使单片机的定时器T0的输入端产生高低电平的变化,从而使得T0计数小汽车车轮转的圈数,假设为N,并设车轮的周长为L,通过S=N*L,就可以计算出小汽车在一段时间内的行程。 这种测量方法的测量数据只能是车轮周长的整数倍，误差较大。 例如小汽车的车轮半径为1cm，那么这种测量方法的最小误差就可达到6cm方案二采用透光式光电传感器，硬件电路如图。 在小汽车的车轮上钻若干小孔，设小孔的个数为n。 在车轮转动时，发光二极管发射的光被没有孔的地方遮挡时，光敏三极管不能导通，光敏三极管的集电极输出为高电平，经CD40106反相后，单片机定时器T0的输入端为低电平。 在有小孔的地方，发光二极管发射的光就会透过小孔照射到光敏三极管上，使光敏三极管导通，此时光敏三极管的集电极输出为低电平。 在经CD40106反相后，单片机定时器T0的输入为高电平。 单片机定时器T0就会准确记录下这种高低电平的变化的次数，即通过的小孔的个数。 假设为N,并设车轮的周长与方案一的相同也是L，某段时间内的行程计算公式为S=N*L/n，可以看到这种测量方法的最小误差为方案一的1/n，可较为精确地测量出小汽车的行程。 并且可以进行误差控制，因为孔的个数与误差成反比，要想提高准确度只要增加小孔的个数就可以。 故采用方案二。 透光式光电传感器行程测量电路电机控制由于电动车采用了前面使用万向轮，两个后轮各一个电机驱动的驱动方式，所以可使电动车旋转360度，这样即使光源在电动车的后方，电动车也可以通过在原地不断旋转的方式找到光源的准确位置，从而完成寻找光源，入库等功能。 在电动机的控制上有两种方案可供选择。 方案一:利用 9012、2SC 8050、及电机构成驱动电路。 如果单片机89C52控制口P1.7输出高电平，9012截止，2SC8050截止，电机停止运转。 单片机89C52控制口P1.7输出低电平时，9012导通，2SC8050导通，电机开始运转。 该电路比较简单，输出功率足够大，足以推动电机工作，并且电机工作时三极管性能非常稳定。 但该方案中单片机部分和电机供电部分没有完全隔离，而电动机在切换时会产生巨大的反电动势，经常烧坏单片机。 方案二利用BA6219B及其外部辅助电路和电机构成驱动电路。 CD11041IN11IN2NC1100uCM10.33u J2MOTOR11212345678910BA6219BZ1+5+9VRC13CD2104单片机控制口接BA6219B的两个输入控制端IN1,IN2。 BA6219的两个输出端OUT1 (2),OUT2 (10)接电机。 电机转动状态编码左电机右电机左电机右电机电动车运行状态1IN11IN22IN12IN21010正转正转前行1001正转反转左转1000正转停以左电机为中心原地左转0110反转正转右转0010停正转以右电机为中心原地右转0101反转反转后退根据上表可知，只要设定两块BA6219B的1IN1,1IN2,2IN1,2IN2四个控制端口的不同编码，就可得到电动车的前进，后退，旋转等不同的运行状态；且BA6219B的最大输出电流为2.2A，可使电动车快速运行。 故采用方案二。 无线通信方案一红外光方式红外通信只适用于室内静止或慢速移动中的点对点通信，方向性要求高，对于运动中的小汽车传输过程中易产生误码，性能不稳定。 方案二使用无线MODEM（RF2000）RF2000采用Nordic公司的nRF401芯片，它是一种RF无线收发芯片，一个RF2000模块即可以接收数据也可以发送数据。 但属于半双工工作方式。 接收与发送方式选择由TXEN控制。 而且有两个工作频道可供选择工作频道一434.33MHz;工作频道二433.92MHz。 工作模式控制及工作频道选择主控制系统与RF2000的连接电路图如图。 DI、DO分别接单片机的TXD、RXD。 接主控制系统的RF2000始终为发射方。 CS401，PWR，TXEN始终置0，1，1。 也就是工作在工作频道1-434.33MHz，发射状态。 RF1上位机（PUTER）实时模拟系统与RF2000的连接电路图MAX2324TXDRXDC270.1u4.7uL1330uH C2-5VCCV+162C2+4V-6R2IN8R2OUT9C1-3C1+1GND15T2IN10T2OUT7U13TXDRXDVCC162738495J1RS-232C121.0uFC131.0uFC141.0uFC251.0uFC261.0uF123567V+CS401PWRGNDTXENC28VCC接上位机的RF2000始终为接收方，CS401，PWR，TXEN始终置0，1，0。 也就是工作在工作频道1-434.33MHz，接收状态。 使用RF2000设计比较简单，且不受外界环境影响，具有较低的发射功率和较高的接收灵敏度，并且可工作在较低速率下如常用的单片机串口波特率9600bps。 采用FSK调制方式，抗干扰能力强。 基于以上诸多优点所以在本系统中无线通信部分采用了方案二的设计。 运行情况测试测试仪器清单秒表，函数发生器，示波器，频率计等测试过程及测试数据在单项模块测试完成之后，进行组装整体测试。 组装后的整车尺寸为28cm(长)*18cm(宽)*15cm(高)。 首先按照题目要求制作场地如下RF2000与单片机连接电路图1234567RFV+CS401DODIGNDPWRTXENC160.1uC154.7uL1330mHVCC5cm0.4m场地内全部敷设白色绘图纸，并用透明胶带固定。 在白纸下面按要求放置4块铁片，其中最后一块置于C点。 然后用毛笔绘制边线及引导线。 首先将整车放于起点处，上电后通过声音信号启动运行。 小车正确感应到铁片，发出声光指示信息。 小车正常寻迹运行到C点之后，在C点停留5秒，然后小车重新启动，朝光源方向直线行使，直至检测到前方出现障碍物。 在检测到障碍物之后，小车左转90度行驶，绕过障碍物，继续向光源方向行驶，直至进入车库后检测到黑色边线，停止运行。 小车在经过C点之后的路线如图所示。 下表为连续十次的运行时间障碍物112cm障碍物21m1m2m R=0.8m CB起跑线1.2m2.3m0.4m5cm5cm2cm5cm5cm2cm停车区0.4m光源1.45m0.3m直道区弯道区2m O50cm障碍区行使路线引导线车库0.2m0.4m15cm12.5cm12.5cm5cm次数12345运行时间75s68s69s74s60s次数678910运行时间62s74s65s70s64s由上表数据可知，本系统完全可以在90秒之内完成题目所要求的各项任务，并实现无线传输，声控等创新功能。 目录 一、方案比较、选择与论证-页码1 二、系统总体方案设计-页码 21、系统总体结构设计及说明-页码 22、系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图-页码 33、系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图-页码 84、软硬件分别调试、联合调试-页码11 三、测试仪器与测试试验方法-页码12开发、实验及测试仪器-页码12 四、测试数据及测试结果分析计算-页码13 五、特色与创新点讨论、设计总结-页码13 六、附录（操作说明、元器件清单、程序清单、参考文献等）-页码14摘要本系统按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是从起跑线出发，沿引导线到达B点。 在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并同时发出声光指示信息，实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。 电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点，能够检测C点下正方形薄铁片，并在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。 之后继续行驶，在光源的引导下，利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库。 最后，电动车完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间小于90秒。 并附加其他功能。 另外系统中传感器电路额外加入了单片机便于89C51单片机在之后的运行中检测四周电路，减小89C51负担。 软件方面因为，会，利用传感器在检测到某物体时输出信号发生特定变化这种规律，让单片机只对此类信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度。 一、方案比较、选择与论证根据题目要求，有两种解决方案。 1、精确定时法这种方案主导思想是在对电动车直线、转弯行驶速度以及行程的准确把握基础上利用单片机定时来使电动车顺利通过直道区、弯到区、障碍区并且最终到达车库。 缺点供电电压不稳定，易导致小车车速不稳定，则距离不好控制；另外路线固定不变，不能应对意外事件，而且想要准确跑完全程对于电动车的起始位置、直线行进参数、转弯半径进行精密测量和计算，智能化差。 2、传感器引导法这种方法核心是单片机通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作，智能化大大增强，可以用下图形象的表示出来我们把任务分为了直道+弯道区、障碍区和停车区，划分依据是三个部分所用到的感应器不同，实现方法也存在差别。 直道+弯道区主要用黑白检测光电传感器和金属探测接近开关。 障碍区则是用到了超声波传感器。 （带显示）停车区考虑车库放置了光源，因此选择了光电传感器引导小车进入车库。 比起前一种方案来说，这种方案应用面更广，也更接近实用化，智能化。 重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作，从而大大提高了运行过程中的实时性，准确性、使得电动车能够轻松的完成整个过程。 综上所述，本系统设计选用方案2。 二、系统总体方案设计 1、系统总体结构设计及说明单片机金属探测传感器信号调理超生波传感器信号调理光电传感器信号调理声、光报警电路显示电路电机控制电路图一系统总体结构框图该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。 单片机检测出来感应器输出信号从而输出控制信号，控制电机工作，在直道区，考虑引导线是黑颜色，不宜反光，决定利用这一特性选用反射式光电传感器，当其输出信号照射到黑色引导线上是输出一个非常微弱的低电平。 这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿着直道区和弯道区的引导线行进。 当地下有金属时，金属探测器发出一个高电平，用单片机进行检测。 沿引导线到达C点，将从金属探测接近开关发送来的信号作为一个外部终端信号处理，执行停车并发出断续的声光信号，同时进行5秒定时计数工作。 在车头安装有超声传感电路对障碍物进行检测。 （有效距离30厘米）光电传感器接收部分用于采集光信号，通过比较输出信号向车库行驶。 （始终朝在输出信号最强的方向行驶）以上就是完成这个题目的大体思路和方法。 2、系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图根据系统要求，硬件电路包括:电源部分，单片机最小系统、超声波测距电路、金属探测电路、光电传感器、黑白探测传感器、电机控制电路、显示电路，电动车整体图示如下 （1）电源部分随着微电子技术的不断进步，系统电源的设计在单片机应用系统设计中显得越来越重要，它对单片机系统是否正常工作起着至关重要的作用。 由于电动车本身为六节1.5V电池供电,根据系统要求，选择7805稳压管将直流9V电压转成5V输出。 7805直流稳压电路图LM7805ViVoutC1C2电动机和金属感器部分用原有的9V电压信号，其他电路、传感器都为5V电压供电。 （2）单片机最小系统利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制。 单片机选用89C51，其内部有4K字节的Flash Rom，电路设计简单。 具体为89C51的 18、19脚接6MHz，40脚输入信号为5伏，20脚接地，EA脚接高电平。 （3）金属探测电路由电路图可以得出，当有金属被其探测到时，输出端输出一个高电平，即发生一个正向跳变，将这个正向跳变信号用单片机检测出来，借此控制电动机产生相应的动作。 以下时金属接近开关外驱动电路 （4）显示电路在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法静态显示和动态扫描显示。 静态显示占用单片机资源小。 可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里我们组选择最常用的的串并转换电路74LS164。 利用单片机串行发送接收端口，外接4片74LS164作为4位LED显示器的静态显示接口，把89C51的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。 74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。 系统总图 3、系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图根据方案设定的三个部分重点解决问题，可以将单片机大量工作集中在信号检测和精确定时计数上。 具体实现方法因为这是一个对实时性要求很高的系统，所以大量数据信号都要在尽量短的时间内完成。 具体思路如下利用单片机查寻法编程，不断的检测外部传感器信号，并及时输出显示。 编程关键实时输出。 除了传感器本身延时外，还与优化程序程度和电机控制度有关。 4)软硬件分别调试、联合调试阶段调试我们按照前面的方案同样将调试分为了3个阶段第一阶段首先是直道区+弯道区的调试1）通过两边固定的光电传感器对引导线检测来实现电动车沿着引导线到达指定的地点。 2）根据题目要求，在行进线路上需要检测金属片，因此，我们又加上了金属接近开关用于实现这个要求。 3）利用原来作过的静态显示电路板和试验用过的子程序，我们将显示功能又加在了系统当中。 第二阶段障碍区的调试1）在障碍区主要解决的问题是如何躲避障碍物，我们根据题目在车头安装了一个超声波发送接收模块，当检测到有障碍物时进行转向。 第三阶段停车区的调试1）检测光电接收器的输出信号，来寻找光信号最强的方向。 联合调试在分步调试全部通过的基础上，我们开始了整个系统的协调调试，协调金属传感器、黑白光电传感器、超声波传感器、光电传感器的配合工作。 三、测试仪器与测试试验方法开发、实验及测试仪器实验显示电路实验、电机长时间运行试验、模拟场地试运行试验、超声波发射接收以及测距试验、光电接收试验、电机控制试验测试仪器示波器，多功能稳压电源，电压表，秒表。 四、测试数据及测试结果分析计算全程行进时间24s（误差2s）行进距离11.2m（误差3050cm）传感器工作电压金属接近开关9V光电传感器5V超声波传感5V黑白光电传感器5V传感器输出信号金属接近开关4.8V光电传感器4.78V超声波传感5.0V黑白光电传感器5V 五、特色与创新点讨论、设计总结在软件和硬件上运用了一些巧妙方法硬件方面超声传感器电路部分额外加入了单片机扩展了此模块功能，并且是的输出信号有规律可循，便于89C51单片机在之后的运行中检测四周电路，减小89C51负担，同时大大提高了电动车载应对障碍物时候的反应时间。 软件方面因为传感器在检测到某物体时，输出信号会发生特定变化，利用这种变化规律，让单片机只对此类规律的信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度，大量使用类似于JB/JNB命令对相应端口进行查询，并且简化程序代码，避免使用繁琐复杂的终端控制，确保系统的高精确度。 另外，整个运行过程中通过采用等分时端口查询思想，只要分时足够小，电动车就会对外界因素有充足的反映空间，即达到了接近实时的信号检测处理效果，又可通过最终等分时数目准确计算出行驶距离，一举两得。 总结与体会经过为期四天的设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。 在这四天中，我们遇到许许多多问题，对待问题要多方法处理，多角度处理。 通过这几天的设计竞赛，我们不但增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。 当然，我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正。 六、附录操作说明该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。 1）启动时将彻底的电源开关拨至“ON”位置，此时电源接通。 2）供电部分是6节1.5V五号电池，供电电压9V。 3）调整电动车底部前端的微调器，可调节电动车的直线行驶性能。 （“R”是右，“L”是左）4）使用完毕请把车身的开关至“OFF”。 5）长期不使用时，请取出车底及遥控器的电池，另行保管。 元器件清单AT89C51，74LS04，S9014，S9013，蜂鸣器，超声波传感器，光电传感器，金属探测传感器，ULN2803，电阻、电容若干，发光管。 部分程序清单 (1)测金属MAIN:MOV SP,60H MOV40H,#00H MOV41H,#00H MOV42H,#00H MOV43H,#00H MOV60H,#00H;ACALL BCD;ACALL DISP;MOV40H,50H CLR P3.7SS1:JB P3.7,SS1;SETB P3.7SS2:JNB P3.7,SS2MOV40H,60H MOV A,40H ADDA,#01H;INC40H;MOV A,40H DAA MOV40H,A MOV41H,#00H MOV42H,#00H MOV43H,#00H MOV60H,40H ACALLBCD ACALLDISP;ACALL DELAY1S CLR P3.7AJMP SS1DISP:MOV SCON,#00H MOV R0,#40H MOV R2,#04H L00C9:MOV SBUF,R0L00CB:JNB TI,$CLR TIINC R0DJNZ R2,L00C9RET BCD:MOV R0,#40H MOV R2,#04H MOVDPTR,#TABL TAB:MOV A,R0MOVC A,A+DPTR MOVR0,A INC R0DJNZ R2,TAB RETTABL:DB0C0H DB0F9H DB0A4H DB0B0H DB99H DB92H DB82H DB0F8H DB80H DB90H (2)引导线测试MAIN:MOV P1,#0FFH ACALL DELAY1S CLR P1.0CC1:JNB P3.5,CC2CLR P1.2AJMP CC1CC2:JNB P3.4,CC3CLR P1.3AJMP CC2CC3:AJMP CC1DELAY1S:MOV R3,#50D1:MOV R4,#20D2:MOV R5,248DJNZ R5,$DJNZ R4,D2DJNZ R3,D1RET （3）障碍物调试MAIN:MOV P1,#0FFH ACALL DELAY1S SS:CLR P1.0NOP DD1:JNB P3.6,DD1SETB P1.0NOP NOP NOP NOP NOP NOP;ACALL DELAY CLR P1.1ACALL DELAY5S SETB P1.1CLR P1.0CLR P1.3ACALL DELAY5S ACALL DELAY5S ACALL DELAY5S MOV P1,#0FFH AJMP SS DD3:JNB P3.6,DD3SETB P1.0NOP NOP NOP NOP NOP NOP CLR P1.1ACALL DELAY5S SETB P1.1CLR P1.2CLR P1.0ACALL DELAY5S MOV P1,#0FFH AJMPDD2DELAY1S:MOV R3,#50D1:MOV R4,#20D2:MOV R5,248DJNZ R5,$DJNZ R4,D2DJNZ R3,D1RET DELAY5S:MOV R3,#5D3:MOVR4,#20D4:MOVR5,248DJNZ R5,$DJNZ R4,D4DJNZ R3,D3RET DELAY:NOP NOPNOPNOPNOP RETDD2:NOPNOPNOPNOPNOP END （4）传感器协调程序MAIN:;MOV TMOD,#50H;MOV TH1,#00H;MOV TH0,#00H MOVP1,#0FFH ACALL DELAY1S CLR P1.0;AJMP LINEMOV40H,#00H MOV41H,#00H MOV42H,#00H MOV43H,#00H MOV50H,40H ACALLBCD ACALLDISP MOV40H,50H;GO FORWARDSS1:JB P3.7,SS0ACALL MEATALAJMP SS1SS0:JNB