基于stc89c52单片机的智能小车控制

基于STC89C52单片机的智能小车控制专业测控技术与仪器姓名咸蛋小超人2013年6月本科毕业设计（论文）基于单片机的智能小车控制摘要智能化作为现代电子产品的新趋势，是今后的电子产业的发展方向。智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。本设计实现了一种基于51单片机的自动避障智能模型车系统，通过红外传感器采集路况信息，通过对检测信息的分析，自动控制转向电机转向，改变行驶路径，绕过障碍物，从而实现车稳定避障。本课题设计的智能小车，具有自动避障功能，超声波测距报警，无线电遥控等功能。关键词智能车；51单片机；避障；红外线SMARTCARBASEDONSCMCONTROLABSTRACTASANEWTRENDOFMODERNELECTRONICPRODUCTS,INTELLIGENTISTHEDEVELOPMENTALDIRECTIONOFELECTRONICINDUSTRYAFTERTHENELECTRONICPRODUCTS,WHICHAREINTELLIGENTLYDESIGNED,CANAUTOMATICALLYOPERATEFOLLOWINGTHEMODETHATISPRESETWITHOUTTHEMANAGEMENTOFHUMANBEINGS,ITCANBEUSEDFORSCIENTIFICEXPLORING,ENVIRONMENTALMONITORING,INTELLIGENTHOMEFURNISHING,ETCONEOFTHEEMBODIMENTSISTHEINTELLIGENTCONTROLCARWHICHISBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERINTHEDESIGN,ANINTELLIGENTMODELCARSYSTEMBASEDONMCU51HASBEENREALIZEDITCANCOLLECTTRAFFICINFORMATIONWITHINFRAREDSENSORSMEANWHILE,BYTHEANALYSISOFINFORMATIONEXAMINED,ITCANTRANSFERFROMAUTOMATICCONTROLTOMOTORSTEERINGINORDERTOCHANGETHEROUTEANDDODGETHEOBSTACLESSOTHATTHESTEADYAVOIDANCEOFTHEBARRIERCANCOMETRUEINTHISPAPER,ACARWITHTHEABILITYOFINTELLIGENTJUDGMENTHASBEENDESIGNEDANDMADEITFUNCTIONSASTHEDEVICEWHICHCANDODGEOBSTACLESAUTOMATICALLY,ALARMWITHULTRASONICDISTANCEEXAMINATION,ANDREMOTECONTROLBYRADIOKEYWORDSSMARTCARTSINGLECHIP51OBSTACLEAVOIDANCEINFRARED目录序言3第1章总体设计方案411课题任务分析412方案论证4121小车遥控部分5122小车驱动部分6第2章系统硬件构成721系统设计原理722主要元器件简介7221STC89C52RC简介7222NRF24L01无线收发芯片简介8223L298N芯片直流电机驱动模块9224红外避障模块9225HCSR04超声波测距模块11226蜂鸣器驱动电路13227液晶显示电路13228遥控部分独立按键电路14第3章软件的设计与说明1531软件设计1532软件的说明16321遥控部分主程序流程1632224L01子程序流程图17323小车部分主程序流程图18第4章调试与总结2041硬件部分20411硬件的焊接2041224L01无线电模块20413外接电源模块2042软件部分21421超声波模块2143小车联调2144调试的总结23参考文献24致谢26附录27附件1L298N电机驱动模块27附件2小车侧视图28附件3小车俯视图29附件4小车的遥控部分30附件5小车最终硬件图31附件6程序清单321遥控部分程序322小车部分程序41附件7元器件清单50附件8英文资料及中文翻译51序言随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术1。而智能电动车正是智能机器人的一种，具有不可估量的实际意义。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用，对解决道路交通安全提供了一种新的途径。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，许多国家已经把电子设计比赛作为创新教育的战略性手段。电子设计涉及到多个学科，机械电子、传感器技术、自动控制技术、人工智能控制、计算机与通信技术等等，是众多领域的高科技2。电子设计技术，它是一个国家高科技实例的一个重要标准，可见其研究意义很大。第1章总体设计方案11课题任务分析当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法,或者是直线行使,或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。但是这不能满足某些特殊场合下的要求。基于此，本文设计了智能小车控制系统。智能小车是一个运用传感器、单片机、信号处理、电机驱动及自动控制等技术来实现环境感和自动行驶为一体的高新技术综合体，它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用。通过各种选题之后，我们发现制作智能小车非常有意思，它唤起我们对玩具的革新思想，智能小车制作的兴趣。自己遇到过的汽车的功能是怎样的，想通过自己的手创作出属于自己的智能汽车。也夹杂一种童年时对玩具智能化的假想。所以我选定制作单片机智能小车。通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单传感器组成原理，初步掌握传感器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解传感器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握传感器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。本设计采用直流减速电机，电机专用驱动芯片L298N进行电机驱动控制，主控芯片为STC89C52，测距部分采用超声波模块，控制器采用24L01无线电通信模块，自动避障部分采用红外收发模块。本次设计虽然只是一个演示模型，但是具有充分的科学性和实用性。首先我们根据交通路面的复杂情况，按照适当的比例制作出一个路况模型，包括弯道、直道以及路面上设置的障碍物等。在弯、直道上，小车沿着预定轨道自由行使，当小车遇到障碍物时，脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机，单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物。由无线模块控制小车进行倒车、前进、左转、右转等动作。12方案论证121小车遥控部分方案一小车的无线通信模块采用红外遥控，红外收发遥控是目前大部份遥控小车采用的遥控手段，红外遥控具有代码简单，操作性强的特点。如图11为红外遥控模块实物图。图11红外遥控模块实物图方案二小车的通信模块采用无线电NRF24L01模块，NRF24L01是一款工作在2425GHZ，世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括频率发生器、增强型SCHOCKBURSTTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。如12为NRF24L01无线模块实物图。图12NRF24L01无线模块实物图方案论证方案一中的红外遥控模块的信号传送距离有限，并且发送和接收的红外信号容易受到干扰。NRF20L01发射频率高，所受到的干扰影响较小，无线通信的距离比红外的要长许多。小车的遥控是小车的最主要的部分之一，所以选择NRF24L01无线通信模块，故选择方案一。122小车驱动部分方案一小车的电机驱动部分采用自己搭建的9012三极管电路来实行小车的驱动，9012三极管电路具有电路简单，操作方便的等特点。方案二小车的电机驱动部分采用L298N芯片直流电机驱动模块，该模块具有较大的驱动带载能力，驱动部分端子供电范围VS5V35V，并且另外自带了5V、3V的输出端口。方案论证本设计为4轮驱动的小车，对于小车驱动部分要求能够有较大的帯载能力，并且在小车的实际设计过程中，需要不同的输出电压来提供给小车的各个模块。因此综上所述采用方案二，小车的电机驱动部分使用L298N芯片直流电机驱动模块。第2章系统硬件构成21系统设计原理本设计主要分为两部分遥控部分和小车部分。遥控部分主要由电源电路，单片机最小系统，无线电模块组成，遥控部分的系统框图如图21所示。按键模块无线电模块外部电源STC单片机最小系统图21遥控系统框图小车部分由电源电路，单片机最小系统，显示电路，无线电木块，报警电路，超声波电路等电路模块组成，小车部分的系统框图如图22所示。STC单片机最小系统电机驱动模块超声波模块无线电模块蜂鸣器红外避障模块显示电路外部电源图22小车的系统框图22主要元器件简介221STC89C52RC简介常用的单片机有很多种INTEL8051系列、MOTOROLA和M68HC系列、ATMEL的AT89系列、台湾华邦WINBONDW78系列、荷兰PILIPS的PCF80C51系列、MICROCHIP公司系列4位单片机、台湾义隆的EM78系列等1。本次设计最终选用了STC89C52单片机。本系统采用最常用的STC89C52单片机，它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器。STC89C52单片机为很多嵌入式系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。6引脚排列如图23所示。P1023567RES9XDTINWALG/OVC图23STC89系列引脚排列222NRF24L01无线收发芯片简介NRF24L01是一款工作在2425GHZ，世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括频率发生器、增强型SCHOCKBURSTTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可通过SPI接口进行设置。极低的电流消耗当工作在发射模式下发射功率为6DBM时电流消耗为9MA，接收模式时为123MA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。NRF24L01引脚排列如图24所示。图24NRF24L01引脚排列223L298N芯片直流电机驱动模块该模块由L298N作为双H桥直流电机驱动芯片，驱动部分端子供电范围VS5V35V。如果在模块上取电压供电，则模块供电范围为VS7V35V。模块的驱动不封峰值电流IO为2A。其他相关参数见表21。模块的实物图见附录附件1（注红色线框部分为电源接口）。表21L298N芯片直流电机驱动模块产品参数逻辑部分端子供电范围VSS5V7V（可板内取电5V）逻辑部分工作电流范围036MA控制信号输入电压范围低电平03VVIN15V高电平23VVINVSS使能信号输入电压范围低电平03VIN15V控制信号无效高电平23VVINVSS控制信号有效最大功耗20W（温度T75时）存储温度25130驱动板尺寸82MM57MM33MM带固定铜柱，散热片高度驱动板重量60G其他扩展控制方向指示灯、逻辑部分板内取电接口224红外避障模块红外避障的原理用红外线传感器进行避障。红外线发射头与接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被物体反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物。由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。红外接收二极管又叫红外光电二极管，也可称红外光敏二极管。它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中，如音响、彩色电视机、空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为94ONM的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收。因而保证了接收的准确性和灵敏度。小车采用红外线传感器进行避障的电路原理图如下图25所示，实物图如图26所示。红外模块的功能指标如表22所示。表22红外模块的功能指标使用芯片NE555工作电压33V5V输出模式数字信号测量距离1CM200CM探测距离是否可以调节是检测信号探测到障碍物为高电平，无障碍物或超出探测范围输出低电平LED红色为POWER指示灯，绿色为STATUS指示灯图25红外线传感器进行避障的电路原理图图26红外线传感器进行避障的实物图225HCSR04超声波测距模块HCSR04超声波测距模块可提供2CM400CM的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3MM；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理1采用IO口TRIG触发测距，给至少10US的高电平信号2模块自动发送8个40KHZ的方波，自动检测是否有信号返回；3有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离高电平时间声速340M/S/2。HCSR04超声波测距模块的时序图如图27所示。图27超声波模块时序图以上时序图表明你只需要提供一个10US以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHZ周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式US/58厘米或者US/148英寸；或是距离高电平时间声速（340M/S）/2；建议测量周期为60MS以上，以防止发射信号对回响信号的影响。HCSR04超声波测距模块的电路图如图28所示，实物图如图29所示。图28超声波模块的电路图图29超声波模块实物图226蜂鸣器驱动电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用交流信号进行驱动，只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音其驱动电路如图210所示，利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。LS1PEAKR器N20GDVC图210蜂鸣器驱动电路227液晶显示电路该设计的显示部分采用LCD1602来显示超声波测距模块测得的距离。对于现实电路我们可以采用数码管，也可以采用液晶显示。液晶显示相对于数码管显示电路更简洁，显示更明了，故我们采用液晶显示电路。液晶又分字符型和点阵型，我们使用的液晶是字符型液晶。LCD1602自带字符库，不需要查找代码，英文字符可直接使用。液晶电路使用时，如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的电位器，调节液晶的亮度。液晶显示电路如图211所示。VS1D2O3R4W5EN60789BLAKJCPG图211液晶显示电路228遥控部分独立按键电路遥控部分的独立按键与单片机的接口设置为P20、P21、P22、P23、P24，分别控制小车的前进、后退、左转弯、右转弯、以及功能切换。独立按键采用低电平触发，即当按下按键时给单片机一个低电平信号，单片机随后做出相应的处理，当按键松开时，单片机接收到一个高电平信号，单片机随后继续做出相应处理。遥控部分的独立按键电路如图212所示。SW5BUTON_241GDP03图212遥控部分独立按键电路第3章软件的设计与说明31软件设计系统功能的实现依赖于软、硬件的协同工作。主控芯片为STC89C52RC单片机。单片机控制软件实现遥控和小车的各项功能。程序编译采用KEILUVISION4编程软件，KEILUVISION4程序编译界面如图31所示。程序部分采用目前单片机最通用的C语言进行编程。程序的烧录软件采用STC_ISP_V479软件烧写编译好的HEX文件，STC_ISP_V479软件程序烧写界面如图32所示。图31KEILUVISION4编程软件界面图32STC_ISP_V479软件程序烧写界面32软件的说明321遥控部分主程序流程遥控部分主程序流程图如图33所示。程序从主函数开始执行，24L01无线模块初始化，同时在主函数中定义单片机口对应的按键按下时所发出的函数值。接下来判断是否有按键按下，如果有按键按下，则发送相应的按键对应的函数值，接着判断是否又有按键按下。如果未发现按键按下则在主函数中循环判断是否有按键按下。开始24L01初始化定义键值是否有按下按键发送相应键值YN图33遥控主程序流程图32224L01子程序流程图24L01子程序流程图如图34所示，本模块子程序采用收发一体的驱动程序，即使该模块既可以在需要时发送信号，又可以在需要时接收信号。24L01子程序模块先初始化，初始化的同时在设置的写入REG函数中写入本地地址，写入接收端地址，并且设置频道0自动ACK应答允许。设置24L01的允许接收地址只有频道0，并且是信道工作在24GHZ，以及设置数据长度为32字节，发射速率为1MHZ。开始24L01初始化写本地地址写接收端地址设置频道0自动ACK应答允许设置接收数据长度为32字节设置信道工作为24GHZ允许接收地址只有频道0发射速率为1MHZ结束图3424L01子程序流程图323小车部分主程序流程图小车部分主程序流程图如图35所示。程序从主函数开始执行，24L01无线模块初始化，液晶显示模块初始化，24L01无线电模块初始化，超声波模块初始化。各个模块初始化完毕后，单片机判断是否接受到了信号，如果接收到信号，则判断相应的按键值，如果没有接收到按键值则返回继续判断是否接受到信号。接收到信号后，小车开始执行键值对应的相应的命令。而超声波测距，并在液晶上显示相应距离，危险距离报警都是贯穿在整个WHILE（1）的语句中的。开始主函数初始化超声波模块初始化24L01初始化液晶初始化执行命令判断按键值收到信号超声波测距Y延时01S危险距离N蜂鸣器报警YN图35小车部分主程序流程图第4章调试与总结基于单片机的智能小车控制有许多的模块，在做整体设计之前首先是对每个模块的调试。只有在确保每个模块都正常的情况下才能进行总体的设计和总体的调试。每个模块都需要软硬件的调试才能确保模块的正常。41硬件部分411硬件的焊接单片机的电路系统相对于简单一些，对于焊接只要多练习就不会出现问题，但是，单片机的电路系统中只要出于一处的错误，则会对检测造成很大的不便，而且电路的交叉线较多，对于各种锋利的引脚都要注意处理，否则会刺破带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。在本次单片机的设计调试中遇到了很多的问题。回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的，主要问题在于单片机上的测试用灯不亮，原因出于焊接时间过长导致电路板上的金属片脱落，造成断路。解决方案重新引线使电路重新导通。41224L01无线电模块24L01模块是直接购买的模块，在调试的时候按照商家提供的时序图，编写程序后却一直无法通信，既不接受信号也不发送信号。首先排除了程序上的错误，然后对硬件各部分电压进行测量并无发现异常，最后详细的阅读了说明书，发现24L01是33V36V电压供电，而自己设计的电源部分缺少了去耦电容导致了硬件的无法正常工作。解决方案在33V电源处并入1个104瓷片电容，1个100UF电解电容，减少电源的波动对模块带来的影响。413外接电源模块在刚刚接触小车的时候，本设计的小车应为是4轮驱动的，所以比一般的小车更加吃电流，刚刚开始使用的普通的电池仅仅调试几次就没电了，而使用的两节37V的充电电池串联效果也不尽理想，该小车使用的减速电机对电流的要求非常大，故购买了SONY的电脑适配器，该适配器可以提供195V的输出电压，以及高达45A的直流电流。所以设计了采用7805，与7809并联的方式作为SONY适配器下级稳压输出，成为了小车的外部供电电源。由于小车的电流需求非常大，小车在该电源的供电下只能维持10S的行驶时间。在接下来的检查中发现，由于夏天天气热，7809散热比较慢，而单个7809的最高输出电流在15A。7809由于温度过高进入了掉电保护模式。解决方案在7809旁边并入一个7809，相当于加大了7809的输出电流。在此同时，在7809的片子上加上散热片，使7809及时散热。该方案的实施使得小车的续航能力大大提高。42软件部分421超声波模块超声波模块是直接购买的模块，在调试的时候按照商家提供的时序图，编写程序。但是编写后超声波测量时值测量一次，不能一直保持测量状态。经检查后发现，电路焊接正常，接口正常，所以排除了硬件问题的可能性。在接下来程序的检查中发现了超声波中COUNT计算函数放在了WHILE1函数外面。解决方案超声波中COUNT计算函数放在WHILE1函数的循环内，并且根据时序图加上1MS的延时。该方案的实施，使得小车能够一直保持测距的状态，并且在LCM1602上一直持续显示正确的数值。43小车联调小车的联调是一个非常复杂的过程，在此过程中，不仅仅是对平时的专业知识的考验，更是对自己的耐心的考验。小车联调的时候遇到了很多问题（1）在无线电模块调试的时候，小车执行的动作与发射的信号的所需要执行的动作不一致，要求小车往左的时候小车并没有往左转弯，要求小车前进的时候小车也并没有前进。解决方案对小车的控制电机转动的IO口进行逐一排查，找出问题为小车的IO口与程序定义的有所不同。重新再程序中定义IO口后，小车就能按照无线信号发射的要求做出相应的动作。（2）当无线电模块发射了相应的信号后，小车执行的动作正确，但是有时候并没有执行相应的动作，如同“聋哑”一般不接收信号。当按键多次按下后，小车才执行相应的动作。解决方案小车的“聋哑”并不是真正的“聋哑”，无线电模块在发射信号的时候并不是每次都能发射出去，发射出去的信号小车的接收部分的无线模块不一定能够接收。而且，按键的抖动也会对无线的发射信号产生影响。故在程序中有按键按下时，发射5次信号信号，提高无线模块的信号发射次数，并且在按键程序中加入10MS的去抖程序。实施该方案后小车对信号的接受灵敏度大幅度提高，能够准确快速的做出相应的信号所要求的动作。44调试的总结通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单传感器组成原理，初步掌握传感器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解传感器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握传感器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。调试期间要多向同学老师请教，有问题就该虚心请教。经过多次的反复测试与分析，可以对电路的原理及功能更加熟悉，同时提高了设计能力与对电路的分析能力，同时在软件的编程方面得到更高的提高，对编程能力得到加强，同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。参考文献1徐国华移动机器人的发展现状及其趋势J机器人技术与应用，2001,0311021103,11502彭宏业,段哲民编著小型舞蹈机器人的驱动系统设计J国外电子元器件2005,0456653陈南主编定位控制器的设计与实现J西安科技大学学报20034谭浩强C语言程序设计M北京清华大学出版社，19985苏卫东，任思聪等温控箱数学模型的建立及其自适应PID控制J中国惯性技术学报，1995年,346万福君MCS51单片机原理、系统设计与应用M北京清华大学出版社，20087彭宏业,段哲民编著小型舞蹈机器人的驱动系统设计J国外电子元器件2005,48刘甘娜等编著IBMPC微机原理及接口技术J西安西安电子科技大学出版社,19989孙广清便携式温度传感标定装置D西北工业大学硕士学位论文，200710鲍丽星，陈晓争一种高精度信号源的设计J南京航空航天大学，2008，16458859011党宏社智能车辆系统发展及其关键技术概述J公路交通科技，2002412林敏简易数字化语音存储与回放系统J仪表技术，2008，28（9）131813余祖俊微机监测与控制应用系统设计，北方交通大学出版社，20011214温志明运动控制系统分析与应用J，国防工业出版社，2008215WANGSHX,WUGN,JIANGW,ETALTHEPRINCIPLEANDILLUMINATIONAPPLIESOFLIGHTEMITTINGDIODEJLIGHTANDLIGHTING，2006，14（5）212316IMFILANVSKY,HBALTESCMOSSCHMITTRIGGERDESIGNJIEEETRANSACTIOMSONCIRCUITSANDSYSTEMFUNDAMENTALTHEORYANDAPPLICATIONS1994,4114649致谢在作品完成之际，我们要特别感谢XXX老师的热情关怀和悉心指导。在我们作品制作的过程中，老师们给了我们很多耐心的指导和启发，不仅让我学到了专业知识，还让我学到了很多做人的道理。特别是他们广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我们终生受益，在此表示真诚地感谢。在作品的制作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我们的朋友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位领导老师表示衷心地感谢由于自身水平有限，设计中一定存在很多不足之处，敬请各位老师批评指正。附录附件1L298N电机驱动模块附件2小车侧视图附件3小车俯视图附件4小车的遥控部分附件5小车最终硬件图附件6程序清单1遥控部分程序INCLUDEINCLUDETYPEDEFUNSIGNEDCHARUCHARTYPEDEFUNSIGNEDCHARUINT/NRF24L01端口定义SBITMISOP10SBITMOSIP11SBITSCKP12SBITCEP13SBITCSNP14SBITIRQP15/按键SBITKEY1P20SBITKEY2P21SBITKEY3P22SBITKEY4P23SBITKEY5P24/NRF24L01DEFINETX_ADR_WIDTH5/5UINTSTXADDRESSWIDTHDEFINERX_ADR_WIDTH5/5UINTSRXADDRESSWIDTHDEFINETX_PLOAD_WIDTH20/20UINTSTXPAYLOADDEFINERX_PLOAD_WIDTH20/20UINTSTXPAYLOADUINTCONSTTX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH0X34,0X43,0X10,0X10,0X01/本地地址UINTCONSTRX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH0X34,0X43,0X10,0X10,0X01/接收地址UCHARTXBUF20/NRF24L01寄存器指令DEFINEREAD_REG0X00/读寄存器指令DEFINEWRITE_REG0X20/写寄存器指令DEFINERD_RX_PLOAD0X61/读取接收数据指令DEFINEWR_TX_PLOAD0XA0/写待发数据指令DEFINEFLUSH_TX0XE1/冲洗发送FIFO指令DEFINEFLUSH_RX0XE2/冲洗接收FIFO指令DEFINEREUSE_TX_PL0XE3/定义重复装载数据指令DEFINENOP0XFF/保留/SPINRF24L01寄存器地址DEFINECONFIG0X00/配置收发状态，CRC校验模式以及收发状态响应方式DEFINEEN_AA0X01/自动应答功能设置DEFINEEN_RXADDR0X02/可用信道设置DEFINESETUP_AW0X03/收发地址宽度设置DEFINESETUP_RETR0X04/自动重发功能设置DEFINERF_CH0X05/工作频率设置DEFINERF_SETUP0X06/发射速率、功耗功能设置DEFINESTATUS0X07/状态寄存器DEFINEOBSERVE_TX0X08/发送监测功能DEFINECD0X09/地址检测DEFINERX_ADDR_P00X0A/频道0接收数据地址DEFINERX_ADDR_P10X0B/频道1接收数据地址DEFINERX_ADDR_P20X0C/频道2接收数据地址DEFINERX_ADDR_P30X0D/频道3接收数据地址DEFINERX_ADDR_P40X0E/频道4接收数据地址DEFINERX_ADDR_P50X0F/频道5接收数据地址DEFINETX_ADDR0X10/发送地址寄存器DEFINERX_PW_P00X11/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P10X12/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P20X13/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P30X14/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P40X15/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P50X16/接收频道0接收数据长度DEFINEFIFO_STATUS0X17/FIFO栈入栈出状态寄存器设置/VOIDDELAYUNSIGNEDINTSVOIDINERDELAY_USUNSIGNEDCHARNVOIDINIT_NRF24L01VOIDUINTSPI_RWUINTUCHARUCHARSPI_READUCHARREGVOIDSETRX_MODEVOIDUINTSPI_RW_REGUCHARREG,UCHARVALUEUINTSPI_READ_BUFUCHARREG,UCHARPBUF,UCHARUCHARSUINTSPI_WRITE_BUFUCHARREG,UCHARPBUF,UCHARUCHARSUNSIGNEDCHARNRF24L01_RXPACKETUNSIGNEDCHARRX_BUFVOIDNRF24L01_TXPACKETUNSIGNEDCHARTX_BUF/长延时VOIDDELAYUNSIGNEDINTSUNSIGNEDINTIFORI0I0N_NOP_/NRF24L01初始化/VOIDINIT_NRF24L01VOIDINERDELAY_US100CE0/CHIPENABLECSN1/SPIDISABLESCK0/SPICLOCKLINEINITHIGHSPI_WRITE_BUFWRITE_REGTX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH/写本地地址SPI_WRITE_BUFWRITE_REGRX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH/写接收端地址SPI_RW_REGWRITE_REGEN_AA,0X01/频道0自动ACK应答允许SPI_RW_REGWRITE_REGEN_RXADDR,0X01/允许接收地址只有频道0，如果需要多频道可以参考PAGE21SPI_RW_REGWRITE_REGRF_CH,0/设置信道工作为24GHZ，收发必须一致SPI_RW_REGWRITE_REGRX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH/设置接收数据长度，本次设置为32字节SPI_RW_REGWRITE_REGRF_SETUP,0X07/设置发射速率为1MHZ，发射功率为最大值0DB/函数UINTSPI_RWUINTUCHAR/功能NRF24L01的SPI写时序/UINTSPI_RWUINTUCHARUINTBIT_CTRFORBIT_CTR0BIT_CTRINCLUDEINCLUDE“1602H“INCLUDE“DELAYH“TYPEDEFUNSIGNEDCHARUCHARTYPEDEFUNSIGNEDCHARUINT/NRF24L01端口定义SBITMISOP00SBITMOSIP01SBITSCKP02SBITCEP03SBITCSNP04SBITIRQP05DEFINEKEYPORT1P0DEFINEDATAPORTP3/定义按键端口SBITRIGHTSENSERP23SBITLEFTSENSERP22SBITTXP21SBITRXP20/NRF24L01DEFINETX_ADR_WIDTH5/5UINTSTXADDRESSWIDTHDEFINERX_ADR_WIDTH5/5UINTSRXADDRESSWIDTHDEFINETX_PLOAD_WIDTH20/20UINTSTXPAYLOADDEFINERX_PLOAD_WIDTH20/20UINTSTXPAYLOADUINTCONSTTX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH0X34,0X43,0X10,0X10,0X01/本地地址UINTCONSTRX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH0X34,0X43,0X10,0X10,0X01/接收地址/NRF24L01寄存器指令DEFINEREAD_REG0X00/读寄存器指令DEFINEWRITE_REG0X20/写寄存器指令DEFINERD_RX_PLOAD0X61/读取接收数据指令DEFINEWR_TX_PLOAD0XA0/写待发数据指令DEFINEFLUSH_TX0XE1/冲洗发送FIFO指令DEFINEFLUSH_RX0XE2/冲洗接收FIFO指令DEFINEREUSE_TX_PL0XE3/定义重复装载数据指令DEFINENOP0XFF/保留/SPINRF24L01寄存器地址DEFINECONFIG0X00/配置收发状态，CRC校验模式以及收发状态响应方式DEFINEEN_AA0X01/自动应答功能设置DEFINEEN_RXADDR0X02/可用信道设置DEFINESETUP_AW0X03/收发地址宽度设置DEFINESETUP_RETR0X04/自动重发功能设置DEFINERF_CH0X05/工作频率设置DEFINERF_SETUP0X06/发射速率、功耗功能设置DEFINESTATUS0X07/状态寄存器DEFINEOBSERVE_TX0X08/发送监测功能DEFINECD0X09/地址检测DEFINERX_ADDR_P00X0A/频道0接收数据地址DEFINERX_ADDR_P10X0B/频道1接收数据地址DEFINERX_ADDR_P20X0C/频道2接收数据地址DEFINERX_ADDR_P30X0D/频道3接收数据地址DEFINERX_ADDR_P40X0E/频道4接收数据地址DEFINERX_ADDR_P50X0F/频道5接收数据地址DEFINETX_ADDR0X10/发送地址寄存器DEFINERX_PW_P00X11/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P10X12/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P20X13/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P30X14/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P40X15/接收频道0接收数据长度DEFINERX_PW_P50X16/接收频道0接收数据长度DEFINEFIFO_STATUS0X17/FIFO栈入栈出状态寄存器设置/VOIDDELAYUNSIGNEDINTSVOIDINERDELAY_USUNSIGNEDCHARNVOIDINIT_NRF24L01VOIDUINTSPI_RWUINTUCHARUCHARSPI_READUCHARREGVOIDSETRX_MODEVOIDUINTSPI_RW_REGUCHARREG,UCHARVALUEUINTSPI_READ_BUFUCHARREG,UCHARPBUF,UCHARUCHARSUINTSPI_WRITE_BUFUCHARREG,UCHARPBUF,UCHARUCHARSUNSIGNEDCHARNRF24L01_RXPACKETUNSIGNEDCHARRX_BUFVOIDNRF24L01_TXPACKETUNSIGNEDCHARTX_BUF/UINTBDATASTA/状态标志SBITRX_DRSTA6SBITTX_DSSTA5SBITMAX_RTSTA4/延时函数/VOIDINERDELAY_USUNSIGNEDCHARNFORN0N_NOP_/NRF24L01初始化/VOIDINIT_NRF24L01VOIDINERDELAY_US100CE0/CHIPENABLECSN1/SPIDISABLESCK0/SPICLOCKLINEINITHIGHSPI_WRITE_BUFWRITE_REGTX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH/写本地地址SPI_WRITE_BUFWRITE_REGRX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH/写接收端地址SPI_RW_REGWRITE_REGEN_AA,0X01/频道0自动ACK应答允许SPI_RW_REGWRITE_REGEN_RXADDR,0X01/允许接收地址只有频道0，如果需要多频道可以参考PAGE21SPI_RW_REGWRITE_REGRF_CH,0/设置信道工作为24GHZ，收发必须一致SPI_RW_REGWRITE_REGRX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH/设置接收数据长度，本次设置为32字节SPI_RW_REGWRITE_REGRF_SETUP,0X07/设置发射速率为1MHZ，发射功率为最大值0DB/函数UINTSPI_RWUINTUCHAR/功能NRF24L01的SPI写时序/UINTSPI_RWUINTUCHARUINTBIT_CTRFORBIT_CTR0BIT_CTR100TTT0STARTCON0WHILERX/当RX为零时等待CONIFCON500BREAKTR01/开启计数CON0WHILERX/当RX为1计数并等待CONIFCON500BREAKTR00/关闭计数CONUTIFNRF24L01_RXPACKETRXBUFIFRXBUF10X00P10X00BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10X99P10X99BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10X66P10X66BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10X69P10X69BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10X96P10X96BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10X55BIZHANGFLAG0ELSEIFRXBUF10XAABIZHANGFLAG1IFBIZHANGFLAG1BIZHANG附件7元器件清单商品名称数量单价金额1蓝屏1602A兰屏LCD液晶屏蓝色5V白字体带背光0036KG11500150025V有源蜂鸣器电磁式（SOT塑封管长声）210020033MM红发红光发光二极管红色LED（4元/20只）13003004小卷优质焊锡丝线径08MM纯度63100克1180018005绿色40P锁紧插座40P活座（宽体M微动开关轻触开关按键开关卧式250205007L7805CV三端稳压电路TO220ST21002008L7809CV三端稳压电路TO220ST21002009单排座单排母座插座间距254MM140P205010010晶体（12MHZ）49S型无源晶振12M205010011254MM脚距1X40单排排针插针直针总高11MM505025012绿色40P锁紧插座40P活座（宽体）130030013254MM脚距双排排针插针直针2X40总高11MM505025014直插质量保证STC89C52RC串口编程（程序下载）单片机DIP403500150015反射式红外传感器避障传感器蔽障模块机器人配件21400280016超声波测距模块传感器智能小车避障传感器机器人11300130017智能小车底盘4WD测速小车4轮驱动力强磁电机码盘1114001140018无线收发模块NRF24L01升级版无线数据传送模块无线数据传输11250250019琪瑞索尼SONY195V47A90W笔记本电源适配器充电木万能板915CM254MM孔距洞洞板万用板线路板厚14MM3300900211/4W金属膜电阻包精度125种常用每种20只共500只1500500附件8英文资料及中文翻译VALIDATIONANDTESTINGOFDESIGNHARDENINGFORSINGLEEVENTEFFECTSUSINGTHE8051MICROCONTROLLERABSTRACTWITHTHEDEARTHOFDEDICATEDRADIATIONHARDENEDFOUNDRIES,NEWANDNOVELTECHNIQUESAREBEINGDEVELOPEDFORHARDENINGDESIGNSUSINGNONDEDICATEDFOUNDRYSERVICESINTHISPAPER,WEWILLDISCUSSTHEIMPLICATIONSOFVALIDATINGTHESEMETHODSFORTHESINGLEEVENTEFFECTSSEEINTHESPACEENVIRONMENTTOPICSINCLUDETHETYPESOFTESTSTHATAREREQUIREDANDTHEDESIGNCOVERAGEIE,DESIGNLIBRARIESDOTHEYNEEDVALIDATINGFOREACHAPPLICATIONFINALLY,AN8051MICROCONTROLLERCOREFROMNASAINSTITUTEOFADVANCEDMICROELECTRONICSIAECMOSULTRALOWPOWERRADIATIONTOLERANTCULPRITDESIGNISEVALUATEDFORSEEMITIGATIVETECHNIQUESAGAINSTTWOCOMMERCIAL8051DEVICESKEYWORDSSINGLEEVENTEFFECTSHARDENEDBYDESIGNMICROCONTROLLERRADIATIONEFFECTSIINTRODUCTIONNASACONSTANTLYSTRIVESTOPROVIDET