精密黑线运动的小车

智能小车的黑线运动摘要随着电子信息技术的飞速发展，现代电子技术将会在汽车上得到越来越多的运用，并且这一方向的最终目标将会是实现智能化、无人驾驶汽车。本次要求设计的模拟小车，基于电子技术应用、传感器、自动控制、单片机应用、电机传动等原理实现小车准确沿黑线运动。采用黑色胶布铺设在浅色纸张中心，作为小车运动时的模拟黑线跑道。在凌阳公司单片机SPCE061A的支持下，通过反射式光电传感器判断小车运动时的路面信息，经过算法处理，送出控制信号到小车电机，从而控制小车左转、右转、前进和后退，使小车能够准确跟踪黑线跑道，实现小车的简易智能化。同时在小车运动时，利用SPCE061A内部的中断计数功能，同步的实时显示小车运动时间。关键词SPCE061A单片机，反射式光电传感器，自控小车,时间显示ABSTRACTAlongwiththeelectronicinformationtechnologyrapiddevelopment,themodernelectronictechnologywillbeabletoobtainmoreandmoreutilizationontheautomobile,andthisdirectionultimateobjectivecouldrealizetheintellectualization,nodriverautomobile.Therequestofdesignasimulationcarbasedontheprincipleofelectronictechnologyapplication,sensor,automaticcontrol,singlechipcomputerapplication,electricalmachinerytransmissionandsoontheoriestoletthesimulationcaraccuratelyfollowtheblacklinesport.Usingtheblackadhesiveplasterlocatesonthecenterofthewhitepaper,asthecar’ssimulationlinerunway.UnderthesupportofLingyangsinglechipmircocomputerSPCE061A,throughthereflectiontypeelectro-opticalsensorjudgmenttheroadsurfaceinformationwhenthecarbegintomove,accordingprocedure’sprocessing,sendsoutthecontrolsignaltothecarelectricalengineering,andcontrolsthesimulationcar’sright,left,advanceandthebacktoenablethesimulationcaraccuratelytotracktherunwaytoattainsystemofsimpleintellectualization.Meanwhilewhencarmove,makinguseofthecountfunctionoftheSPCE061Ainteriorseverance,synchronouslydisplaythecar’smovementtime.KeywordsTheSPCE061Asinglechipmircocomputer，Thereflectiontypeelectro-opticalsensor，Automaticcontrolsimulationcar，Timedisplay目录\l"_Toc136711540"摘要 I\l"_Toc136711541"ABSTRACT II\l"_Toc136711542"1绪论 1\l"_Toc136711543"1.1课题背景 1\l"_Toc136711544"1.1.1当前智能汽车发展背景 1\l"_Toc136711545"1.1.2本次毕业设计情况 2\l"_Toc136711546"1.2毕业设计要求 3\l"_Toc136711547"2系统基本方案确定 4\l"_Toc136711548"2.1控制模块选择 4\l"_Toc136711549"2.1.1采用FPGA作为系统的控制器 4\l"_Toc136711550"2.1.2MCS-51与SPCE061A的比较 4\l"_Toc136711551"2.2电机位置选择 8\l"_Toc136711552"2.2.1电机位置的选取 8\l"_Toc136711553"2.3电机控制方案 11\l"_Toc136711554"2.3.1励磁控制法 11\l"_Toc136711555"2.3.2电枢电压控制法 11\l"_Toc136711556"2.3.3V—M控制法 11\l"_Toc136711557"2.3.4直流脉宽调制 12\l"_Toc136711558"2.3.5凌阳公司的配套小车 13\l"_Toc136711559"2.4路面检测模块选择 14\l"_Toc136711560"2.5显示模块 15\l"_Toc136711561"3单元电路设计 16\l"_Toc136711562"3.1单片机设定 16\l"_Toc136711563"3.1.1系统时钟设定 16\l"_Toc136711564"3.1.2定义引脚 16\l"_Toc136711565"3.1.3开启中断 17\l"_Toc136711566"3.2电机驱动电路 17\l"_Toc136711567"3.3光电传感电路设计 19\l"_Toc136711568"3.4显示模块 20\l"_Toc136711569"3.5系统框图 21\l"_Toc136711570"4系统软件设计 22\l"_Toc136711571"4.1小车运动子程序 22\l"_Toc136711572"4.1.1运动设计 22\l"_Toc136711573"4.1.2读取数据设计 23\l"_Toc136711574"4.2光电检测子程序 24\l"_Toc136711575"4.3显示模块子程序 26\l"_Toc136711576"4.3.1计数程序设计 26\l"_Toc136711577"4.3.2时间显示设计 26\l"_Toc136711578"4.4中断使用设计 27\l"_Toc136711579"4.5延时程序设计 28\l"_Toc136711580"4.6清看门狗设计 28\l"_Toc136711581"4.7系统流程图 29\l"_Toc136711582"5系统调试 30\l"_Toc136711583"5.1测试工具 30\l"_Toc136711584"5.2单片机引脚电平测试 30\l"_Toc136711585"5.2.1对IOB口的测量 30\l"_Toc136711586"5.2.2对IOA口的测量 31\l"_Toc136711587"5.3对光电传感电路的调试 32\l"_Toc136711588"5.4运动时间的测试 33\l"_Toc136711589"5.5误差分析 33\l"_Toc136711590"5.5.1运动误差分析 34\l"_Toc136711591"5.5.2运动时间误差分析 34\l"_Toc136711592"5.5.3解决措施 34\l"_Toc136711593"结论 35\l"_Toc136711594"附录A：主程序清单 36\l"_Toc136711595"附录B：延时子程序 40\l"_Toc136711596"附录C：数字显示代码 41\l"_Toc136711597"参考文献 42\l"_Toc136711598"致谢 43PAGE441绪论1.1课题背景1.1.1当前智能汽车发展背景智能化电器及汽车电子业快速发展呈现出两大特点：一、产品智能化：交通法规和市场需求大力推动汽车电子信息技术的发展。目前，能源、排放、噪声、安全法规日趋严格，客户对舒适性的要求不断提高，都是推动汽车电子信息技术发展的重要因素。随着我国汽车排放标准、汽车安全性能的不断提高，安全带、安全气囊、ABS、ASR等产品都将实现智能化。二、产品集成化：随着汽车和发动机系统微处理器的规模越来越大，汽车微处理器越来越多，有的车型达60个，并采用LIN、CAN网络控制。据统计，目前，汽车电子产品已占汽车总成本的1/3，软件部分占4%，今后一个时期，预计将超过10%。随着制造技术的不断提高，IC将趋于集成化。由一个IC实现相当于以前多个IC的功能。目前，汽车ITS正在迅速兴起，包括汽车的智能化、公路的自动化和导航系统等，综合控制成为汽车电子信息技术发展趋势，远程信息处理系统使蓝牙技术广泛应用于汽车，汽车整体智能化水平将不断提升。在电子技术迅速发展的今天，人们对汽车驾驶的要求也会有相应的提高，都希望汽车在首先作为驾驶工具的时候能提供高性能的驾驶特性，这些驾驶要求就是能够满足驾驶的安全性、以及驾驶时候的舒适性。在这些要求都能得到满足的时候，就希望汽车还能作为我们驾驶的时候一种娱乐或者体验高科技的载体，并且能够实现所谓自动化的功能，这就是当今流行的智能汽车。随着电子信息技术的飞速发展，形形色色的汽车智能技术在汽车上得到推广应用，充分体现出其安全、可靠、舒适、方便及快捷的优越性能。智能汽车是一种能够自动导航的新型汽车，车内安装有导航显示屏，可以在驾驶员键入目的地地名后显示出行车路线，当汽车接近某个需要拐弯的路口时，语言装置通过人工合成的声音发出提示，当遇到交通堵塞的情况时，导航系统将引领驾驶员绕道而行，并且可以随机应变，依据不同的道路状况和速度变化的状况自动进行启动，加速或刹车制动。智能汽车由一部道路图像识别装置，一部小型电子计算机和一套用电信号控制的自动操作系统组成。道路图像识别装置用来识别复杂的路况。其中比较核心的部分就是智能导航系统：该技术将很受驾车者欢迎，尤其是长途开车和外出旅行，你不必担心方向和路径，预先输入的指令将保证车子按最佳路线行驶。同时，自动控制系统将让你不必一直将脚放在踏板上，该系统通过雷达使汽车同前面的一辆车保持安全的距离。随着一种利用全新的卫星导航系统——也就是GPS的广泛应用。GPS(GlobalPilotSystem)全球导航系统也称全球卫星定位系统。它是依靠地球周围的24颗定位卫星，不断的对地面发射三维位置、三维速度的电子信息，然后通过地球上安装的相应的接收设备接收到这些信息，并用中转帧继续设备进行分析，从而判定发射提供信息的物体所处方位的一种定位系统。GPS的主要功能是：实时显示汽车在预先制定的电子地图中的位置、行驶速度，以及与目的地之间的距离。输入目的地后自动生成一条去目的地的最佳行驶路线，并在转弯时用语言提醒用户，使用户去任何地方都不用问路，便可直接到达。开发一种无需驾驶员的智能型汽车的任务，也提到了议事日程上来。开发这种汽车的技术关键有二：一是要研制能正确选择车道、感应障碍物、自动避免冲撞的技术。如德、法等国研制的“自动智能巡航控制（ATCC）系统”，就是这样一种装置，它可以用来选择最佳行车路线，防止与前面的车靠得太近，在能见度很差的情况下可以安全地行驶。这种装置能自动控制本车相对于其他车辆的速度。一种传感器在不断地测量前面车辆的速度，并据此调节加速器，确定自己的合理车速。车上的红外激光不断地扫描车前的道路，寻找障碍物，同时把所获数据在汽车的挡风玻璃上显示出来；遇有危险情况时，会自动降低车速，或紧急刹车，处理时间为300毫秒。二是必须铺设专用道路。这种道路的灵魂和核心是各种信息设备和传输技术，它通由监测器、数据搜集器、中心电脑、电子显示牌和闪光灯等构成。监测器设置在公路两旁或上方，汽车驶过时它会把车流信息通知路旁的数据搜集器，进而传至中心电脑，由中心电脑自动调节红绿灯时间，使车辆的停留时间减至最小。同时，路旁的电子显示牌会显示交通堵塞的程度，范围以及其他交通情况；或启动闪光灯，提醒乘车人收听当地交通情况广播。1.1.2本次毕业设计情况上面是有关于当今流行的智能汽车的简单介绍，这次的毕业设计没有上面的难度。只是能够代表一定的以后智能汽车的发展方向。鉴于现在智能汽车发展的趋势，因此这次的毕业设计的题目有一定实用性。这次的毕业设计题目是在2001年以及2003全国大学生电子竞赛的基础上而得来的，鉴于全国大学生电子竞赛对前沿科技有一定的预见性，因此在这里也借鉴了以前两次的全国大学生电子竞赛的题目要求，并且在此基础上进行了一些比较，在对以前的题目要求做了一些改进和删除的基础上，提出了本次毕业设计题目的要求。这次毕业设计的题目是智能小车的黑线运动，小车可以选择玩具车，或者自己动手买电动机以及所需的器件自制。在小车车身上面安装一定的传感器件，能够检测出路面信息，并且送出相应的信号到控制模块去进行判断，通过光电传感器对路面信息检测的信号输入，以及控制模块中的算法处理，对小车的运动做出调整，使小车能沿铺设的黑线准确行驶。最后一项功能就是，根据单片机系统内的计数模块功能计算出小车行驶的总时间，并在任一时刻实时地变化显示小车运动时间。这次的毕业设计是对我们大学四年所学知识一个大的综合，其中就包括对电子技术的基本应用、传感器件的使用、单片机的熟练应用如：编程、外围电路接口的使用、对电机传动方式的原理运用以及对物体的整体布局等等的一个综合应用。这次的毕业设计是对机电一体化、自动控制、单片机和电子技术使用等综合能力水平的体现。1.2毕业设计要求本次毕业设计的题目是智能小车的黑线运动，采用凌阳公司的SPCE061A单片机作为控制核心，利用反射式光电传感器作为路面信息判断的标准，通过内部算法的调整，使小车能够按照自动跟踪黑线运动，特别是在弯度幅度比较大的时候不会发生错误而能继续跟踪黑线；同时采用显示集成电路实时显示小车运动时间。因此所设计出的小车应该具有以下功能：①光电传感器能够识别黑色胶布与白色纸张的区别，并能传送到单片机引脚；②小车在运动时能对路面信息进行算法处理，调整运动方向，自动地跟踪黑线运动，使小车能很准确地沿黑线运动；③能够实时地显示小车运动时间。2系统基本方案确定该毕业设计是基于自动控制的基本原理；采用多个传感器协调配合；单片机中采用高效算法作为中心控制，设计一辆具有自适应能力的简易智能电动车。根据题目要求，本次设计中应具有：控制模块、电机驱动模块、路面信号检测模块、时间显示模块。以下是对各模块理论方案分析论证的详细陈述：2.1控制模块选择根据题目要求，整个系统只需要几个光电传感器的协调作用，经过控制模块的调整就能达到要求。其中控制部分起到了调节和控制小车运动的功能。2.1.1采用FPGA作为系统的控制器FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写，即现场可编程门阵列，它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：①采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。②FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。③FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。④FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。⑤FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，即将所有的器件集成在一块芯片上，它采用的是并行的输入输出方式，适合大规模事实系统的控制核心。但是由于其集成度高，使其成本偏高；在编写程序方面有较大的难度；同时由于芯片的引脚较多，使硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的难度。2.1.2MCS-51与SPCE061A的比较MCS-51是美国芯片公司Intel的产品，作为世界上运用最为广泛的芯片之一，它具有很多优点：比如说可靠性高、程序设计简单、集成度高、易于使用、价格便宜、可用类型多等等优点，已经在日常生活中广泛被运用。MCS—51系列是Intel公司于1980年推出，它是一种高性能的8位单片机，一般封装为40引脚。其内部有一个八位的微处理器（CPU），一个4K的程序存储器和一个128K的数据存储器用于存放用户的程序等等，另外还有64K的片外程序和数据的存储器寻址能力，以便在系统空间不够时可以用于扩展MCS—51的引脚，还有一个用于通信的全双工的异步串行口，以及用于计数的2个定时/计数器和32位的输入/输出总线。而SPCE061A是我国台湾的一家著名芯片公司凌阳科技公司的产品。它是“凌阳大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作以及电子竞赛设计而专门生产的一个型号的芯片，它具有体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展、较强的中断处理能力、高性能的价格比、功能强、效率高的指令系统和低电压、低功耗等等优点。61板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便随身携带。表2.1两者的特点比较比较SPCE061AMCS—51核心16位ü’nsp核心8位8051核心I/O输出端口32位：A（16）、B（16）；可以按位单独定义其状态32位：P0（8）、P1（8）、P2（8）、P3（8）；不可以按位单独定义其状态中断结构14个中断源，两个优先级5个中断源，两个优先级存储器32K字FLASH，2K字SRAM4KROM,128K字节RAMCPU时钟32768Hz—49.152MHz(可软件选)2—8MHz位操作无有由于本次毕业设计对单片机内部资源要求较高，在使用引脚方面由于凌阳的单片机具有32位引脚，还具有位定义的特点，而在很多的时候都是分别利用引脚完成不同的功能；另外在内部存储器上，SPCE061A有更大的存储空间以便于程序的编写和调试，而MCS—51的存储空间相对就小了很多，因此一片MCS—51单片机很难满足要求。另外SPCE061A还具有2通道10位DAC；7通道ADC和1通道MIC输入；触键唤醒功能；可调PWM输出；看门狗的外围电路大大减化。SPCE061A还具有丰富的时基信源和时基中断，并且提供了非常精确的时基计数，很方便完成的显示小车行驶时间的要求。如图2.1为SPCE061A的基本原理图。图2.1SPCE061A结构框图61板上有调试器接口（Probe接口）以及下载线（EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unSPIDE，可方便地在板上实现程序下载、在线仿真调试。以下是SPCE061A的基本特点以及功能：1）16位ü’nSP微处理器；2）工作电压：VDD为2.4——3.6V(CPU)，VDDH为2.4——5.5V(I/O)；3）CPU时钟：32768Hz——49.152MHz；4）内置2K字SRAM、内置32KFLASH；5）可编程音频处理；6）32位通用可编程输入/输出端口；7）32768Hz实时时钟，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；8）2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；9）2个10位DAC(数-模转换)输出通道；10）7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；11）声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能；12）系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2mA@3.6V；13）14个中断源：定时器A/B，2个外部时钟源输入，时基，键唤醒等；14）具备触键唤醒的功能；15）使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；16）具备异步、同步串行设备接口；17）具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；18）内置在线仿真电路接口ICE（In-CircuitEmulator）；

19）具有保密能力；具有WatchDog功能（由具体型号决定）。表2.2SPCE061A引脚功能使用说明IOA0-IOA15I/O口A共16位IOB0-IOB15I/O口B共16位OSC32I振荡器输入。在石英晶振模式下是石英元件的一个输入脚，而在阻容模式下RC是振荡器的输入脚OSC32O振荡器输出。在石英晶振模式下是石英元件的一个输入脚或是外部脉冲的输入脚XRESB复位输入。若这个脚输入低电平时会使控制器被重置复位ICE_ENICE使能端ICE_SCKICE时钟端ICE_SDAICE数据端PVIN程序保密设定端PFUSE程序保密设定端DAC1音频输出通道1DAC2音频输出通道2X32O晶振输出X32I晶振输入VREF22V参考电压输出端AGC语音输入自动增益控制端OPIMicrophone的第二运放输入端MICOUTMicrophone的第一运放输出端MICNMicrophone的正向输入端MICPMicrophone的负向输入端VRT外部A/D最高参考电压，即A/D转换输入电压上限值输入端；如该端输入一个5V的参考电压，则A/D转换电压输入范围为0-5VVCMADC参考电压输出端VMICMicrophone电源SLEEP睡眠状态指示端，当CPU进入睡眠状态时，该端输出一个高电平VDDHI/O电平参考。该端输入一个5V的参考电压，则I/O输入输出高电平为5VVDDIOI/O电源VSSIOI/O地VDD（第7脚）锁相环电源VSS（第9脚）PLL地VDD（第15脚）数字电源VSS（第24脚）模拟地VSS（第38、49、50、62脚）数字地VDD（第15、36脚）数字电源SPCE061A共有84位引脚，其中15个引脚悬空未用由于该小车系统可以简单的分为控制系统、检测系统和显示部分三大部分，在本次设计中传感器也只用到了反射式光电传感器。因此综合实际情况、成本优势、制作的方便性和整个电路简洁性等因素：本着简单、实用、廉价、易操作等设计理念，对整个模块进行了充分的理论分析和方案论证，在控制模块上选择凌阳单片机SPCE061A作为整个系统的控制模块。2.2电机位置选择本次毕业设计的运动模块系统作为设计中另一个重要的模块，是小车运动的前提，其电机位置的选取将影响到小车的运动方式；其电机转动的精度关系到小车沿黑线运动的准确性。2.2.1电机位置的选取方案一：选用前后轮分别控制的小车，用普通微型直流电机作为驱动装置，用来驱动后轮；在前轮，采用步进电机来驱动前轮，做更精确的调整。在前轮，采用步进电机的一个最大特点就是利用步进电机来调整小车的运动方向，给步进电机以不同的计数脉冲来使小车按照要求沿黑线准确运动。同时，车上装载用来检测路面信息的光电传感器通过后向反馈通道将检测到的路面信号及时的传给车载凌阳SPCE061A单片机，经过算法处理，单片机根据送来的信号对小车的行驶方向做不同的调整，从而构成闭环系统，以达到题目要求。图2.2为系统框图。单片机最小系统速度控制单片机最小系统速度控制方向控制功率驱动直流电机步进电机行车状态调整传感器信号采集处理功率驱动后向反馈通道前向控制通道方案二：选用左右轮分别控制的小车，分别用一个普通的玩具用微型直流电机来控制小车的左右轮，用直流电机控制就是使用它的驱动电路简单、调速范围宽广以及调速特性平滑等优点。通过使用适当的驱动电路分别对小车的左右轮的电机进行控制，达到不同的运动方式。同时车上装载的用来检测路面信息的光电传感器通过后向反馈通道将检测到的不同路面信息及时的传给车载凌阳SPCE061A单片机，采用高效算法处理后单片机根据送来的信号对小车的行驶方向做出不同的调整，最终实现小车能够准确、误差小地沿黑线运动，从而构成闭环系统，达到设计要求。系统框图如图2.3所示。左轮速度控制左轮速度控制右轮速度控制功率驱动功率驱动直流电机直流电机行车状态调整单片机最小系统传感器信号采集处理后向反馈通道前向控制通道图2.3方案二系统框图相比较两种方案而言，方案一中所采用的系统对小车的调速以及方向判断控制能够更加的准确。但是由于采用了步进电机就会使电机的驱动变得比较的复杂，也同样使整个系统变得不够简洁，由于步进电机的价格比较的昂贵，也增加了成本因素。同时，采用该方案时，对小车的前轮的改造比较的困难，因为要采用不同的驱动电路给小车前轮的步进电机和小车后轮的直流电机，特别是对小车的前轮提供不同的计数脉冲，也增加了程序设计方面的困难。同时前轮在转弯时也会有转弯不灵等情况出现，另外在直道区直线行驶时由于本身结构的因素，其运动轨迹将会是曲线。在方案二中由于使用两个普通的直流电机来分别控制小车的左右轮，对于小车的改装比较方便，可以采用相同的驱动，只要给小车的电机相同的电压就可以做直线运动；另一方面也会使小车的转向控制非常方便，并且还可以实现小车的原地打转功能。本次设计要求使得小车校正方向的灵敏度比较高，适合小车稳定、高效、安全的要求，并且价格也较低，选择直流电机的另外一个重要原因就是可以使用SPCE061A单片机自带的电池盒作为电源，或者采用简便的直流电源而省去电源设计。因此综合以上因素，选择方案二作为电机位置选取的标准。在方案二中小车的运动状态如表2.3所示（图示为小车匀速运动）。表2.3小车运动状态表左轮右轮小车运动状态正转正转前进反转反转后退停止停止停止正转反转急向右拐正转停止右拐反转正转急向左拐停止正转左拐反转停止右后退停止反转左后退2.3电机控制方案同样，电机的控制方法对小车的运动也是至关重要的，这关系到小车运动时候的转向以及方向调整的准确度。直流电动机可以大致分为励磁控制法和电枢电压控制法这两种，在这里将会对这两种方法分别进行简单的介绍。2.3.1励磁控制法励磁控制法是通过控制直流电机中线圈的磁通量大小从而达到控制目的。虽然这种控制方法的控制功率比较的小。但是在直流电机转速比较低的时候容易受到磁饱和的限制，在高速运转时也容易受到换向火花和换向器结构强度的限制。在这次的毕业设计中，所采用的小车的行驶速度不会很大，动态变化范围也比较的小，一般在转速比较小的情况下行驶，因此容易受到磁饱和的限制，会对电机造成一定的影响。因此不会采用励磁控制法控制电机。2.3.2电枢电压控制法由于励磁控制在很多方面都有限制，因此这种方法随着科技的发展而使用的越来越少了，另外一种方法就是采用改变电枢两端电压调速的电枢电压控制法。所谓电枢，实际上就是在电机中装有线圈的铁质圆柱体。通过改变电枢两端电压的大小从而改变电机不同的转速，这种方法就叫做电枢电压控制法。电枢电压控制法一般可以概括为V——M法和PWM法，下面将分别介绍。2.3.3V—M控制法V—M控制，即晶闸管—电动机直流调速系统，利用晶闸管关断的切换对小车行驶状态进行调整。该方法一直以来都是被用作直流调速的主要形式，其技术成熟、应用广泛。如图2.4所示为V—M控制系统的示意图。可以控制晶闸管的导通时间即导通角从而改变输出端电压的大小，即调节提供给电枢端电压的大小或励磁电流，达到平滑调速的目的，从而控制电机转速。图2.4V——M控制系统主回路2.3.4直流脉宽调制PWM也就是PulseWidthModulation的英文简称，翻译成中文就是脉冲宽度调制。随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用，它主要利用器件的开关作用，这些器件如：采用门极可关断晶闸管GTO，全控电力晶体管GTR、P—MOSFET等全控式电力电子器件组成实现，将直流电源电压转换为一定频率的方波电压加在直流电动机的电枢上，对方波脉冲宽度的控制来改变加在电枢上的平均电压，从而实现对电机转动速度的控制，可以通过这种方法对小车运动时的转向、行进的范围做出调整。现在简单的以一个不可逆PWM变换器的主电路为例，说明PWM的工作原理。变换器原理图如图2.5所示，这里采用了全控式的电力晶体管VT作为控制，以代替必须进行强迫关断的晶闸管，在这种情况下其开关频率可以达到1—4KHz，比晶闸管时差不多提高了一个数量级。电源电压一般由不可控整流电源提供，也可以采用一些恒定的电压源提供，采用一个大电容C滤除较低频率噪声，二极管VD作为续流二极管，在VT关断的时候为电枢回路提供释放电感储能的续流回路。VTVTCMEVDUbtUbUsid—+—+图2.5PWM变化器电路在图2.5中：E——电机反动电势；——电机的电感线圈在充、放电情况下的电流，以脉动形式出现；电力晶体管VT的基极由脉宽可调整的脉冲电压驱动。在一个开关周期内，当时，（为脉冲电压的开通时间），为正，由于VT是一个NPN型的电力三极管，可以知道，此时的正电压会使VT饱和导通，电源电压通过三极管的集电极在经过发射极加到电机的电枢两端，当时，（T—为脉冲电压的一个周期），为负，此时VT截止，电枢失去电源，经续流二极管VD续流。通过计算，在电动机得到的平均端电压为：可以知道，改变（）即可实现调速。2.3.5凌阳公司的配套小车凌阳公司为小车设计爱好者提供了其公司的产品——具有功能很强的配套小车。如图2.6所示，分为三大部分：①车体部分：小车车体主要为两个电机带动的四轮驱动装置，在其车内，布置了两组普通的微型直流电机，采用了左右轮分别控制的形式。在车体下面有一个可以安装4节AA电池的电池盒，整个小车的电源就是由它来提供。在小车的尾部有一个红色的小开关，它负责控制整个小车电源的开通与关断；②61板：61板是小车的核心部分，它负责整个小车控制信号的产生；③控制板：控制板负责将来自61板的控制信号转化为能够驱动电机的驱动信号。另外在控制板上面预留了很多的传感器接口，可以直接把型号合适的传感器接到传感器接口上使用。图2.6小车实物图在连接控制板与车体时需要注意的几个地方：①车体与控制板的电源连接，在车体的尾部有一个红色的小开关，开关的前端为电源输出，后端与控制板的J13相连接。在连接时要注意J13（图2.6中的A）的1端接正电源，2端接地。②控制板与61板的电源连接，61板的供电是经过稳压之后由J14（图2.6的B）输出，在连接时要注意J14的1端与61板的正电源相接，2端与61板的地相接。③电机与控制板的连接，两路电机分别接到控制板的J1和J3，图2.6中C为J3，D为J1。J1接左侧电机，J3接右侧电机，电机的白色（或红色）端子接1端，蓝色端子接2端。在连接时要注意左右不能接反，1、2端子也不能接反。在电机控制方面，利用单片机的IOB10和IOB11两个引脚控制左边电机的转动，而同样利用IOB12和IOB13引脚来控制小车右边电机的转动，这些都在其内部同驱动电路已经连接好，不需要外加电路的驱动，只要给这四个引脚相应的控制信号就可以让小车实现不同的运转组合。这里要注意一点就是IOB10和IOB11、IOB12和IOB13都不能同时为高电平，以免烧坏电机。为了设计制造的方便和简单，这里就选择凌阳公司提供的小车作为设计中的运动载体。表2.4控制电机引脚分配说明IOB13控制小车右边电机的前进IOB11控制小车左边电机的前进IOB12控制小车右边电机的后退IOB10控制小车左边电机的后退2.4路面检测模块选择在本次毕业设计中，只是对路面信息进行检测，而没有其他的信息需要检测，在这种情况下，一般使用一种装置就能够检测出来。方案一：反射式光电传感器检测在这种方法中，可以在小车前面的左右两端分别安装光电传感器，安装的宽度至少要大于黑线的宽度。考虑到实际情况，这里采用反射式光电传感器，型号为LTH1550—01，所谓反射式就是指光电二极管导通时发出的光经过地面或物体反射到光电传感器的光敏三极管上，使光敏三极管导通，而不是采取直接传递的方式。其工作示意图如图2.7所示：小车运动的路面是在白色的纸张上面铺设黑DDQ100R1+5v+5v4.7KR3OUT74HC1434121KR2图2.7反射式光电传感器原理图色胶布作为中心，这主要基于光电传感器在检测到白色和黑色时两种不同的电平状态的原理，当光电传感器面对黑线时，发出的光被吸收，不能发生发射，此时Q不能导通，输出为低电平；当面对白线时，光电二极管发出的光经过白线反射到达光敏三极管Q，使Q导通从而输出高电平，再经触发非门74HC14的两次触发反相，消除干扰，把信号送到单片机相应的引脚。由此可以在小车行进的时候，让系统的控制模块同时监视两个光电传感器的状态，并送到单片机的相应引脚，经过程序算法处理后送到电机控制引脚，根据不同的信号组合实现不同的运动调整方式，完成小车的黑线运动。方案二：红外探测法红外探测法：即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。相比较于两种方案，虽然都能完成小车跟踪黑线的任务，但是采用红外探测法时，容易受到外界环境的影响，特别是在外界光线充足的时候；其发射和接收红外线探头的制作使电路复杂化；同时采用这种方法至少需要安装4个这样的装置，才能很好的完成任务。采用两个光电传感器，再加上简单的外围电路和内部算法的处理，就能使小车比较准确的完成跟踪黑线运动。综合上面的因素，采用方案一作为路面检测装置。2.5显示模块在本次毕业设计中，另一个要求就是利用单片机里的中断计数功能计算出小车行驶的总时间，并对小车运动时间进行实时地变化显示。方案一：采用传统的8位数码管LED动态扫描显示小车运动时间。方案二：采用16位字符型液晶（LCD）动态扫描显示时间。以上两种方案比较中，方案一的软件驱动简单，硬件电路调试方便，其小容量的数据显示已经足以满足本题数据显示需求，其简单的软件驱动为本设计节省了软件空间，且不易受其它电路的干扰。而方案二的软件运行比较复杂，本次设计所需要的大容量信息对于凌阳SPCE061A的32K内存来说，没有足够的空间。凌阳公司提供了配套的6位集成数码显示电路，它还具有时钟冒号，因此能形象地显示时间，并且不需要外加驱动电路，只需要在控制引脚上接上相应的控制信号就可以实现显示时间的要求。因此我们选择方案一变化显示小车运动时间。3单元电路设计在本次的毕业设计中，由于所采用凌阳公司的SPCE061A单片机的集成度非常的高，在其内部已经具有数据线、存储器，数据接口等。因此在单元电路设计中，只需要对单片机设定和设计光电传感器等电路就可以。因此这里将分别对单片机的引脚、光电传感部分以及其他单元的设定进行介绍。3.1单片机设定3.1.1系统时钟设定由前面的介绍可以知道，SPCE061A的CPU时钟在32768Hz—49.152MHz之间可通过软件选取，它的CPU默认时钟为24.576MHz，这个频率的系统时钟已经能够提供比较高的运算速度，因此采用默认的CPU时钟，可以不用对它的控制字进行设计。3.1.2定义引脚SPCE061A有32位引脚，分别是IOA0——IOA15和IOB0——IOB15，每一位都可以被单独定义用于输入或输出数据。其中B口的10—13引脚已被用与小车的电机相连接，由于只使用了两个传感器，因此使用IOB0和IOB1引脚作为两个光电传感器的输入口。由于将会使用到15位引脚来显示时间，因此在这里我们使用A口的15位引脚作为显示。引脚详细使用见表3.1（其中没有标出的引脚没有使用，因而悬空）。因此在这里就需要把A口设置为输出，通过写A端口的控制字，我们把它设置为带数据缓存的低电平/高电平输出。而B口有输入也有输出，以示区别，把它的高八位设置成输出，把低八位设置成输入，同理，通过写B口的控制字，把高八位设置成带数据缓存的高电平输出，把低八位设置成带上拉电阻的输入，即输入低电平有效。表3.1端口使用说明端口用途设置端口状态IOA0—7显示数字信息低电平输出IOA8—13判断被选的位数低电平输出IOA15显示时钟冒号低电平输出IOB0左光电信号输入口上拉电阻输入IOB1右光电信号输入口上电阻输入IOB10—13用作控制电机运动高电平输出3.1.3开启中断本次设计中使用了系统提供的多个中断源为系统功能服务。中断是指计算机在执行某一程序的过程中，由于计算机系统内、外部的某种原因，必须终止原程序的执行，而转去执行相应的处理程序，待处理结束后，再回来继续执行被终止的原程序过程。在单片机中，中断技术主要用于实时控制，就是要求单片机能及时地响应被控制对象提出的分析、计算和控制等请求，使被控对象保持在最佳工作状态，以达到预定的控制效果。由于这些控制参量的请求都是随机发出的，而且要求单片机必须快速响应并及时处理，因此，只有靠中断技术才能实现。考虑到小车所要完成的任务的复杂性，比如让小车在运动中实时显示运动时间；在运动的同时读取B口数据等，因此在编程的过程中只有采用中断才能完成任务。从前面的介绍可以知道，SPCE061A共有14个不同类型的中断源，两个优先级，经过分析，启用3个中断就能完成任务。在使用时，只需要在中断控制字写入相应信息即可。中断使用情况如表3.2所示。表3.2中断使用说明中断使用情况用途2Hz系统时间变量计数所用2KHz读取B口数据，提供判断信息1KHz变化显示运动时间3.2电机驱动电路采用凌阳公司提供的配套小车，在它的接板上，它已经将SPCE061A的IOB10、IOB11、IOB12、IOB13这四个引脚与小车的左右电机相连接，只需要提供给相应的高电平就可以实现它不同的运动组合。图3.1为小车的电机方向控制示意图。方向控制是通过一个H桥电路完成的，该H桥电路主要由三极管Q2、Q3、Q7、Q8组成，把Q2、Q3归为一组，Q7、Q8归为一组。另外还有两个辅助三极管Q1、Q6，Q1负责Q2、Q3的导通与关断，Q1导通激发Q2、Q3导通，Q1关断的同时Q2、Q3也关断。Q6负责Q7、Q8的导通与关断，其工作过程同Q1。4KR24KR24KR6Q1NPN9014Q6NPN9014Q2NPN5609Q7NPN5609100R1100R45V5V12J1CON2MOT1MOT2121231123123123121231123Q3PNP5610Q8PNP5610H桥的工作原理：H桥有四个臂分别为B1、B2、B3、B4，分别对应图3.2中Q2、Q3、Q7、Q8。分为两组Q2、Q3和Q7、Q8，每一组的两个臂都同时导通，同时光断。如果让Q2、Q3导通Q7、Q8关断，电流会经过Q3、负载、Q2组成的回路，加在负载Load两端的电压左正右负，如图3.2所示，则电机正传；如果让Q2、Q3关断Q7、Q8导通，电流会经Q8、负载、Q7组成的回路，在负载Load两端的电压左负右正，如图3.2所示，电机反转，另外让Q2、Q3、Q7、Q8都关断，负载悬空，此时电机停止。而Q1、Q6导通和关断是通过（MOT1）IOB10和(MOT2)IOB11控制的。另外一个由IOB12、IOB13控制的H电桥工作原理也一致。2231S1231S2MMLoad++———B1B2B3B4Q2Q3Q7Q8图3.2H桥电路原理说明由H桥的工作原理可知，H桥的四个臂不能同时导通，一旦导通将会出现类似短路的现象出现，烧毁电机，因此IOB13与IOB12、IOB11与IOB10都不能同时为1，以免烧毁电机。通过前面的介绍可知，两组电机的控制方法一致，可以通过对IOB10、IOB11、IOB12、IOB13这四个引脚写入不同的控制信号，就能够控制小车的运动状态，使小车呈现不同的运动状态，从而完成设计的要求。小车运动与引脚的状态关系见表3.3（1——高电平；0——低电平）。表3.3运动关系示意图IOB13IOB12IOB11IOB10小车运动状态1010前进0101后退0000停止0110急向右拐0100右拐1001急向左拐1000左拐0001右后退0100左后退3.3光电传感电路设计在本次毕业设计中，是在白色的纸张上铺设一定宽度的黑色胶布作为中心，利用光电传感器对黑色胶布的检测，使小车自动跟踪黑线运动。光电传感器的输入信号是小车运动的标准，因此对于光电传感器部分的电路设计就显得至关重要，需要设计出的电路至少要具备以下功能：①能够很准确的分别黑色与白色纸张，并传到单片机的控制引脚上；②不会产生干扰，而引起误动作，输出正确的路面信号。其电路示意图如图3.3所示（仅以左边光电传感电路为例，右边同理）。电路基本工作原理：当小车的光电传感器所面对的部分是白色纸张时，光电二极管发出的光被白色纸张反射，到达其中的光敏三极管，使其导通，从而使整个U1导通，+5v的电源电压经过电阻、通过U1内部的光敏三极管的集电极到达发射极，输出高电平；当小车的光电传感器所面对的部分是黑色胶布时，光电二极管发出的光被吸收，不会产生反射作用，因此光电传感器U1不会导通，没有输出，然后经过两个触发非门74HC14的作用，送出低电平到单片机的接口IOB0。当小车正常运动时，输出是高电平，由于IOB0是低电平有效，因此不会引起单片机的对小车的调整；当小车发生偏离时，此时光电传感器接触到光电传感器，输出低电平有效，单片机就能够根据情况对小车的运动状态进行调整，使其回到正常的轨道中。这里使用了两个施密特触发非门，由触发非门的原理可以知道，施密特输入只是使得上跳沿和下降沿变得比原始输入信号的上升和下降更加陡峭一些，也就是在数字电路起整形作用，如果后续电路是需要一序列脉冲触发的则没有影响，因此可以很大程度的避免干扰，以免引起小车误动作，采用两个触发非门就能够保持原来信号不变，使到达单片机IOB0口的信号变成类似的标准方波。从图中可知，当小车面对白线时，能使光电传感器U1导通，通过改变可变电阻R2的大小，就可以改变流过光电二极管电流的大小，从而使它的发光强度发生变化，使光敏三极管能在不同的高度接收到光电二极管发出的信号，从而使它的灵敏度发生变化，改变光电传感器所能检测的有效范围。1KR21001KR2100R11KR34.7KR4+5v12IOB074HC1434DQ3.4显示模块根据要求，由中断设计一个系统时钟，在小车开动的时候开始同步显示运动时间，每秒变化一次。采用凌阳公司提供的集成显示块，它有6位的LED数码显示管，每一位LED数码管都有8位显示段，采用共阴极接法，因此只需要在相应的控制引脚上面输入高电平就可以进行组合显示，发出的光为红色。综合实际情况，采用右边带有时钟冒号的四位显示时间，如图3.4所示。在图中可以看到，在时钟冒号右边的两位用于显示秒数，左边两位用于显示分数。调用中断显示运动时间，在时钟冒号右边的秒数显示中，每隔60秒向分进一次位，然后自动清零。考虑到小车实际的运动时间，采用4位的LED数码管已经足够显示时间。时钟冒号时钟冒号显示秒数XX显示分数XXXX显示秒数XX显示分数XXXX②显示时间示意图②显示时间示意图①LED8段显示示意图初始化；初始化；设置端口；开启中断；图3.4显示时间示意图X——代表每一位LED数码管都有8位显示段：3.5系统框图通过前面对各个部分的介绍，综合就可以得出整个系统框图，如图3.5所示。IOB10—IOB13调整小车运动方式IOB0IOB10—IOB13调整小车运动方式IOB0光电左SPCE061A系统光电右IOB1光电右IOB1IOA0—IOA15IOA0—IOA15A口实时A口实时显示时间图3.5系统框图4系统软件设计系统的软件设计采用凌阳独有的C语言和汇编合用对单片机进行编程以实现各项功能。程序是在凌阳的语言环境IDE1.16.1下编写，它是集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体，具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表等，使编程、调试工作方便且高效。此外，他的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟硬件的各项功能来调试程序。为了让小车能够准确的沿黑线运动，所设计的程序就应该让控制系统实时地监视光电传感器地状态，当小车在正常状态下，光电传感器不会作用，小车正常运动，当小车偏离到左侧时，此时右侧光电传感器将会起作用，经过连续调整小车运动一直到回到正常轨迹为止；同理，当小车偏离到右侧时，左边光电传感器将起作用，调整小车运动一直回到正常运动状态中。在凌阳特有的语言环境设计出的C语言和汇编共同组成的程序应该能够实现系统的要求，这其中至少就应该包括：①控制小车左转、右转、前进、后退，使小车能正常运动，使小车能实现沿黑线准确地运动；②能够处理从光电传感器送来的信号，并送出相应的控制信号去控制小车运动；③输出正确的信号到显示模块，能正确的显示小车运动时间。并最终能实现小车的智能化。其中，对主程序的设计就比较重要，因为主程序主要起到一个导向和决策功能。而子程序就应该包括小车运动子程序、光电检测的子程序、显示时间的子程序、清看门狗子程序等，这里将分别介绍。4.1小车运动子程序4.1.1运动设计小车的运动子程序就包括四个部分，分别是小车的前进、后退、左转和右转这四部分。这四部分的运动程序对实现小车跟踪黑线运动非常重要，因此对这部分的设计就显得很重要。在调用子程序时，只需要根据光电传感器传送到引脚上的不同电平，而调用相应的运动模块即可。在设计中，首先应该实时地监视IOB0、IOB1两个引脚的状态，并读取数据送到单片机内部，经过程序处理后把IOB10、IOB11、IOB12、IOB13这四个引脚相应的部分设置高电平即可，这样就能够根据光电传感引脚的不同状态而做出与之适应的运动组合。在具体设计时就需要首先读取IOB0和IOB1两个引脚的状态，根据信号判断出小车应该调用哪部分的运动程序，在调用时应该把相应的电机运动控制信号写入B口的数据寄存器P_IOB_DATA，为了避免在写入控制信号时出现错误，通常先读取B口数据，然后保持低8位数据不变，再把高8位的数据清零，然后写入控制信号到B口，在程序设计中采用IOB=IOB&0x00FF处理就能达到效果（0x代表16进制数）。具体程序流程图如图4.1所示。初始化端口初始化端口读取IOB0、IOB1数据并判断开始对IOB0、IOB1信号处理，读取IOB口数据，经IOB=IOB&0x00FF处理，送控制信号到B口chu前进写0x1800写0x2400写0x1400写0x2800后退左拐右拐进入延时后清看门狗图4.1小车运动示意图在程序中，为了小车运动能够准确地判断出当前所处的运动状态，让单片机及时地读取B口低8位的数据。为了小车运动的连贯性和准确性，在流程图中使用了延时程序。同时，为了避免出现单片机系统自动复位，对小车的运动造成影响，清看门狗也是程序的必须部分。4.1.2读取数据设计小车运动时，将会以一定的时间间隔来读取B口低8位的数据，然后判断出应该怎样行驶。因此这个时间间隔就比较的重要，关系到小车行进时对路面信息判断的准确性，太长：就会明显影响小车运动的精确度；太短：就会让小车还在执行前面的指令时，不能识别或者产生误动作。考虑到系统的资源分配应该合理，因此就需要采用中断的方式读取B口低8位的数据，在凌阳单片机众多的中断源中，我们选用了2KHz的中断源，即0.0005秒中断一次。由于采用系统时钟为24.576M，因此每条程序执行的时间很短，而0.0005秒的时间对于小车读取B口数据来说太过频繁，会造成小车摇摆地运动。因此，在程序中采用计数的方式，通过比较选择，当2KHz中断50次的时候读取一次B口数据，就能让小车比较精确的判断出当前信息，并且运动时也呈现出连贯性。其流程图如图4.2所示。初始化端口初始化端口开启2KHz中断开启2KHz中断N判断中断是否到达50次N判断中断是否到达50次YY读取B口数据读取B口数据相应控制相应控制读取B口数据读取B口数据清看门狗清看门狗图4.2中断流程示意图4.2光电检测子程序在上图中，可以知道B口低8位数据是判断小车运动的唯一标准。小车的运动是根据传送到IOB0和IOB1两个引脚的光电传感器信号而做出不同的运动方式，因此读取B口的信号对于小车的运动是一个很重要的流程。通过前面的介绍可知，读取B口的数据是在中断下进行，由于经常会读取B口数据，为了读取方便，设一个全局变量（b_input）来代表B口的值，以后判断时只需要对它进行处理。在设计中只采用了两个光电传感器，B口也只用到了IOB0、IOB1两个引脚作为信号输入。为了读取数据的准确性，需要把其它位的数据屏蔽掉，首先读取B口的数据，然后再放到全局变量（b_input）中，处理后保持最后两位数据不变，之后返回主程序，传给相应的判断部分。在程序设计时，可以采用这样的处理：b_input=—IOB（—表示取反）；b_input=b_input&0x003；即可只保留IOB0、IOB1的数值，最后由程序读取全局变量（b_input）的值，回到主程序中进行判断，最后根据它不同的值来控制小车做相应的运动。其流程图如图4.3所示。开始开始设置端口设置端口读取B口数据读取B口数据赋值给b赋值给b—input并处理Y前进是否为0Y前进是否为0NNY左拐是否为1Y左拐是否为1NN右拐右拐进入延时后清看门狗进入延时后清看门狗图4.3光电传感流程图由于IOB0、IOB1不能同时为1，就只有同时为0和分别为1共3种情况出现，因此在该流程图中可以看到，只用两次判断语句就可以将三种不同的情况分别开。在IOB0为1的时候小车实现左拐；在IOB1为1的时候小车实现右拐；而在IOB0和IOB1同时为0的时候说明小车的光电传感器没有接受到转弯信号，因此执行前进，这也正是按照要求执行。同理，这里也使用了延时程序使小车运动连贯；使用清看门狗程序，避免单片机系统自动复位对小车的影响。4.3显示模块子程序4.3.1计数程序设计本次毕业设计的另外一个要求就是能够实时的显示小车的运动时间，每隔一秒钟显示模块变化一次。SPCE061A系统中包含了多种中断源，并且每个中断源都能独立的使用。在SPCE061A的众多中断源中，经过比较选取了2Hz这个中断，可以知道它的中断时间是0.5秒，也就是每隔0.5秒中断一次。由于要准确的每秒钟变化显示运动时间，可以采用每两次中断后对时间变量加一次数的方法，然后对这个时间变量进行处理后在显示，因此选用2Hz这个中断就能够达到比较精确的地步。其流程图见图4.4所示。设置端口设置端口定义g_time、disp定义g_time、disp开启2Hz中断开启2Hz中断判断g_time是否为2判断g_time是否为2NNYY清g_time为0，disp自动加1清g_time为0，disp自动加1对disp处理，送到A口显示运动时间对disp处理，送到A口显示运动时间图4.4时间计数流程图g_time：为中断标志符，初值为0，每中断一次加1，当为2时自动清0；disp：时间变量，初值为0，当g_time为2时，自动加1，处理后送到A口被显示；4.3.2时间显示设计从前面的介绍可知，IOA0—IOA7用于显示数字信息，IOA8—IOA13用作从左到右六位LED显示管的位选信号，比如显示第四位，就只需要将IOA11引脚输出高电平到相应控制脚；要在第四位上显示数字5，则把0x086d写到A口（6d为5的显示代码），由A口送到集成显示电路的控制脚上，其他情况可以依次类推。对于小车运动时间，如果采用直接显示，将会进入显示循环，而其他功能不能完成。因此为了避免因为显示时间而占用太多的资源，这里对四位数字的显示也需要采用中断显示：由于中断时间的长短将会影响到观察LED数码显示管的连续性，因此开启SPC061A系统内部提供的14个中断源中的1KHz，即0.001秒中断，然后显示一次，这个时间已经不能被肉眼所识别。也就是说，从秒到分的显示是每次中断的时候进行四位轮