基于单片机STCC控制的智能小车(完整资料)

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基于单片机SＴC89Ｃ5２控制的智能小车基于单片机STCC控制的智能小车(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）摘要：该毕业设计是采用无线遥控基于单片机的功能实现的，当无线遥控器的某个按键按下时，无线发射器将按键信号以编码的形式在315MHz的频率上发射出去，无线接收器接收并放大发射信号同时解调出TTL电平信号送至单片机进行处理，单片机通过比较和识别接收来的无线遥控编码便可执行相应的遥控功能，从而实现智能小车的前进、后退、左转和右转的基本功能和伴随音乐演奏而闪烁的LＥD的开启与关闭的功能。此外，我加入了温度传感器与时钟芯片，让它们在液晶显示器上显示其室温和时间,并用按钮进行时间的调控。由于无线遥控模块是四路单向锁存模块，只能单线实现四个功能,所以发射模块的控制按键不够,根据需要，我仅仅用无线模块控制小车的前进和后退，停止,其它的采用按键调试,用按键来实现小车的前进/后退/左转/右转／音乐/时间调控等功能。关键词:无线模块;液晶显示模块；电机驱动模块；音乐；智能小车目录TＯC＼o＂1—2”\h\z\u引言．．。．。．．.．．．.。..。.．．.．。．．．.。．．.．．．。。.。..．．。．。。．。.．．．.。.．.。。..。。。.３１ 整体方案设计．．.．.。。．．。。．．..．．。．．．。..．.。.．．．。．．．.。。．。。．．．。．．.．。．.4１.1 整体方案设计的思路。．．。．．．．。..．．．.．。。。。。.．．．..．。.．．．..．．．．．..。．．．41。２ﻩ整体方案的流程图.。..．。.。。．．．．．．。．.。.．。.．。．．．。...。。.。.．．．.．。...。.４2ﻩ避障遥控小车系统概况．.．..。。.．..。。．．。．．.。。。.．．.．．．。。．．..．.．.．．．．．42.1 SC2２72无线遥控模块原理。．..。。。.。．。．.。。。.。。．．．．。．。．.．．．．。.．．..。．。．42.2 驱动原理的简介.。．。.．。.．.。．．。．．。。。。。．。．。。．．。．．。。。.。.。。．．..。．.。．。.62。3 直流电机简介．．．．。．．。。.．．．．。．.。．。．。．。.．。...．.。.．..。.．．．.．。。．．．．．．93 模块方案比较与论证．．．..。。．。．。.．．．．．．...．。.．。..．．．。.。.．.．．．。。。．．1２3.１ 车体设计．．．.。。。．.．．。．..．．．．．.．．.．.．．．.。．．.。.．．．。．。。．.。．．．．．．.．.123．2 电机模块的选择．．。。。．．。.。．．．。．..．。．．。．．.．．．．。.。。．．．．．．．．.。.。..。．1２３。3ﻩ电机驱动模块的选择。．.．.。。．．。.。．.．。.。．..．．．．.．．．．．。.．。.．．。。．.．．。123。4 控制器模块的选择．。．。..。．。．．。．．.．．．．．．。．．．.．.．.．．．．.。.．．。.．．。．．．1３４ 系统硬件电路设计.．．．．．。.．．．.．。．。。．．．.．。。。..．.．.．．。．．.。．．．．。。。．.14４．1ﻩ无线模块的设计。。。．.．。．．．．．。．。．.．．..．...．。．。．.。．．..．．。．．．.。．。.．.144.2ﻩ直流电机的驱动模块.．．．。．．．.．．．.．．．．．。。．．.。。．.．．。．.。.。．．。。．.．。．．15５ 软件的简单介绍．．．．．．．..。．。。．。..．．.．.．．.．．．．．.．．。。．．．.．．。．．。．．。．1６5．１ﻩＫEIL的简介.。。.．．．．。．。．。。。.．。．。．．．．．.。。．．．..．.．。.．.。。．。。。.．..．．１6５。2 PＲＯTUEＳ的简介 ．．．．．..。．。．．。。．．．。。。．..。．．。.．。．．．..。。．.．.。．.。。...1６5.3ﻩSTC_ISP_Ｖ480的简介．．．．．。。。..．．．．．。.．．.．。。。。。．．．.．．。．．。．。。．。。．.．１7参考文献．.。.。．。．..。。．。．．.．。。．．。。．。...。．.．.。．．.。．．．.．．．．。．18附录一：实物图。．．。．。。。．.．．。．．.。．。．．．。.．．．.．.．..．。．．．．．。。．。.．。。。。.．１9附录三：总程序．。。．．.．.。．．。．.．．．。。．。．.．．．。．．．．．。．．．.。．..．．.。。。．．。．．．22引言随科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，也广泛应用于机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能机器人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.而随着社会的不断发展,智能设备的不断出现，红外传感器、无线遥控的运用也越来越广泛.无线遥控器由于控制距离远，抗干扰性强,已越来越多的出现在生活的各个方面。本文使用了一款通用的无线遥控电路以及四路红外传感器，基于ＳＴC８9C5１作为控制核心，采用专用编码解码电路,由于其体积小、功能强大，因此可非常方便的移植到遥控小车上,实现小车在前行中自动绕开障碍物，并用遥控器实现远距离控制小车的前进、后退、左转、右转等功能。1ﻩ整体方案设计１．1ﻩ整体方案设计的思路利用红外线传感器发射和接收信号模块来控制单片机,让单片机翻译传输指令,从而实现相应的功能.具体的过程如下:四路红外传感器，每一路发射一个信号，检测接收到的信号，若出现高电平，则说明该方向前方有障碍物,则单片机控制电机正转和反转,从而实现绕开障碍物继续前行。同时还增加一个无线发射和无线接收模块控制单片机,让单片机翻译传输指令,从而实现相应的功能。无线发射模块发出指令，无线接收模块接收信号后，传递给单片机,单片机翻译接收到信号后，传输给驱动电路驱动电机旋转，从而实现让小车的前进、后退、左转和右转。1。２ﻩ整体方案的流程图基于单片机ＳTC89Ｃ52整体设计的智能小车,根据原来设计的思路上画出了相对应的流程路，由于是整体结构图,就只是画出了大致的结构流程，而细节将在后面做出介绍。图１整体方案的流程图2ﻩ避障遥控小车系统概况２．1ﻩSC2272无线遥控模块原理２．１。1SC２272的简介超再生带解码四路遥控接收模块可以和发射器组成四路无线发射接收电路.该模块广泛适用于广大电子爱好者对家庭、工业遥控类电子产品的设计和开发，可很好的作为单片机的信号输入源,特别适合大中院校学生电子电路设计、毕业设计中的遥控电路部分.接收模块有自锁、非锁、互锁三种型号，说明如下：非锁型输出又称点动输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制，有遥控信号时数据脚是高电平，遥控信号消失时数据脚立即恢复为低电平，适用于如电动门、电动门锁、与单片机对接等只需要一个高电平的电路等电路等.自锁型输出的数据脚能实现触发翻转工作逻辑，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。自锁型四路相互独立互不影响，可同时遥控四路,如灯具的控制等.互锁型输出就是任意一路收到信号则该路就能一直保持对应的高电平状态，接收到任意其它路的数据则恢复到原始状态，四路互锁只能有一路接通，实际应用如电风扇档位开关电路等。2。1.2本次设计采用的接收板主要参数工作频率：3１5Ｍ工作电压：DＣ5V工作电流:≤３mA(5。０VDC)工作原理:超再生调制方式：AＳＫ编码芯片:SC2272（ＰT2272、ＰＴ229４)，芯片兼容灵敏度：优于-１05dBm(5０Ω）输出信号：非锁（Ｍ)遥控距离：2０~50米以上(开阔地）接收模块的七根引脚分别为Ｄ3、Ｄ2、D1、D0、GND、ＶT、ＶCC，其中VＣC为ＤC５V的供电端，GND为接地端，ＶT端为解码有效输出端,只要发射器的数据码有输出，ＶT都能同步输出高电平;D３、D2、D1、D0是226２解码芯片的四位数据输出端,有信号时能输出５V左右的高电平,驱动电流约２mA,与发射器的四位数据码输出一一对应。接收模块不焊天线也能接收信号,为提高接收灵敏度，可以用一根长度约为23厘米的软导线直接焊接到天线孔处,图中ＲC所指的是振荡电阻，接收模块和发射器的震荡电阻需要匹配才能工作，接收模块用的是２７0K或者820K电阻,可以分别和１．5Ｍ或者4。７M振荡电阻的发射器配套使用.发射器可以用固定码四键遥控器或者带编码四路发射模块。2．１．３原理图图2固定编码接收模块原理图２。2 驱动原理的简介驱动模块的核心实际上是H桥驱动电路组成的L2９8芯片。２.２.1H桥驱动电路的内部原理解析如下图5中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“Ｈ桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。４个三极管组成Ｈ的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠(注意：图5及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。如图所示,H桥式电机驱动电路包括４个三极管和一个电机.要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管.根据不同三极管对的导通情况,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而控制电机的转向。图3H桥驱动电路要使电机运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图6所示，当Q１管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极.按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Ｑ1和Q4导通时,电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向）。图4H桥电路驱动电机顺时针转动图7所示为另一对三极管Q2和Ｑ3导通的情况,电流将从右至左流过电机.当三极管Q2和Q３导通时,电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。图５H桥驱动电机逆时针转动使能控制和方向逻辑驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要.如果三极管Ｑ1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极.此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制)，甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。图８所示就是基于这种考虑的改进电路,它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样,用这一个信号就能控制整个电路的开关。而２个非门通过提供一种方向输人,可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样,图8所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。)图6具有使能控制和方向逻辑的H桥电路采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR-L信号为0，DＩＲ—R信号为1，并且使能信号是1,那么三极管Ｑ1和Q4导通，电流从左至右流经电机(如图4.１6所示）;如果DIR－L信号变为1,而DIR-R信号变为0,那么Q2和Q3将导通,电流则反向流过电机。图7使能信号与方向信号的使用实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路,接上电源、电机和控制信号就可以使用了,在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L2９8Ｎ、ＴＡ７257Ｐ、ＳN75４41０等。恒压恒流桥式2A驱动芯片L298NL298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Ｍulｔｉwatｔ封装的L2９8N,内部同样包含4通道逻辑驱动电路.可以方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达5０V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的ＩＯ口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L２９8N可接受标准TTL逻辑电平信号VSＳ，VSS可接4．5～７V电压。4脚ＶS接电源电压，ＶS电压范围VIH为+２．5～46V。输出电流可达2。5Ａ，可驱动电感性负载.1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。Ｌ２９8可驱动2个电动机，OＵT1，OUＴ2和OUT3，ＯUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。5,7，1０，12脚接输入控制电平,控制电机的正反转。EnＡ,EnB连接控制使能端，控制电机的停转。表1是L2９8N功能逻辑图.Iｎ3，In4的逻辑图与表1相同。由表1可知EｎA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当EnＡ为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。等。图8单片机利用L298控制电机的原理图15脚是输出电流反馈引脚，其它与Ｌ298相同。在通常使用中这两个引脚也可以直接接地.上图是其与5１单片机连接的电路图２.3 直流电机简介2。3．1直流电机的应用动机简称电机,是使机械能与电能相互转换的机械,直流电机把直流电能变为机械能。作为机电执行元部件，直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动,同时与两个电路交联，其中一个电路是用以产生磁通的,称为激磁电路；另一个电路是用来传递功率的,称为功率回路或电驱回路。现行的直流电机都是旋转电驱式,也就是说,激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电驱绕组和电驱铁芯结合构成直流电机的转子.直流电机有以下4方面的优点:调速范围广,且易于平滑调节。过载、启动、制动转矩大。易于控制，可靠性高。调速时的能量损耗较小。所以，在调速要求高的场所，如轧钢机、轮船推进器、电机、电气铁道牵引、高炉送料、造纸、纺织、拖动、吊车、挖掘机械、卷扬机拖动等方面，直流电机均得到广泛的应用.直流电机的基本工作原理直流电机工作原理：当电刷A，B接在电压为U的直流电源上时，若电刷A是正电位,B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此ab与cd两导体都受到电磁力的作用.根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电机左手定则判断，ａb边受力的方向是向左的，而ｃd边则是向右的。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流,所以aｂ边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针转动。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零,但是由于惯性的作用,线圈继续转动.线圈转过半周之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cｄ边转到N极范围内，但是由于换向片和电刷的作用，转到Ｎ极下的ｃd边中电流方向也变了，是从d流向c,在ｓ极下的ａｂ边中的电流则是从ｂ流向a。因此电磁力的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N,Ｓ极范围内的导体中电流方向总是不变的，因此线圈两个边的受力方向也不变，这样线圈就可以按照受力方向不停地旋转,通过齿轮或皮带等机构的传动,便可以带动其他机械工作。从以上分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转,关键问题是当导体从一个磁极范围转到另一个异性磁极范围时(也就是导体经过中性面后),导体中电流的方向也要同时改变，换向器和电刷就是完成这一任务的装置。在直流电机中,换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键部件。当然，在实际的直流电机中，不只有一个线圈,而是有许多线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流在磁场中因受力而转动时，就带动整个转子旋转，这就是直流电机的基本工作原理.直流电机的参数转矩—电机得以旋转的力矩，单位为㎏•m或N•m.转矩系数－电机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电驱电流所产生的转矩大小。摩擦转矩—电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失.启动转矩—电机启动时所产生的旋转力矩。转速—电机旋转的速度，工程单位为r/min,即转每分.在国际单位制中为rａｄ/s,即弧度每秒.电枢电阻-电枢内部的电阻,在有刷电机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热,因此总希望电枢电阻尽量小。电枢电感-因为电枢绕组由金属线圈构成,必然存在电感，从改善电机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。电气时间常数—电枢电流从零开始达到稳定值的６3。2％时所经历的时间。测定电气时间常数时，电机应处于堵转的状态并施加阶跃性质的驱动电压.工程上,常常利用电动机转子的转动惯量J、电枢电阻Ra、电机反电动势系数Ke和转矩系数Kt求出机械时间常数：…1-１转动惯量－具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。反电动势系数—电机旋转时,电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称发电系数或感应电动势系数。功率密度—电机每单位质量所能获得的输出功率值。功率密度越大,电机的有效材料的利用率就越高。转子－rotor；定子-sｔator；电枢—armature;励磁-eｘcｉtａtｉｏｎ。3模块方案比较与论证车体设计方案1:自己制作电动车。一般的说来,自己制作的车体比较粗糙，平衡感不好，车身重量以及车体比例都要有精确的测量,而且也要控制好小车行驶的轮胎与齿轮的力矩及角度的结合，这些都比较难实现.方案２：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮。玩具电动车具有如下优点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需电路的安装十分方便，看起来也比较美观。其次，玩具电动车是依靠电机与相关齿轮一起驱动，能适应题目中小车准确前进、后退、转弯的要求，但是这种电动车一般都价格较贵。基于以上分析，我们综合了方案一和方案二,还是选择了方案一，因为购买现成的小车不但价格较昂贵，而且它的功能固定，于是我们购买了两个轴承和两个直流电机(带减速机构）,再自己组装完成了智能小车的车底.电机模块的选择方案１:采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位,可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点,步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降.经综合比较考虑，我们放弃了此方案。方案２：直流电机：直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来,电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PＷM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式,通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节.但是我们在这里设计的小车只要实现避障和无线控制,对小车的速度没有太大的要求,所以我们购买的是带减速装置的直流电机.基于以上分析，我们选择了方案二，使用直流电机作为电动车的驱动电机。电机驱动模块的选择方案1：采用SM６135W电机遥控驱动模块。ＳM6135Ｗ是专为遥控车设计的大规模集成电路。能实现前进、后退、向右、向左、加速五个功能，芯片自建3.6V稳压模块,但是其采用的是编码输入控制,而不是电平控制，这样在程序中实现比较麻烦,而且该电机模块价格比较高。方案2：采用电机驱动芯片Ｌ298N。Ｌ2９８N为单块集成电路，高电压,高电流,四通道驱动，可直接的对电机进行控制,无须隔离电路。通过单片机的I／O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表,用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作.表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。表3。1L29８N的引脚和输出引脚的逻辑关系ENA（B)IN1（IN3）IN2（IN4)电机运行情况HHＬ正转ＨLH反转H同IN2（IN4）同IN2(IN４）快速停止LＸX停止基于以上分析，我们选择了方案二，用L２９8N来作为电机的驱动芯片。控制器模块的选择方案１:采用凌阳的SPＣE06１Ａ小板作为主控制芯片，而且可以采用凌阳的小车模块，可以很快的完成其基本功能，当是用该小板存在一定的局限性，较难扩展功能,而且各个模块的拼凑，没有比集成在一块板的稳定性高。方案2：采用STC８9C52作为主控制芯片，该芯片有足够的存储空间,可以方便的在线ＩSP下载烧写程序，能够满足该系统软件的需要，该芯片提供了两个计数器中断,对于本作品系统已经足够,采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时间,有很好的实时性.基于以上分析,我们选择了方案二,用SＴC８9C５2作为电机的主控制芯片。4 系统硬件电路设计 2０4。1无线模块的设计4。1。１无线模块的仿真图图9无线模块的仿真图4。1.2无线模块的流程图无线模块可以进行远程的控制，但有效距离不能超过十米，不然效果很差。由于买的是锁存的四线路，只能单程的实现四种状态的控制，根据需要已经分为以下的四种模式,如下图所示图1０无线模块的流程图直流电机的驱动模块直流电机驱动模块的仿真图图1１直流电机驱动模块的仿真图4。２.２直流电机驱动模块的流程图电机驱动模块的核心是电机的驱动芯片及电机，电机选择了直流电机，这样可以方便控制，而电机的驱动芯片L298可以同时控制两个直流电机，其中芯片中连接单片机的5引脚和7引脚用于控制直流电机1，而芯片中的10引脚和12引脚用于控制直流电机2。电机1接的是小车的左轮，电机2接的是小车的右轮，当两个电机一起正向转动时，小车前进;当两个电机一起反向转动时,小车后退；当电机1正转，电机２反转时，小车右转；当电机1反转，电机2正转时，小车左转。图12直流电机驱动模块的流程图５软件的简单介绍在这次的设计中，主要用到了keｉl,pｒoｔｕeｓ和STC_ISP等软件5.1keiｌ的简介ＫｅiｌＣ51是美国KeilSoｆtｗａrｅ公司出品的5１系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uViｓｉoｎ）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WＩＮ2000、WIＮXP等操作系统。如果你使用C语言编程,那么Kｅｉl几乎就是你的不二之选,即使不使用Ｃ语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。5.２Ｐroｔeus简介Protｅuｓ软件是英国Labcenterelｅctrｏnics公司出版的EDＡ工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它ＥDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Pｒoteus是世界上著名的EDＡ工具（仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCＢ设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持80５1、HC11、PIC１0/12/１6/18/２４/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSＰ43０等，２010年即将增加Cortｅx和DＳP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Kｅil和MPＬAB等多种编译器。5.３SＴC－ISP－V４.80的简介在运行STＣ—ISP—Ｖ4。80软件之前，应该先给出IＳＰ的C程序源代码ISP。C。要注意的是，此程序是在Keil—C中要建立工程文件，包含ＩAP.C函数,并且在IAＰ。C和ＩSP．C中都要保留STC的定义,传入用户代码时，需要与计算机进行通信，一般采用RS232串行通信，数据协议采用简单协议.具体的使用方法：一、先把学习实验板和计算机连接好(接好串口线和电源）二、打开ＳTＣ-ISP－V4。80，在MCUTypｅ栏目下选中单片机，如STC8９Ｃ52ＲC:根据您的9针的数据线连接情况选中ＣＯM端口,按图示选中各项：图13STC－ＩＳP－V4。８0的界面图三、先确认硬件连接正确，按下图点击“打开文件"并在对话框内找到您要下载的HEX文件:四、选中两个条件项，这样可以使您在每次编译KＥIL时HEＸ代码能自动加载到STC-IＳP,点击“Dowｎloａｄ/下载”:五、手动按下电源开关便即可把可执行文件ＨＥX写入到单片机内,下图是正在写入程序截图：图14单片机程序下载截图参考文献[1]吴锤红，ＭCS－51微机原理与接口技术,厦门大学出版社[2]邓星钟,机电传动控制（第四版）,华中科技大学出版社[３]秦曾煌，电工学电子技术(第七版）（下册)，高等教育出版社［４］谭浩强，C程序设计（第三版),清华大学出版社。附录一实物图图1５实物图1图16实物图2图17实物图３洛阳理工学院课程设计报告课程名称单片机原理与应用设计题目基于SＴC８９C5２单片机的实验平台开发设计专业计算机科学与技术班级学号姓名完成日期2013年6月２5日课程设计任务书设计题目:基于STC89C52单片机的实验平台开发设计设计内容与要求：一、设计内容利用SＴＣ系列单片机作为微控制器开发一套软、硬件相结合的单片机实验平台，主要包括以下内容：电路原理图设计,主要包括集LＣD显示模块、串口通信模块、数码管显示模块、LED发光二极管、键盘等接口电路的设计;学习集成电路等芯片的焊接方法与技巧，实际元器件的识别、电路板焊接;在KeiｌＣ环境下,进行软件设计。主要包括流水灯、计数器、定时器、LCD字符显示、键盘的控制等功能程序设计;针对所开发的实验板,结合器件选择、原理图设计、硬件焊接、软件编程调试、软硬件联调等方面写出课程设计报告。二、设计要求完成综合实验平台的电路分析,进行模块分解，掌握各部分电路的工作原理;独立完成电路板的焊接,掌握故障排除方法，完成实验的硬件设计及开发；结合KeｉlC软件在焊接无误的单片机实验平台上开发出流水灯、LＣD显示模块,通信模块等程序设计;按照要求撰写课程设计论文。指导教师：2０１3年5月30课程设计评语成绩:指导教师：___＿_＿________＿年月日基于STC89C52单片机的实验平台开发设计摘要SＴＣ89Ｃ52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMＯS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器.ＳTC89Ｃ5２使用经典的MCS－51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统5１单片机不具备的功能.在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STＣ89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能:8k字节Flash，51２字节RAM，3２位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBＥEPRＯＭ，MAX８10复位电路，3个1６位定时器/计数器，４个外部中断，一个７向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构),全双共串口。另外STC８９C5２可降至０Hz静态逻辑操作,支持２种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPＵ停止工作，允许ＲAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ＲAM内容被保存,振荡器被冻结，单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35ＭHｚ,6T/12T可选。利用ＳTC８9C52单片机作为微控制器开发一套软、硬件相结合的单片机实验平台,在KeilC环境下进行软件设计,主要包括流水灯、数码管显示以及LCD显示模块，在Pｒotｕｅs中仿真成功,下载到电路板中验证成功.实现流水灯的跳转显示流动,应用中断实现数码管60之内计数以及LCD显示不同字符的功能。关键词:STC单片机，实验平台,数码管，流水灯，串口通信DESIＧNANＤDEVELOPＭEＮTPLＡＴFＯRMBASEDＯNSTC89C５2MICRＯCOＮＴROLLERＥXＰERＩMＥNTABSTRＡCTＴhｅＳTＣ8９C5２isａloｗｐｏwｅr，ｈiｇhperfoｒmａncｅＣＭOＳ8produｃeｄSＴC，with8ＫinsysｔeｍproｇraｍmａbleFｌashmｅmｏry．STＣ89C５2ｓingｃlaｓｓicMCS—51kｅrｎel，butmadeａlｏtｏfｉmprovｅmｅntsmakｅthechｉpｗｉthrａdｉｔioｎal51SCMfeatｕｒesnotavaiｌable.Iｎａsinglechiｐ，ｗith８ＣPUｄextｅrｏusanｄiｎ－sysｔｅmｐｒogｒammａｂleＦlash，theSTC８9Ｃ５2offeｒssoｌutionsｆorｈighflexｉbilitｙ,superefficientformanyｅｍbeddedcｏntroｌaｐplｉｃatioｎs.Hａsthesｔaｎdaｒdｆeatures:8KbytesofＦlasｈ，51２bytesｏｆRAM,32I/Oｌｉnes，thｅwatcｈdogｔｉｍｅｒ,builｔ－ｉn4KBEEPROM，ＭAX810rｅsetｃirｃｕit,316tｉmｅr／counｔer，4exteｒnalinｔerrupts，ａ7ｖｅctoｒlｅｖel４intｅrruptstｒｕｃtｕｒｅ，atｏtalof.InadditｉonSTＣ89C52ｃanberｅduceｄto０Hzstaticlogiｃoｐｅration，supｐort2sofｔｗareselectaｂlepoｗersaviｎgmｏdｅ.Theidｌeｍode,tｈeCＰUstopswｏrkｉng，RAM，tiｍｅｒ/cｏunｔｅr，serｉalｐoｒtintｅrrupｔ,continuｅｔoworｋｐermit.Thｅoｗeｒ—doｗnｍode，theRＡＭcontentbｅingsaｖed,hasbeｅｎfrozeｎ，ｄisablingalｌoｔherchipfｕnctions,ｕntｉｌｔｈeｎextintｅrrupｔorhardｗarｅｒeset。Maｘiｍｕｍoperａtiｎgrequｅncｙof３５ＭHｚ，6T/１2Toｐｔional。SCMexｐerimｅnｔplatfｏｒmbaｓｅdoｎSTC89Ｃ５2MCＵｄevelopmｅｎtofasoft，combineｄwithhardwarｅ，ｓoftwaredｅsｉｇninKｅｉlCenvironｍｅｎt,incｌudｉｎｇwatｅrlｉgｈts，digitaltｕbedisplaｙandLCDdispｌaymodulｅ,thesimulatioｎsｕccｅｓsｆuｌｌyinProtues,downlｏadtｏｔｈecircuitｂoardｔesｔsucceｓｓful.Toachievewaterlampjumｐdiｓpｌａｙfloｗ,usingｉnｔerrupt６0digitaltubecounｔｉngandLCDｄisplaydiｆｆereｎtｃhaｒacteｒswｉｔhintheｆunｃtiｏn．KＥYWORDS:ＳＴＣmiｃｒｏｃonｔroｌlｅｒ,coｍpreｈenｓｉｖeexｐｅrｉmeｎtａｌboard，sｏｆtwareａｎｄharｄwaｒｅｃomｂｉnｅdwith,anｄtheprograｍdeｖｅlｏpmｅntdｅｓｉｇn目录摘要I目录III前言1第1章系统概述21。1设计题目２１。2系统设计目的和内容２1。２．1设计目的2１。2．2设计内容２1．２.３设计要求31。2．４设计步骤3第2章整体设计方案４２．1开发板整体外观4２。2整板电路ＰＲOＴUEＳ仿真电路４2.3软件功能描述52．4仿真软件PRＯTUES中的效果图７第3章硬件电路设计93．1两位一体共阴数码管93．1。１数码管概述9３。1。2数码管内部结构９３.1．３两位一体共阴数码管和７4LS３7４锁存器接口电路113.2LＣＤ1602液晶123.２.１ＬCD１6０２液晶简介１2３．2.2LＣD1602液晶引脚介绍123.2．３LCD16０2液晶外围接口电路143．３串口通信1４3.3.1串口通讯概述143。３。2MＡX２32接口电路１5第4章软件设计1６4．１程序整体流程图164．2程序清单17第5章调试及故障分析2１５。1焊接准备阶段元器件测试、电路原理图故障分析２15.2电路焊接过程中的故障分析215.3程序编写过程中的故障分析21５。4实物演示效果22结论2４谢辞２５参考文献26附录27前言随着电子技术的发展,单片机在电讯技术、工业控制、汽车自动化、家用电器等领域得到了广泛的应用,而单片机由于其实用性好、可靠性高、便于扩展等特点得到了广泛的应用。为了更好的学习和应用单片机，可以将经常应用到的单片机外围电路集成到一个学习／开发板上以供使用者方便使用。同时应提供常用的移植性较好的模块代码（本设计选用C作为源代码的编写工具)。市场上现存的单片机开发板很多,因此，要求设计尽量能够达到资源丰富、易用性好、设计美观等特点.而ＳTＣ８９C52是STＣ公司生产的一种低功耗、高性能ＣMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flaｓh存储器。ＳＴC8９Ｃ52使用经典的MCS—51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统5１单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8位ＣPU和在系统可编程Flash，使得STC８9C５２为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。本系统是基于ＳＴＣ8９Ｃ52单片机的学习开发板，集成了单片机应用过程中常用到的硬件资源,数码管、LCD显示器、流水灯。为学习和开发单片机产品提供平台。系统概述设计题目基于STC8９C52的实验平台开发设计系统设计目的和内容设计目的利用STC89C52作为微控制器开发一套软、硬件相结合的单片机实验平台。实现对数码管、LCD显示器、流水灯的操作,锻炼学生的设计思维和动手能力，使其具备独立完成设计的能力，也让学生更好的了解课本内容。设计内容电路原理图设计,主要包括集ＬCD显示模块、串口通信模块、数码管显示模块、ＬＥD发光二极管、键盘等接口电路的设计;学习集成电路等芯片的焊接方法与技巧，进行实际元器件的识别,进行电路板焊接；在KｅilＣ环境下，进行软件设计。主要包括流水灯、计数器、定时器、LCＤ字符显示、键盘的控制等功能程序设计；针对所开发的实验板,结合器件选择、原理图设计、硬件焊接、软件编程调试、软硬件联调等方面写出课程设计报告。设计要求完成综合实验平台的电路结构分析，进行模块分解，掌握各部分电路的工作原理;独立完成电路板的焊接，掌握故障排除方法，完成实验平台的硬件设计及开发;结合ＫeilC软件在焊接无误的单片机实验平台上开发出流水灯、LCＤ显示模块，通信模块等程序设计；按照要求撰写课程设计论文。设计步骤先对原理图进行分析根据图示对电路板进行焊接焊接完成后,在pｒotueｓ上连接仿真电路图再根据原理图进行编程序，并在keiｌC上运行,检查是否有误将程序加载在仿真图上运行，截取需要的电路图最后在焊接好的电路板上实验整体设计方案开发板整体外观图２-1开发板外观图整板电路PROＴUES仿真电路图2—２仿真原理图软件功能描述１．KeilＣ5１C5１工具包的整体结构，如图（1)所示,其中ｕVｉsioｎ与Ishell分别是C51ｆoｒWindows和forＤｏs的集成开发环境(IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用ＩDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C5１及Ａ51编译器编译生成目标文件(.ＯBJ）。目标文件可由ＬＩB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(。ABＳ)。ABS文件由OH5１转换成标准的Hex文件，以供调试器dScopｅ５1或tSｃoｐe５１使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如EPROＭ中。使用独立的Keｉl仿真器时,注意事项*仿真器标配11．0５9２MHz的晶振,但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。＊仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。＊仿真芯片的3１脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内RＯＭ，不能使用片外RＯM；但仿真器外引插针中的3１脚并不与仿真芯片的３1脚相连,故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的／ＥA引脚接至低电平)的目标系统中使用.2．ISIＳProｔｕｅｓProｔues软件是英国Labcentｅrelｅcｔronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。Pｒotｅus是世界上著名的EDＡ工具（仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到ＰCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计.迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HＣ１1、PIC10/12/1６/１8/24/30/DｓPIC33、AVR、ARM、8086和MSP4３0等，２010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型.在编译方面，它也支持IＡR、Keil和MATLAB等多种编译支持当前的主流单片机，如51系列、AＶＲ系列、PIC1２系列、ＰIC16系列、PＩC18系列、Z80系列、HC11系列、6８00０系列等.提供软件调试功能。提供丰富的外围接口器件及其仿真。ＲAM,ROＭ,键盘,马达,ＬED,LＣD，ＡD/DA，部分SPI器件,部分IＩC器件。这样很接近实际。在训练学生时，可以选择不同的方案,这样更利于培养学生。提供丰富的虚拟仪器,利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。具有强大的原理图绘制功能在PROTＵES绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件：*．HEX,可以在PＲＯＴＵES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程.ＰROTUES是单片机课堂教学的先进助手。ＰROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。它具有设计灵活,结果、过程的统一的特点.可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中ＰROＴUES也能茯得愈来愈广泛的应用。可实现KeilＣ与Prｏtueｓ连接调试.在已经绘制出了8051驱动原理图的基础上，完整地展示一个Prｏｔｕeｓ与KeilC相结合的仿真过程。硬件设计程序设计仿真实现步骤仿真软件PRＯTＵES中的效果图图2－３仿真效果图1图2—4仿真效果图2图2—5仿真效果图3硬件电路设计3.1两位一体共阴数码管数码管概述LED数码管是由发光二极管构成的,具有显示亮度高、响应速度快的特点.常见的是七段ＬEＤ显示器为“8”字型，该显示器内部有7个条形发光二级管和一个小圆点发光二级管，共计8段，每段对应一个发光二级管。有共阴极和共阳极两种，共阴极发光二极管的阴极连在一起,通常公共阴极接地。当阳极为高电平时发光二级管发光.共阳极发光二极管的阳极连在一起，通常公共阳极接正电压.当阴极为低电平时发光二级管发光。数码管内部结构ｌeｄ数码管(ＬEDSegｍｅnｔDisplays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。ｌed数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点,还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等,ｌed数码管根据LEＤ的接法不同分为共阴和共阳两类,了解LＥD的这些特性，对编程是很重要的,因为不同类型的数码管,除了它们的硬件电路有差异外,编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路,它们的发光原理是一样的,只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝,黄等几种。leｄ数码管广泛用于仪表，时钟，车站,家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度,波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片。

图3－1ＬED数码管引脚定义图3-２10引脚数码管实物图8段ＬED数码管如图3-3所示：图3—38段ＬED数码管结构及外形LＥD数码管通过７个发光二极管亮暗的不同组合可以显示各种数字，另外一个圆的型发光二级管（图3-1（a）中以dp显示）显示小数点。只要为LED数码管提供了段码就可以显示不同的符号和数字.LＥD数码管共计8段。正好是一个字节。习惯上是以“ａ"段对应段码字节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表3—1所示。表3-1段码与字节中各位对应关系代码位D７D6D５D4Ｄ３Ｄ2D１D０显示段dｐgｆeｄcba按照表3—1中的格式,显示各种字符的８段LEＤ数码管的段码如表3—2所示(以共阴极为例）。表3－28段LEＤ数码管段码显示字符段符号十六进制代码dpgfｅdcba共阴极共阳极000１１1１113FＨＣ０Ｈ10００0０１100６ＨF9H201０110１１5BHA4H3010011114FHＢ0H401100110６6H９９H５011０110１6DH92H6011111017DH８2H70000011１07HF8H8011１１1117FＨ80H９01101１116FH90Ｈ两位一体共阴数码管和74LS37４锁存器接口电路图3—4共阴数码管和７4ＬS３7４锁存器接口电路图LCD１602液晶LＣＤ16０2液晶简介工业字符型液晶，能够同时显示１6x02即３2个字符。(1６列2行）16０２液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5Ｘ7或者５X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形(用自定义CGＲAＭ，显示效果也不好）。1602ＬＣＤ是指显示的内容为１6X２,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）.其特性:3。3V或5V工作电压,对比度可调内含复位电路提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器ＤＤRAM内建有192个５Ｘ7点阵的字型的字符发生器CＧROM８个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAMLCD１6０2液晶引脚介绍16０2采用标准的16脚接口，如图3—4所示,其中:图３-5LCD160２液晶引脚图第1脚：VＳS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。第4脚:RS为寄存器选择,高电平１时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：ＲW为读写信号线，高电平(1）时进行读操作，低电平(0）时进行写操作。如表3—3所示:表3-3读写操作选择ＲSR\W寄存器及操作０0指令寄存器写入01忙信号和地址计数器读出10数据寄存器写入１1数据寄存器读出第6脚：E（或EＮ)端为使能(eｎable）端,高电平(1）时读取信息,负跳变时执行指令。第７～１４脚:D０～Ｄ7为8位双向数据端.第15～16脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极.ＬCD１60２液晶外围接口电路图3－6ＬCＤ１6０2液晶外围接口电路3.3串口通信串口通讯概述串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。如图３-5所示：图3—７串口通信串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为０。串行通信按信息的格式可分为异步通信和同步通信两种方式；根据信息传送的方向,串行通信可以分为单工、半双工和全双工3种，如图3—６所示。图３-８串行通信的3种传输形式同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。异步通信中,在异步通信中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送,通过传输线被接收设备逐帧接收.发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步.MAＸ232接口电路图3-9MAX232接口电路软件设计4。1程序整体流程图4.2程序清单#inclｕｄｅ〈reg５2。ｈ＞＃dｅｆineuiｎtｕnsignｅｄint#ｄefineｕcharuｎsignedchaｒsbitｓw2＝P３＾2；sｂiｔsw3=P3^3;sbｉtlｃdrs=P１^6；sbitｌcdrw=P１^7;sbitA０=Ｐ２^5；ｓbiｔＡ１=P２^6；ｓbiｔA2=P２^７；ｓｂitE１=P1^5;ucharcodｅtablｅ[]=｛"wｅlｃomｔochｅck！＂}；uｃharcｏdeｔablｅ1［]={"B１1０50619”}；uｃｈarcodetａblｅ3［］=｛0x3f，0ｘ0６,0ｘ5b,0x4f,0x6６,0x6ｄ,0x７d,0x0７,0x7f，０x6f｝；ucｈａrcoｄetａｂlｅ2［]=｛0ｘ7ｆ,0xbf，0xdf，０ｘef，0xf7，０xfｂ,0xfd，０xfe,0xff,0xff,0x0０，0x０0，0ｘ55，0ｘ５5,0xaａ，０xaa}；ｕnsigｎedcharcouｎｔ，num；ｖoiddｅlaｙ(uｉntxms）｛ｕintｉ,j； for（i=xms；i>0；ｉ—-)ﻩfoｒ(j=110；ｊ>0；j-—）；｝voidwrite_com(uｃhaｒcom）{ｌcdｒs=０;ﻩP0=com； lｃdrw=0；//没有这条语句不行ﻩｄelay（5）； P２=0x40； delaｙ（５）； Ｐ2=0ｘ00；｝voidｗrｉｔe_ｄata(uｃhaｒdatｅ）{lcdrｓ=１；ﻩP０＝ｄate;ﻩｌcdrｗ＝0;/／没有这条语句不行ﻩdｅlay(5）； Ｐ2=0ｘ4０； dｅlay(5）；ﻩP2＝0xff;}voidｌcd_ｉnit（){ write_com(0x38)； writｅ_cｏm(0x０c); write_ｃom(０x06）； wriｔe＿cｏm（0x01);}voiｄliｕshuideｎg(){ ｕcｈaｒｉ;ﻩｗhile(1)ﻩ｛ﻩif(sw2＝＝0） ｛ ｆｏr（ｉ=0;i<3；ｉ＋+) ｛ P2=0xaa; ｄeｌaｙ(500)； P2=０x55； dｅｌaｙ（5００)； P2＝0x０0;ﻩdelａｙ（５00）;ﻩP２=0ｘｆf;ﻩdelａy(500）; }}ﻩif（sw３==0)｛ﻩfoｒ(i=0;ｉ＜16；i+＋） ｛ﻩP２＝ｔabｌe2［ｉ］； delay（50０)；ﻩ｝ }P2=０xff； ｝｝voidyejiｎg（）{lｃd_iｎit()； wriｔe＿com（0x80);ﻩfor（ｎｕm=０；ｎum〈１6;num++)ﻩ{ﻩwｒiｔe_data(ｔablｅ[num]）;ﻩdelay（5）；ﻩ｝ﻩwriｔe_com（0x80+0ｘ40）；ﻩfor(num＝0;num〈９；num＋＋)ﻩ｛ ｗｒite_data（ｔable1［nｕｍ］)；ﻩｄelａy(5)； }ﻩwhile(1);｝ｖoidｄisplａｙ(unsignｅｄｃharｃｏunt){Ａ０=0； A１=0；ﻩA2=0；ﻩE1＝１；ﻩP0＝tａble３［cｏuｎｔ%10]；ﻩdelaｙ(１00）；ﻩA0＝1； A１=0；ﻩA2=０; Ｅ1=1; P0＝ｔaｂle3［ｃｏuｎｔ/１0]；ﻩdｅlay(１00)；}vｏidiｎit（）｛TMOＤ=0ｘ0１； TH0＝（６5536—５0００0）/２56;//赋初值 TL0=(65536—500０0）%２５6； EA=1；／／开总中断 ＥT０=1; TＲ0=1;}ｖoidT0_timｅ()ｉntｅrrupｔ１｛TH0=（655３6－５000０）／２5６;//赋初值 TL0=（65536－5０000)％2５6；}ｖoiｄｓｈumaguan(）{ ｉｎit();ﻩP0=0xfｆ；ﻩfｏｒ(coｕｎt=0；ｃｏｕnt<60;coｕnｔ++) ｛ dｉsｐlaｙ（ｃount）；ﻩｄeｌaｙ（５0０)；｝}ｖoｉｄmain(）{while(１)｛ﻩｓｗiｔch（P3）{casｅ0xfｂ:yｅｊｉｎg（）；ｂreak； case０xf7:shuｍaguan（)；ｂreａk;ﻩcａse0xｅｆ:lｉｕshuideng（）；bｒeak； case０ｘdf:;breａk；ﻩ}｝｝调试及故障分析5。１焊接准备阶段元器件测试、电路原理图故障分析检测各器件是否完好，包括二极管、数码管、单片机、LED、电容等将一定值的器件摆放在应在的位置按照所给的电路图正确焊接利用万用表进行测试，找到短路、短路的地方进行修改5.２电路焊接过程中的故障分析焊接过程中焊接不完善，导致断路，不能导通电容、LED正负极接反，导致灯不会亮，也影响整体电路芯片插槽接反，将导致整体电路不能执行功能焊接过程中造成短路，将导致整体电路不能执行功能将电阻排接反，也不能得到预期的效果5.３程序编写过程中的故障分析在编写程序的时候，总会出现一些这样那样的错误，例如：在编写完成后,不能完成预期的功能,那么就需要对其进一步的修改直到可以实现功能为止,完成后，流水灯不会亮，经过检查后，原来是设置值的时候没有设置对。5.4实物演示效果图5-1液晶显示效果图图５—２流水灯效果显示图5—3数码管效果显示１图５—3数码管效果显示2结论这次的课程设计，虽然时间不长，但是却学到了很多东西。首先，我们花费了一天的时间对电路板进行焊接,焊接的过程中也会出现一些不必要的错误，例如:把器件的位置焊接错误,但是经过检测还是可以发现的。并且学到在焊接的时候团队合作是必要的,只有调动几个人的积极性，共同参与，才能更好的完成任务。因此在我们的配合下很快就完成了任务,并且一次性的通过，没有错误，虽然焊接的不是很美观。通过对电路板的焊接，我学到了干什么事都要认真,只要认真做，没有什么事是做不好的,并且不会出现太多的错误,还有就是团队合作的重要性,只有合作,才能双赢,这是自古不变的真理。接下来的工作就是按照原理图进行编程了，刚开始的时候,什么也不会写，感觉无从下手。但是，在经过共同的努力、讨论下终于找到思路，进行编程，可是在编写完成后，不能实现预期的功能,最后在经过不断的修改、实验下，可以运行了.通过编程，对课本的内容更加的了解，尤其对其流水灯的控制，中断、定时的设置。也对单片机更加的了解,对STC系列的单片机的各个端口更加的熟练,清楚的知道每个端口的功能、作用等.在此过程中,也了解到万事开头难，因为在开始的时候总是不知道该怎样做,只要开一个头,其余的就好做了，很快就可以顺利的结束。就像这次的编程，在刚开始的时候无从下手,但是一旦开一个头，以后的就水到渠成了。总之,这次的单片机实习，我学到了许多的东西,有许多是课本上不能学到的。首先，学到了团队合作的重要性，在面对问题时,同时发动几个人的大脑会更快的解决问题，在合作中学会吸取经验，虚心的接受别人的建议，向他人学习自己欠缺的、自己不懂的;其次,在实习中独立思考也是必要的，在过程中,少不了自己的独立思考，也只有自己会独立思考了。才能更好的融会贯通;最后，了解到实践是检验真理的唯一标准，光靠理论是不行的,只有多实践，才能好的理解，练习我们的动手能力，在以后的学习和生活中都是很有帮助的。谢辞本次实习在舒老师和李的悉心指导下完成的。两位老师在炎热的夏天亲临，为我指导、讲解,为我们检测电路等工作,在此对两位老师表示衷心的感谢。在实习过程中，老师也为我们讲解了许多我们不理解的内容,给我深刻的印象，同时在这里也感谢老师给了我们实习的机会,我们能在实习中学到很多有用的东西.我也要感谢同组的同学,在他们的帮助下，才能顺利的完成这次的实习，也了解到团队的重要性.在这里再次对两位老师和同组的同学表示感谢。参考文献树立.张俊亮曹旭东等编单片机原理及应用［M］。北京:电子工业出版社，2０12杨居义。单片机课程设计指导．清华大学出版社，2009。９李蒙。毛建东编单片机原理及应用[M］。北京：中国轻工业出版社,20１0楼然苗.51系列单片机设计实例.北京航天航空大学出版社，2０03.3唐继贤。５1单片机工程应用实例。北京航天航空大学出版社,2009。1马忠梅．单片机的C语言应用程序设计.北京航天航空大学出版社，1999李勋。单片机使用教程.北京航天航空大学出版社，2000附录名称数量单片机STC89C5240C—PDIP４01ＭAＸ202１7４HC37３2７4HC13８1发光二级管9开关１按键5电阻470欧１9电阻10Ｋ5电阻８。2K1两位一体共阴数码管1晶振1无相电容13有相电容２NＰＮ三极管1排阻１00欧1排阻5.1Ｋ1二极管１编号单片机课程设计（级）题目：基于单片机智能红外遥控小车的设计学院：物理与机电工程学院专业:电子信息科学与技术作者姓名：指导教师：职称：副教授完成日期：2０年1月6日基于单片机智能红外遥控小车的设计摘

要本次设计的简易智能小车,采用ＳTＣ８9C５2RC单片机作为小车的检测和控制核心；采用红外线遥控远程人为控制小车行驶状态;采用ＳM41０5Ｗ80U3显示小车处于自动行驶还是遥控行驶；可以实现小车的前进、后退、左转、右转、停止运动。

关键词：STC89C52RC;红外遥控1

前

言

本设计能实现对小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高,可满足对系统的各项要求.本设计采用MCS－５1系列中的ＳＴC89C５２RＣ单片机。以STC８9Ｃ52ＲＣ为控制核心，使用红外遥控对小车的前进、后退、左转、右转、停止运动进行实时的控制。

本次设计主要内容是基于ＳTＣ８9Ｃ52RＣ设计一部智能小车,小车能够实现自动前进，和红外遥控的智能小车控制系统,包括了对驱动电路，红外通讯等的探索和研究。

２

方案设计与论证

2.1

遥控方案的选择

由于属于小范围内遥控，小车在小范围内行驶，为了减少设计成本,增加便利性，所以采用常用的家用电视红外遥控器作为红外遥控发射部分，只需在小车上加装红外接收装置即可.定义遥控器的上一曲键为左转键，暂停键为右转键,下一曲键为停止键，CH健为前进键,音量增大键为后退键,实现小车行驶的基本控制。

红外遥控系统的组成如图2。１所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、ＬED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。图2．1红外流程图

2。２

遥控对小车的控制

切换到红外遥控功能,对小车的前进、后退、左转、右转、停止运动实现实时控制,具体如下所述：（1）前进是左右两个电机同时顺时针旋转,实现小车的前进;(2）后退是左右两个电机同时逆时针旋转,实现小车的后退;（3）停止是左右两个电机同时停止旋转,实现小车的停止；（4）右转是右电机逆时针旋转和左电机顺时针旋转同时工作，实现小车的右转；(5)左转是左电机逆时针旋转和右电机顺时针旋转同时工作,实现小车的左转；

实现不同的运动方式，是通过PWM信号对Ｌ293Ｄ芯片中的H桥进行控制。电桥一端接电源，另一端接了一个三极管.三极管导通时，电桥通过三极管接地，电机电枢中有电流通过;三极管截止时，电桥浮空，电机电枢中没有电流通过。系统通过电桥的输出端为转向电机供电。通过对继电器开闭的控制即可控制电机的开断和转速方向进而达到控制玩具车前行与倒车的目的。2。3系统原理图系统原理图如图２.2所示：ＬED显示模块接Ｐ1。1—1.7口;红外遥控接P3。２口;看门狗定时器接2.7口：电机控制接P0．0-0.3口；蜂鸣器接Ｐ0．７口;功能切换键接P3.4口。起停运动L起停运动L293D驱动STC89C52RCLED显示红外遥控LED显示红外遥控复位电路光电隔离复位电路光电隔离图2．2系统框图3

硬件设计

3．18９C5２单片机硬件结构

8９C５2单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/Ｏ口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

３.2

最小应用系统设计

３.2。1最小系统用８9Ｃ52单片机进行构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3。1所示。由于集成度的限制,最小系统只能用作一些最小的控制单元。但也拥有一些有点：

(１）

有可供用户使用的大量I/O口线。

（2）

内部存储器容量有限。

(3）

应用系统开发具有特殊性。图3.1最小系统电路图３．2。2烧写接口电路

RST置高电平,然后向单片机串行发送编程命令。P1。７（SCK)输入移位脉冲，Ｐ1。6（MISO）串行输出,Ｐ1.5（MOＳI)串行输入。被烧写的单片机一定是最小系统（单片机已经接好电源，晶振，可以运行）。如图３。２烧写接口电路。图3．２烧录程序电路图3．2．3

PWM脉宽调速

本设计调速采用PWM控制,选用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和四个续流二极管组成的桥式电路.图3.3为双极式H型可逆PWＭ变换器的电路原理图.

4个电力晶体管的基极驱动电压分为两组。VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电路中Ｕb1=Ｕb4;VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ub2=Ｕb3＝—Ub1。

双极式PWM变换器的优点如下:（1）电流一定连续；

(2)可使电动机在四象限中运行;

（３）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；

(4）低速时，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通；

（5)低速平稳性好，调速范围可达２0０00左右。图3.3ＰWM驱动电路图3．２.4电源的设计

本设计的电源为车载电源.为保证电源工作可靠,单片机系统与动力伺服系统的电源采用了大功率、大容量的蓄电池；而传感器的工作电源则采用了小巧轻便的干电池。３。3

红外线遥控电路

方便起见,本设计直接采用电视遥控器作为红外遥控的发射器，只需在小车上加装红外接收装置即可

红外接收器的电路图如图3．4所示：图3.４红外线遥控电路３.4

显示电路设计本设计中用一片1位七段数码管SＭ4105W80U3作显示器，显示数字。

七段数码管SM4105W８０U3中的a﹑ｂ﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp分别连接在单片机的P2。1—P２.７,分别控制各段码，与单片机的连接如图3。5所示。图3。5显示电路图４

软件设计

4。１

设计流程

一个智能化的系统，软件设计必不可少，软件设计是更具系统需求，通过编程语言控制单片机的行为，实现智能控制。

模块化的程序设计有以下有点:（1)单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；

（2）模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用;（3)模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。

本系统软件采用模块化结构，由主程序﹑中断子程序显示子程序﹑算法子程序、遥控子程序构成。

本次设计采用的即是模块化的软件编程，各程序功能清晰、明确.软件流程图如图4。1所示：NY结束自动行驶遥控行驶遥控功能选择开始开始NY结束自动行驶遥控行驶遥控功能选择开始开始图4.1流程图4。2

软件抗干扰技术提高小车智能控制的可靠性,仅靠硬件抗干扰是不够的,需要进一步借助于软件抗干扰技术来克服某些干扰。在单片机控制系统中，如能正确的采用软件抗干扰技术，与硬件干扰措施构成双道抗干扰防线，无疑为了将大大提高控制系统的可靠性。经常采用的软件抗干扰技术是数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。4。3

程序设计

软件设计采用模块化设计，思路清晰，也便于查找问题。红外遥控键位对应子程序流程图如图4。2所示开始开始开始采集红外遥控数据NY采集红外遥控数据NY延时等待延时等待判地址码判地址码是否相同进行键进行键位对应结束结束图4.2红外遥控流程图5不足与展望本次设计的总体效果不是很好,控制灵敏性较差，寻迹和避障功能没有很好的实现。因此要设计具有优良的调速特性,调速平滑，方便使用，控制精确，转动灵敏，可实现频繁的无极快速起动、制动和转动,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求.为此,设计制造高性能、高可靠性的智能小车控制系统有着十分重要的现实意义。6设计心得经过这次课程设计我感受颇多,在正式进行设计之前，我参考了一些网上的资料，通过对这些设计方案来开拓自己的思路，最后终于有了自己的思路。此次课程设计不仅是对前面所学单片机技术和运动控制理论的一种检验,更是对所学知识大融合,站在新的高度看待新的问题，而且也是对自己运用所学知识的能力的一种提高.通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺,自己要学习的东西还太多。以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低.通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累的过程。参考文献［1]张毅刚，喜元.原理与应用设计［M］.北京：北京市海淀区四季青印刷厂，2010。［2]张毅刚.新编MＣＳ-5１单片机运用设计［M］。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，２0０３.［3]张义和，敏男，宏昌，长春．例说５1单片机(c语言版)[Ｍ］。北京：人民邮电出版社，200９.[４］马忠梅籍顺心张凯马岩.单片机的C语言应用程序设计[Ｍ］.北京：北京航空航天大学,２010。[５］ＳamsｕngEｌｅctronics。S3Ｃ4４ＢＯXRｉscmｉcｒoｃoｎtｒoｌleｒARＭinstructiｏｎｓheet．2002.［6]郭天祥．《５1单片机C语言教程》[M]。子工业出版社，2005年7月．[7］丁元杰.《单片微机原理及应用》[M]，械工业出版社,２005年7月.［8]楼然苗，光。《单片机课程设计指导》［Ｍ]．京:北京航空航天大学出版社，200７。附录1实物图２源程序清单＃include〈ＲEGX52.H〉＃ｉｎclｕｄe<ｉｎｔriｎs.h>sbitLefｔLed=P2^0；sbｉtRiｇｈtLｅd=P0^7;ｓbｉｔFoｎtＬled=Ｐ1^7；sbiｔＬeftIR=P3^5；ｓbｉtRｉｇhtIR=P3＾６;ｓｂiｔFｏｎtIR=P３^7；sbitM１A=Ｐ0^0；sbitM1B=P0＾1；sbitM2A=P0^2;ｓbitM２Ｂ=P０^3;