紅外遙控賽車軟件算法設計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言2</b></p><p>　　1.1紅外遙控技術(shù)背景2</p><p>　　2 總體設計方案4</p><p>　　2.1 方案：紅外遙控控制小車4</p><p>　　3 N

2、ECUpd6121G紅外遙控系統(tǒng)5</p><p>　　3.1 NECUpd6121G5</p><p>　　3.2 簡單發(fā)射電路5</p><p>　　3.3 發(fā)射編碼及信號波形6</p><p>　　4 AT89S52單片機11</p><p>　　4.1 AT89S52單片機11</p>

3、<p>　　5 L298N驅(qū)動模塊16</p><p>　　5.11 L298N驅(qū)動模塊說明16</p><p>　　5.2 L298芯片驅(qū)動參數(shù)16</p><p>　　5.3 功能簡圖16</p><p>　　6 遙控賽車系統(tǒng)框圖及電路設計19</p><p>　　6.1系統(tǒng)框圖及電路設計

4、19</p><p>　　7紅外遙控賽車程序設計20</p><p>　　7.1紅外信號解碼設計框圖20</p><p>　　7.2 紅外接收軟件設計22</p><p><b>　　結(jié) 束 語24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></

5、p><p>　　附錄一：電路原理圖26</p><p>　　附錄二：賽車實物圖27</p><p>　　附錄三：程序清單28</p><p>　　紅外遙控賽車軟件算法設計</p><p>　　摘要:通過對設計要求的認真分析和研究，拿出了幾種可行方案，最終選定一個最佳方案。該方案是采用先進的單片機技術(shù)實現(xiàn)遙控，采用模塊

6、化設計，主要分為兩個模塊：紅外遙控模塊和L298電機驅(qū)動模塊。紅外發(fā)射模塊中通過Upd6121G紅外遙控器發(fā)射管對單片機發(fā)射信號，紅外接收模塊中的單片機受紅外接收管接收的信號控制。文章詳細的討論了實現(xiàn)上述紅外遙控過程其工作原理和軟件設計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：遙控器 紅外發(fā)射 紅外接收 單片機</p><p><b>　　1 引 言</b></p>

7、;<p>　　1.1紅外遙控技術(shù)背景</p><p>　　紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被諸多電子設備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應用到計算機系統(tǒng)中。</p><p>　　60年代初，一些發(fā)達國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，單由于受當時技術(shù)條件限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢，70年代末，隨著大規(guī)模集成電

8、路和計算機技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)得到快速發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)理了從有線到無限的超聲波，從振動子到紅外線，再到使用總線的微機紅外遙控這樣幾個階段。無論采用何種方式，準確無誤傳輸新信號，最終達到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動作。較為理想的是光控方式，逐漸

9、采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，成為當今時代的主流。</p><p>　　由于紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強弱進行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸說，后一種方法

10、更好，這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控所采用的方法。由于紅外線的波長遠小于無線電波的波長，因此在采用紅外遙控方式時，不會干擾其他電器的正常工作，也不會影響臨近的無線電設備。</p><p>　　紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應的電信號，再送后置放大器。</p><p>

11、;<b>　　圖1 紅外發(fā)射框圖</b></p><p>　　發(fā)射器一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號。</p><p><b>　　圖2紅外接收框圖&l

12、t;/b></p><p>　　接收器一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路(機構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制。 1.2單片機</p><p>

13、　　單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。</p><p>　　以單片機為核心的控制系統(tǒng)，因為其實時控制功能強，可靠性高，

14、實用性強，應用范圍廣等優(yōu)點，得到了極為廣泛的應用。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中紅外遙控就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。因此了解單片機知識，掌握單片機的應用技術(shù)具有重大的意義。它的理論性和實踐性都很強，我們在理論課學習中主要學習單片機的基本

15、構(gòu)造，各部分的工作原理以及指令系統(tǒng)，然而，光是理論的學習是遠遠不夠的，最重要的是把理論和實踐相結(jié)合。</p><p>　　所以此次實習，通過設計一個基于AT89S52單片機的遙控器設計，以增進對單片機電路的感性認識，加深對理論方面的理解和鞏固，了解和掌握軟硬件設計過程、方法及實現(xiàn)，增強自己的動手和實踐能力，為以后在工作和學習中，設計和實現(xiàn)應用系統(tǒng)打下良好基礎。</p><p><b&

16、gt;　　2 總體設計方案</b></p><p>　　根據(jù)任務書的要求，利用無線發(fā)射無線接收遠程控制單片機從而控制小車運行，可以擬定以下方案。</p><p>　　2.1 方案：紅外遙控控制小車</p><p>　　在不需要多電路的應用場合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用昂貴的專用編譯碼器，因此成本低。以NEC的

17、Upd6121G遙控器為例小巧便攜成本低廉且功耗小，一顆銀鋅紐扣電池可使用半年之久。故實用性強。</p><p><b>　　紅外發(fā)射部分</b></p><p><b>　　圖3紅外發(fā)射框圖</b></p><p>　　可以直接產(chǎn)生一個控制功能的震蕩電路頻率，再通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。由SM0038紅外接收芯片進行解

18、碼輸出TTL電平信號，單片機接收到紅外指令根據(jù)程序控制L298N電機驅(qū)動模塊進而控制小車運行。</p><p><b>　　紅外接收部分</b></p><p><b>　　圖4 紅外接收框圖</b></p><p>　　3 NECUpd6121G紅外遙控系統(tǒng)</p><p>　　3.1 NECUp

19、d6121G</p><p>　　日本電氣股份有限公司（日文：日本電気株式會社，英文：NEC Corporation，Nippon Electric Company, Limited的簡稱）簡稱日本電氣或日電或NEC，是一家跨國信息技術(shù)公司，總部位于日本東京港區(qū)。NEC為商業(yè)企業(yè)、通信服務以及政府提供信息技術(shù)（IT）和網(wǎng)絡產(chǎn)品。它的經(jīng)營范圍主要分成三個部分：IT解決方案、網(wǎng)絡解決方案和電子設備。</p>

20、;<p>　　采用Upd6121G編碼協(xié)議的紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。</p><p>　　通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和

21、接收兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路，如圖5所示。</p><p>　　L 發(fā)射端 接收端 </p><p>　　圖5 紅外遙控系統(tǒng)框圖</p><p>　　3.2

22、 簡單發(fā)射電路</p><p>　　紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm，發(fā)射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線.盡管肉眼看不到這種光線，但利用紅外線發(fā)送和接收裝置卻可以發(fā)送和接收紅外線信號，實施紅外線通訊。利用紅外線通訊無需連線，只需將兩設備的紅外線裝置對正即可傳輸數(shù)據(jù)。紅外線通訊方向性很強，適用于近距離的無線傳輸。完整的紅外遙控器電路主要由：集成發(fā)

23、射芯片、晶體振蕩器、紅外線發(fā)射管、推動晶體三極管、導電橡膠等組成，如圖6所示。</p><p>　　圖6 最簡單的紅外發(fā)射接收電路</p><p>　　3.3 發(fā)射編碼及信號波形</p><p>　　遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。

24、當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：</p><p>　　采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 0.565ms、間隔 0.56ms、周期為 1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為 0.565ms、間隔 1.685ms、周期為 2.25ms的組合表示二進制的“1”，如圖7所示。</p><p>　　圖7 遙控碼的0和1波形圖</p

25、><p>　　上述“0”和“1”組成的 32 位二進制碼經(jīng) 38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。</p><p>　　UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制 01H；后 16 位為 8

26、 位操作碼（功能碼）及其反碼，如圖8所示。</p><p>　　圖8 遙控信號發(fā)射編碼</p><p>　　遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32 位二進制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在 58.5～76.5ms之間，圖9為發(fā)射波形圖。</p><p>　　圖9 一幀完整波形圖</p&g

27、t;<p>　　當按鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，如圖06所示將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結(jié)果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms~18ms）高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。</p><p><b>　　圖10 紅外編碼圖</b></p

28、><p>　　如果鍵按下超過108ms仍未松開時，如圖07所示每隔108ms輸出一幀9ms載波+2.25ms關(guān)斷+0.56ms載波的信號，直至釋放接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）代碼格式，這種連發(fā)代碼常用于電視遙控器長按連續(xù)增加音量等功能。</p><p>　　圖11 長按按鍵的紅外波形圖</p><p>　　注：代碼寬度算法： </p><p>　

29、　16 位地址碼的最短寬度：1.12×16=18ms 16 位地址碼的最長寬度：2.24ms×16=36ms易知 8 位數(shù)據(jù)代碼及其 8 位反代碼的寬度和不變：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms ∴32 位代碼的寬度為（18ms+27ms）~(36ms+27ms) </p><p>　　1． 解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以

30、 0.56ms 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為 0.56ms,“1”為 1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從 0.56ms 低電平過后，開始延時，0.56ms 以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比 0.56ms 長些，但又不能超過 1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms

31、 最為可靠，一般取 0.84ms 左右均可。 </p><p>　　2． 根據(jù)碼的格式，應該等待 9ms 的起始碼和 4.5ms 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 </p><p>　　3.4 紅外接收解碼系統(tǒng)</p><p>　　紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并輸出可以讓單片機識別的TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復雜程

32、度和電路的設計工作。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭SM0038，外觀及紅外接收電路如圖08所示。SM0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。SM0038 為直立側(cè)面收光型。三個管腳分別是地、＋5 V 電源、解調(diào)信號輸出端。</p><p>　　圖12 SM0038引腳圖和原理圖

33、</p><p>　　SM0038接收紅外信號頻率為38 kHz,周期約26 μs，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信號。　TTL電平信號被利用的最多是因為通常數(shù)據(jù)表示采用二進制規(guī)定，+5V等價于邏輯“1”，0V等價于邏輯“0”，這被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設備內(nèi)部各部分之間通信的標準技術(shù)。經(jīng)過SM0038調(diào)解后的波形由OUT輸入單片機的P33口

34、，單片機識別后得到TTL 電平的編碼信號，對其信號進行解碼翻譯，以脈寬為 0.565ms、間隔 0.56ms、周期為 1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為 0.565ms、間隔 1.685ms、周期為 2.25ms的組合表示二進制的“1”。這樣就得出了一連串的數(shù)據(jù)，再根據(jù)編碼程序?qū)?shù)據(jù)賦予的含義，就可以完整的接收和翻譯出所要實現(xiàn)的功能，如圖13所示。</p><p><b>　　a</

35、b></p><p><b>　　b</b></p><p>　　圖13 一幀SM0038調(diào)解后的波形</p><p>　　4 AT89S52單片機</p><p>　　4.1 AT89S52單片機</p><p>　　本次設計所使用的單片機是Atmel公司的AT89S52芯片，AT89S

36、52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM

37、，32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。</p><p>　　AT89S52

38、的引腳圖如圖14所示：</p><p>　　圖14 AT89S52引腳圖</p><p>　　AT89S52單片機引腳注釋：</p><p>　　VCC : 電源 GND: 地</p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外

39、部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用

40、時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @D

41、PTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高

42、，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p>　　RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DI

43、SRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。</p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。</p><p>　　在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲

44、器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。</p><p>　　PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外

45、部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>

46、;　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　4.2 時鐘電路</b></p><p>　　單片機的時鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成，其振蕩電路由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容組成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。分頻電路用于把振蕩脈沖分頻，以的到所需要的時鐘信號。</p><p><b>　　圖15 晶振電路<

47、;/b></p><p>　　振蕩電路如圖11所示：其輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容，石英晶體為一感性原件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩的相移條件，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率, 一般晶體可在1.2～12 MHz之間任選, 電容C1、 C2可在5～30 pF之間選擇, 電容的大小對振

48、蕩頻率有微小的影響, 可起頻率微調(diào)作用。 </p><p>　　振蕩脈沖經(jīng)二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號，時鐘信號經(jīng)過三分頻產(chǎn)生ALE信號，ALE信號用于控制把P0口的低8位地址送入鎖存器鎖起來，以實現(xiàn)低地址和數(shù)據(jù)的分時傳送，ALE還可作為外部時鐘或外部脈沖使用。時鐘信號經(jīng)六分頻得到機器周期信號。</p><p><b>　　4.3 中斷系統(tǒng)</b></p>

49、<p><b>　　A 中斷的概念</b></p><p>　　當CPU與外設交換信息時，由于外設的速度比較慢，若用查詢的方式，則CPU就要浪費很多時間去等待外設。這樣就存在一個快速的CPU與慢速的外設之間的矛盾。為了解決這個問題，就發(fā)展了中斷的概念。</p><p>　　CPU正在處理某一程序時，發(fā)生了另一突發(fā)事件請求CPU迅速去處理(中斷發(fā)生)；CPU

50、暫時停止當前的工作，轉(zhuǎn)到需要處理的中斷源的服務程序的入口(中斷響應)，一般在入口處執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)去處理中斷事件(中斷服務)；待CPU將中斷事件處理完畢后，再回到原來程序被中斷的地方繼續(xù)處理執(zhí)行程序(中斷返回)，這一處理過程稱為中斷。</p><p>　　51單片機的中斷系統(tǒng)提供5個中斷源：外部中斷0和外部中斷1，定時/計數(shù)器(T0)和(T1)的溢出中斷，串行接口的接收和發(fā)送中斷。本程序中只用到了外部中斷1。&l

51、t;/p><p><b>　　B 中斷控制</b></p><p>　　1 中斷允許寄存器IE(A8H)</p><p>　　CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器(IE)控制的。IE各位的定義如表1所示：</p><p>　　表1中斷允許寄存器IE：</p><p>

52、　　EA——中斷允許總控制位</p><p>　　EA＝0——中斷總禁止，禁止所有中斷</p><p>　　EA＝1——中斷總允許，總允許后中斷的禁止或允許由各中斷源的中斷允許控制位設置。</p><p>　　EX0和EX1——外部中斷允許控制位</p><p>　　EX0（EX1）＝0——禁止外部中斷</p><p>

53、;　　ET0和ET1——定時器/計數(shù)器中斷允許控制位</p><p>　　ET0（ET1）＝0——禁止定時器/計數(shù)器中斷</p><p>　　ET0（ET1）＝1——允許定時器/計數(shù)器中斷</p><p>　　ES——串行中斷允許控制位</p><p>　　ES=0——禁止串行中斷</p><p>　　ES=1——允許

54、串行中斷</p><p>　　2中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）</p><p>　　各中斷的優(yōu)先級通過中斷優(yōu)先級控制寄存器IP來設定，其未定義及位地址如表2所示： </p><p>　　表2中斷優(yōu)先級控制寄存器：</p><p>　　PX0——外部中斷0優(yōu)先級設定位；</p><p>　　P

55、T0——定時中斷0優(yōu)先級設定位；</p><p>　　PX1——外部中斷1優(yōu)先級設定位；</p><p>　　PT1——定時中斷1優(yōu)先級設定位； </p><p>　　PS——串行中斷優(yōu)先級設定位。</p><p>　　3定時器控制寄存器（TCON）</p><p>　　該寄存器用于保存外部中斷請求以及定時器的計數(shù)溢出

56、。進行字節(jié)操作時，寄存器地址為88H。按位操作時，各位的地址為88H～8FH。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如表3所示：</p><p>　　表3定時器控制寄存器：</p><p>　　IE0和IE1——外中斷請求標志位。當CPU采樣到 INT0（或INT1）端出現(xiàn)有效中斷請求時，IE0（IE1）位由硬件置“1”。 當中斷響應完成轉(zhuǎn)向中斷服務程序時，由硬件把IE0（或IE1）清零。</p&

57、gt;<p>　　TR0 和TR1——定時器運行控制位：</p><p>　　TR0 （TR1 ）＝0——定時器/計數(shù)器不工作</p><p>　　TR0 （TR1 ）＝1——定時器/計數(shù)器開始工作</p><p>　　TF0和TF1——計數(shù)溢出標志位。當計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)溢出時，相應的溢出標位</p><p>　　硬件置“1”。

58、并自動產(chǎn)生定時中斷請求。</p><p>　　5 L298N驅(qū)動模塊</p><p>　　5.11 L298N驅(qū)動模塊說明</p><p>　　L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機，可以直接驅(qū)動兩路3-30V直流電機，并提供了5V輸出接口，可以給5V單片機電路系統(tǒng)

59、供電,支持3.3VMCU控制，可以方便的控制直流電機速度和方向，也可以控制2相步進電機如圖16所示。</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　圖16 L298控制電路</p><p>　　5.2 L298芯片驅(qū)動參數(shù)</p><p>　　1.驅(qū)動芯片：全新原裝L298N雙H橋驅(qū)動芯片</p&

60、gt;<p>　　2.驅(qū)動部分端子供電范圍VMS：＋5V～＋30 V</p><p>　　3.驅(qū)動部分峰值電流Io：2 A</p><p>　　4.邏輯部分端子供電范圍Vss：3.3-5.5 V</p><p>　　5.邏輯部分工作電流范圍:0～47 mA</p><p>　　6.控制信號輸入電壓范圍：高電平4.5-5.5V 低

61、電平0 V</p><p>　　7.最大功耗：20 W</p><p>　　8.存儲溫度：－25℃～＋130℃</p><p>　　9.驅(qū)動板尺寸:55 mm*49mm*33mm</p><p>　　10.驅(qū)動板重量：46 g</p><p>　　11.其他功能：控制方向指示燈、電源指示，電流檢測，邏輯部分板內(nèi)取電接口

62、。</p><p><b>　　5.3 功能簡圖</b></p><p>　　模塊提供4輸入或者6輸入單片機信號，用跳線帽靈活選擇，支持PWM調(diào)速，支持3.3V單片機，板載上拉電阻，完美解決51單片機IO口驅(qū)動能力不夠的問題。</p><p>　　模塊接線方法：IN1-IN4接單片機， ENA,ENB可以用跳線帽選擇直接接高電平或者用單片機控制

63、，IN1-IN4提供4個跳線帽選擇是否接上10K的上拉電阻，OUT1-OUT2接直流電機1，OUT3-OUT4接電機2，VCC，GND分別接電池盒正負極，當VCC電壓大于6V時，+5為輸出，可以方便給5V的單片機供電，當VCC電壓小于6V時，需拔掉5V_EN跳線帽，外部給+5提供一個5V電壓保證298N芯片的正常工作。</p><p>　　VCC:理論上可以最高輸入46V，但是理論上L298N芯片的最高功率只有2

64、5W，在50V最高工作電壓時，電流不應超過 0.5A，實際模塊上有7805芯片給單片機提供5V，7805的正向工作電壓不應超過28V，所以模塊VCC理論最大工作電壓不應超過28V，實際建議不應該超過24V，在24V工作電壓下，單個電機的電流不應超過1A，2個電機同時使用單個電機的電流不應超過0.5 A;</p><p>　　VCC輸入多少V，完全取決于電機的額定電壓，OUT的高電平電壓等于VCC，低電平電壓等于0

65、V，本公司的減速電機額定電壓一般6V，建議VCC用6V的電源，履帶車額定電壓為5-9V，建議7.2V供電。</p><p>　　GND:接地，這個要注意的是，如果和單片機板以及其他系統(tǒng)連一起的時候，整個系統(tǒng)的GND要連一起，如果不連一起，電壓就沒有一個參考電平，無法進行正?？刂啤?lt;/p><p>　　+5：5V輸出，模塊板載7805，可以方便給單片機以及其他需要5V的系統(tǒng)供電，前提是VCC

66、接大于6V電壓的時候，+5 端才有5V輸出，如果VCC小于6V，需要拔掉5V_EN跳線帽， +5端輸入一個3.3V-5V的電壓，因為L298N邏輯部分需要供電。</p><p>　　IN1-IN4：接單片機IO口，高低電平分別對應OUT1-OUT4的高低電平;</p><p>　　OUT1-OUT4:OUT1、OUT2接電機1，OUT3、OUT4接電機2，OUT1和OUT2有電壓差即一個為

67、高一個為低電機才轉(zhuǎn)；</p><p>　　ENA：OUT1-OUT2的使能端，高電平有效，低電平禁止,跳線帽接上默認ENA為高電平，一般不用管，如果需要PWM調(diào)速，就需要拔掉跳線帽，ENA接單片機IO口；</p><p>　　ENB：OUT3-OUT4的使能端，高電平有效，跳線帽接上默認 ENA為高電平，一般不用管，如果需要PWM調(diào)速，就需要拔掉跳線帽，ENB接單片機IO口；</p&

68、gt;<p>　　R1-R4：跳線帽接上，IN1-IN4端加了10K的上拉電阻，跳線帽拔掉，無上拉電阻；</p><p>　　OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。表1是L298N功能邏輯圖。由表1可知EnA為低電平時，輸入電平對電機控制起作用，當EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電

69、機正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。下圖為L298N控制邏輯表</p><p>　　表4 L298N控制邏輯表：</p><p>　　6 遙控賽車系統(tǒng)框圖及電路設計</p><p>　　6.1系統(tǒng)框圖及電路設計</p><p>　　遙控接收單元由單片機最小系統(tǒng)和紅外接收器、控制對象電路等組成，接收控制器由一個AT89S52芯片

70、作為控制中心,與接收電路和各自的控制電路共同構(gòu)成。其中接收電路使用一體化紅外接收頭SM0038, SM0038工作頻率為38 kHz,能對收到遙控信號進行放大、檢波、整形、解調(diào),得到TTL 電平的編碼信號,再送給單片機,經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行相關(guān)控制程序</p><p>　　圖18 紅外遙控賽車系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖19 遙控賽車控制電路圖</p><p>　

71、　7紅外遙控賽車程序設計 </p><p>　　7.1紅外信號解碼設計框圖</p><p>　　程序開始是對單片機進行初始化設置，循環(huán)掃描判斷是否有鍵按下，對SM0038所發(fā)出的TTL電平進行解碼，遙控信號解碼程序流程圖如圖20所示。</p><p><b>　　圖20 程序框圖</b></p><p>　　7.

72、2 紅外接收軟件設計</p><p>　　//==中斷讀取紅外鍵值程序=========================</p><p>　　voidint0(void) interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char j,k,N=0;</p>

73、<p>　　IRdelay(15);</p><p>　　if (IRIN==1) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>

74、　　//確認IR信號出現(xiàn)</p><p>　　while (!IRIN) //等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過導9ms的前低電平信號。</p><p>　　{IRdelay(1);}</p><p>　　for (j=0;j<4;j++) //收集四組數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{ </

75、b></p><p>　　for (k=0;k<8;k++) //每組數(shù)據(jù)有8位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (IRIN) //等 IR 變?yōu)榈碗娖?，跳過4.5ms的前導高電平信號。</p><p>　　{IRdelay(1);}

76、</p><p>　　while (!IRIN) //等 IR 變?yōu)楦唠娖?lt;/p><p>　　{IRdelay(1);}</p><p>　　while (IRIN) //計算IR高電平時長</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IRd

77、elay(1);</p><p>　　N++; </p><p>　　if (N>=30)</p><p>　　{ return;} //0.14ms計數(shù)過長自動離開。</p><p>　　} //高電平計數(shù)完畢

78、 </p><p>　　IRCOM[j]=IRCOM[j] >> 1; //數(shù)據(jù)最高位補“0”</p><p>　　if (N>=8) {IRCOM[j] = IRCOM[j] | 0x80;} //數(shù)據(jù)最高位補“1”</p><p><b>　　N=0;</b></p>

79、<p>　　} </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　結(jié) 束 語</b></p><p>　　這是一個磨練意志的

80、過程。從課題的選擇開始，到硬件和軟件系統(tǒng)的設計，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個過程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過S52單片機等一些器件的設計讓我學習和掌握了單片機技術(shù)的基礎知識和技術(shù)要點，也使以前學的很多知識都得到了運用；另一方面在用Protel 99 SE軟件畫電路圖,這個過程中讓我掌握了計算機輔助的設計技術(shù)。當然，這是一個需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個合理的設計的過程。需要的是細心和耐心。在很大程

81、度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。這次時間是短暫的，但這我想我們學到的應該不僅僅是專業(yè)技術(shù)等表面上的東西，更深一層的是對人生的感悟，對未來的想法，年輕人的桀驁不馴在此時已經(jīng)不在有意義，取而代之的是理性的思維。我們應該具備什么樣的能力，我們適合什么樣的人生，我們應該在怎樣的崗位上實現(xiàn)自己的人生價值。</p><p>　　實習是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題

82、,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程，通過課程設計我們能夠比較系統(tǒng)的了解理論知識，把理論和實踐相結(jié)合，并且用到生活當中。在做設計的過程中總會出現(xiàn)各種問題，在這種情況下我們都會努力尋求最佳路徑解決問題，無形間提高了我們的動手，動腦能力，并且同學之間還能相互探討問題，研究解決方案，增進大家的團隊意識。</p><p>　　實習是短暫的，影響卻是長遠的。通過實習讓我體會了團隊合作的益處，在

83、團隊中一起發(fā)現(xiàn)問題、討論問題，共同進步、共同提高。硬件實習主要是我們理論知識的延伸，它的目的主要是要在設計中發(fā)現(xiàn)問題，并且自己要能找到解決問題的方案，形成一種獨立的意識。我們還能從設計中檢驗我們所學的理論知識到底有多少，鞏固我們已經(jīng)學會的，不斷學習我們所遺漏的新知識，把所學的知識學的更加扎實。</p><p>　　在本文的撰寫過程中，導師夏雨果給予了悉心的指導和關(guān)心，使我克服了眾多困難終于完成了畢業(yè)設計的撰寫工作

84、。導師淵博的知識、嚴謹求實的治學態(tài)度及敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，并將在我今后的人生道路上產(chǎn)生深遠的影響，在此論文完成之際，謹向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！再一次感謝所有關(guān)心我、幫助我的人！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】 呂國泰，白朋友主編。電子技術(shù)（第3版）。高等教育出版社出版社。2010年1月。</p>

85、;<p>　　【2】 杜剛主編，王啟寧、戎華洪、張東霞等編著。電路設計與制板——Protel99se應用教程，清華大學出版社，2009年6月。</p><p>　　【3】 賴萬欽，嚴桂蘭編著。C語言程序設計基礎。夏門大學出版社，2006年7月。</p><p>　　【4】 李春彪編著。電路電工基礎與實訓（第2版）。北京大學出版社，2008.8月。</p>&

86、lt;p>　　【5】 單承贛，單玉峰，姚磊等編著。射頻識別（RFID）原理與應用。電子工業(yè)出版社，2008.3月。</p><p>　　【6】 ATMEL公司AT89S52的技術(shù)手冊。</p><p><b>　　附錄一：電路原理圖</b></p><p>　　圖21 遙控賽車控制電路圖</p><p><b

87、>　　附錄二：賽車實物圖</b></p><p>　　圖22 紅外遙控賽車作品</p><p><b>　　附錄三：程序清單</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#definec(x)(x*110592/120000)</p>

88、<p>　　unsignedcharIr_Buf[4];</p><p>　　sbit IRIN = P3^3; </p><p>　　unsigned char IRCOM[7];</p><p>　　void IRdelay(unsigned char x); </p><p>　　sbitmotor=P2^0;&l

89、t;/p><p>　　sbitzheng=P2^1 ;</p><p>　　sbitfan=P2^2;</p><p>　　sbitleft=P2^3;</p><p>　　sbitright=P2^4;</p><p>　　voiddelay1ms(int);</p><p>　　voi

90、dinc();</p><p>　　voiddec();</p><p>　　voidgo();</p><p>　　voidback();</p><p>　　voidturn_lef();</p><p>　　voidturn_rig();</p><p>　　voidstop

91、();</p><p>　　charon=0;</p><p>　　chara,b,c,d;</p><p>　　//==主程序===================================</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{&l

92、t;/b></p><p><b>　　IE=0x84;</b></p><p>　　TCON=0x01;</p><p><b>　　motor=0;</b></p><p><b>　　while(1) </b></p><p><b&g

93、t;　　{</b></p><p>　　switch(keys)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x08:go();break;//左轉(zhuǎn)</p><p>　　case 0x5A:back();break;//右轉(zhuǎn)</p><p>　　case

94、 0x52:turn_lef();break;//后退</p><p>　　case 0x18:turn_rig();break;//前進</p><p>　　case 0x15:inc();break;</p><p>　　case 0x07:dec();break;</p><p>　　case 0x1C:stop();brea

95、k;</p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　motor=0;</b></p><p>　　delay1ms(100-on);</p><p><b>　　motor=1;</b&

96、gt;</p><p>　　delay1ms(on);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　//==中斷讀取紅外鍵值程序=========================</p><p>　　voidint

97、0(void) interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char j,k,N=0;</p><p>　　IRdelay(15);</p><p>　　if (IRIN==1) // 1為高說明沒有接收到nec紅外信號，等待</p><

98、p><b>　　{ </b></p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　//確認IR信號出現(xiàn)</p><p>　　while (!IRIN) //等IR變?yōu)楦唠娖剑^9ms的

99、前導低電平信號。</p><p>　　{IRdelay(1);}</p><p>　　for (j=0;j<4;j++) //收集四組數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for (k=0;k<8;k++) //每組數(shù)據(jù)有8位</p>

100、<p><b>　　{</b></p><p>　　while (IRIN) //等 IR 變?yōu)榈碗娖?，跳過4.5ms的前導高電平信號。</p><p>　　{IRdelay(1);}</p><p>　　while (!IRIN) //等 IR 變?yōu)楦唠娖?lt;/p><p&g

101、t;　　{IRdelay(1);}</p><p>　　while (IRIN) //計算IR高電平時長</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IRdelay(1);</p><p>　　N++; </p><p>　　if (N>

102、;=30)</p><p>　　{ return;} //0.14ms計數(shù)過長自動離開。</p><p>　　} //高電平計數(shù)完畢 </p><p>　　IRCOM[j]=IRCOM[j] >> 1; //數(shù)據(jù)

103、最高位補“0”</p><p>　　if (N>=8) {IRCOM[j] = IRCOM[j] | 0x80;} //數(shù)據(jù)最高位補“1”</p><p><b>　　N=0;</b></p><p>　　}//end for k</p><p>　　}//end for j</p><p&g

104、t;<b>　　}</b></p><p>　　//==0.14ms延時===============================</p><p>　　void IRdelay(unsigned char x) //x*0.14MS</p><p><b>　　{</b></p><p>

105、　　unsigned char i;</p><p>　　while(x--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for (i = 0; i<13; i++) {}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

106、}</b></p><p>　　//==加速程序=================================</p><p>　　voidinc()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(on!=100)on+=10;</p><p><b&

107、gt;　　keys=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==延遲程序==================================</p><p>　　voiddelay1ms(intx)</p><p>　　{inti,j;</p>&l

108、t;p>　　for(i=0;i<x;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==方向向前==================================</p><p><b>　　voidg

109、o()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zheng=1;</b></p><p><b>　　fan=0;</b></p><p><b>　　left=1;</b></p><p

110、><b>　　right=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==方向向后==================================</p><p>　　voidback()</p><p><b>　　{</b>&l

111、t;/p><p><b>　　zheng=0;</b></p><p><b>　　fan=1;</b></p><p><b>　　left=0;</b></p><p><b>　　right=1;</b></p><p><

112、b>　　}</b></p><p>　　//==左轉(zhuǎn)======================================</p><p>　　voidturn_lef()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zheng=0;</b><

113、/p><p><b>　　fan=1;</b></p><p><b>　　left=1;</b></p><p><b>　　right=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==右轉(zhuǎn)=====

114、=================================</p><p>　　voidturn_rig()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zheng=1;</b></p><p><b>　　fan=0;</b></p&

115、gt;<p><b>　　left=0;</b></p><p><b>　　right=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==停止程序==================================</p><p>

116、;　　voidstop()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zheng=1;</b></p><p><b>　　fan=1;</b></p><p><b>　　left=1;</b></p><