基于单片机智能小车的设计

基于单片机智能小车的设计内容摘要：

10 具有 5个中断源， 2级中断优先权。 (5)定时器 /计数器 片内有 2 个 16 位的定时器 /计数器， 具有四种工作方式。 (6)串行 口 1个全双工的串行口，具有四种工作方式。 可用来进行串行通讯，扩展并行 I/O 口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。 (7)P1 口、 P2 口、 P3口、 P4 口 为 4 个并行 8 位 I/O 口。 (8)特殊功能寄存器 共有 21 个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。 实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的 RAM 区。 由上可见， STC52RC 单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。 特别值得一提的是该单片机 CPU 中的位处理器，它实际上是一个完整的 1 位微计算机 ，这个一位微计算机有自己的 CPU、位寄存器、 I/O口和指令集。 1 位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而 8位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。 MCS51单片机中 8 位机和 1位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是 MCS51单片机在设计的精美之处。 最小应用系统设计 STC52RC 是片内有 ROM/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。 用 STC52RC 单片机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 STC52RC 单片机最小系统所示。 由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。 其应用特点： (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。 11 图 STC52RC单片机最小系统 最小应用系统电路设计 （ 1）时钟电路 STC52RC 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。 STC52RC 单片机的时钟产生方法有两种。 内部时钟方式和外部时钟方式。 本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在 XTAL XTAL2引脚上外接定时元件 ，内部的振荡电路便产生自激振荡。 本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。 振荡晶体可在 到 12MHZ 之间选择。 电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度 有少许影响， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之间取值，但在 60pF 到 70pF时振荡器有较高的频率稳定性。 所以本设计中，振荡晶体选择 6MHZ,电容选择 65pF。 在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。 为了提高温度稳 定性，应采用 NPO 电容。 （ 2）复位电路 STC52RC 的复位是由外部的复位电路来实现的。 复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的 S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 12 最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 只要 Vcc 的上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位。 时钟频率用 6MHZ 时 C 取 22uF,R 取 1KΩ。 除了上电复位外，有时还需要按键手动 复位。 本设计就是用的按键手动复位。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。 其中电平复位是通过RST 端经电阻与电源 Vcc 接通而实现的。 按键手动复位电路见图。 时钟频率选用 6MHZ 时， C取 22uF,Rs 取 200Ω， RK取 1KΩ。 光电对管寻迹模块 图 所示电路中， R5起限流电阻的作用，当有光反射回来时，光电对管中的三极管导通， R9 的上端变为高电平，此时 VT1 饱和导通，三极管集电极输出低电平。 当没有光反射回来时，光电对管中的三极管不导通， VT1 截至，其集电极输出高电平。 VT1 在该电路中起到滤波整 形的作用。 经试验和示波器验证，该电路工作性能一般，输出还有杂散干扰波的成分。 如果输出加施密特触发器就可以实现良好的输出波形。 但是这种电路用电量比较大，给此种传感器调理电路供电的电池压降较快。 究其原因，是因为光敏三极管和三极管 VT1 导通时的导通电流较大。 考虑用比较器的方案，图中可调电阻 R1 可以调节比较器的门限电压，经示波器观察，输出波形相当规则，可以直接够单片机查询使用。 而且经试验验证给此电路供电的电池的压降较小。 因此我们选择此电路作为我们的传感器检测与调理电路。 此光电对管电路简单，工作性能稳定。 13 图 光电寻迹检测及放大电路图 电机驱动电路的设计 驱动模块采用专用芯片 L298N 作为电机驱动芯片， L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片 L298N 可以分别控制两个直流电机。 以下为 L298N 的引脚图（如图 所示）和输入输出关系表（如表 ）。 表 L298N的引脚和输出引脚的逻辑关系 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 电机运转情况 H H L 正传 H L H 反转 H IN1（ IN3 IN2（ IN4） 快速停止 L X X 停止 14 图 L298N外部引脚 我们采用电机驱动芯片 L298N 作为电机驱动，驱动电路的设计（如图 所示）： MM1MOTORMM2MOTORD1 D3D2 D412P112P2123P4123P3GND+5V+12VD5D6D7D8GND+12V+12V+12V+5VGNDGNDEN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U1L298N 图 3 .4L298N驱动电路 L298N 的 12四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可以实现两个。