单片机系统的设计与开发.pdfVIP

摘要

单片机原理及应用是计算机科学与技术、电子信息工程、应用电子技术、

通信工程、光信息科学与技术、机电一体化等各专业的一门重要的专业基础

课，也是后续热门课程嵌入式系统与应用的基础。

80C51单片机在一块芯片上已集成了计算机的基本部件，功能较强。大

多是功能仪表、仪器、家用电器、小型监测与控制系统中可以直接采用，一

片单片机就能满足需要。本次实训设计系统由单片机I/O口扩展系统、LED

显示器系统、中断控制系统、复位电路等几大部分组成。

软件上采用C51编程，主要编写了主程序，汉字显示程序，中断程序延

时程序等。经过整机调试，实现了对电器的模拟控制。

关键词：I/O口扩展系统LED显示C51编程模拟控制

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目录

第一章系统方案选择与论证3

1.1设计要求3

1.1.1任务3

1.1.2要求3

1.2系统设计方案4

1.2.1避障方案4

1.2.2寻迹传感器模块6

1.2.3电机的选取7

1.2.4电机的驱动8

1.2.5电机的调速8

1.2.6最终的设计方案9

第二章系统的硬件设计与实现10

2.1系统硬件的基本组成部分10

2.2主要单元电路设计10

2.2.1单片机最小应用系统电路设计：10

2.2.2I/O口扩展电路11

2.2.3智能小车原理图12

第三章软件设计13

3.1串行通信编码说明13

3.2各部分流程图13

第四章系统测试14

4.1测试设备14

4.2功能测试及分析：14

第五章总结15

附录A：产品实物图16

附录B：部分源程序17

参考文献23

第一章系统方案选择与论证

1.1设计要求

1.1.1任务

设计并制作一辆智能小车，使其能够在如图1-1的环境（黑色边框为规

定区域，圆锥形物体为障碍物）下正常行驶。

小车

图1-1小车的行驶环境

1.1.2要求

基本要去：

1、小车启动方式：监测到黑线就开始行驶。

2、小车必须在规定的区域能行驶，不得行驶出黑线。

3、小车要躲避开任何一个障碍物，不得与障碍物相碰撞。

4、小车要在最短的时间能到达目的地。

发挥部分：

1、自己组装小车的硬件部分，使小车看上去更加的美观。

2、利用ATC89C51单片机编写相应的程序，如避障程序，寻线程序等

1.2系统设计方案

1.2.1避障方案

方案一:超声波检测避障法

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而

超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来

实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，

并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也

得到了广泛的应用。

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总

体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一

类是用机械方式产生超声波。设计中普遍使用的是压电式超声波发生器。压

电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶

片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振

荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反

之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片

作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。