直流电机PWM遥控调速智能小车软件设计
目 录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 单片机的选定 1
2 系统总体设计 4
2.1 系统功能模块的划分 4
2.2 模块软件设计语言的选 4
3 系统软件的设计 5
3.1 软件设计需要完成的任务 5
3.2 系统软件结构的设计 5
3.3 系统模块软件的主要程序设计 10
4 软件抗干扰设计 22
4.1 数字滤波技术 22
4.2 开关量的软件抗干扰技术 23
4.3 指令冗余技术 23
4.4 软件陷阱技术 24
5 电动遥控智能车的电路图仿真以及软件的调试 24
5.1 电动遥控智能车的硬件电路图仿真 24
5.2 电动遥控智能车的调试 25
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录 程序清单 31
1 绪论
1.1 概述
随着科技的进步和通信技术的飞速发展，近距离无线电通信技术也得到快速的发展，越来越被人们所青睐。研究表明，发展势头十分强劲，因为，在我们的现实生活中，有许多相关的应用领域，该系统需要不断发射突发信号的小，在无线电通信系统，短距离无线通信技术是在建立在短距离的基础上，实现相互通信或相关的操作，被广泛的使用在报警，无线遥控，军事通信等领域，有着很大的实用价值[1]。本次毕业设计的课题所要研究的是实现对小车的红外遥控、控制智能小车的速度、转型、避让报警与实现显示字符等一系列工程应用功能。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
本系统做了改进，相比传统的手工的遥控车，它可以实现任意角度和任意的速度，而不是只有一个固定的角度转向与一个固定的速度的车，和小车的控制也有一定的互动功能。
1.2 单片机的选定
本设计所选用的主要控制器是微型单片机，型号为AT89C52。其原理框图如图所示。
AT89C52单片机是51系列单片机产品的升级，以51系列单片机设计结构的研究中，使用的技术——（掉电不丢失数据）的扩展和生产工艺的改进，快闪记忆体的旧技术，利用半导体生产新工艺，形成最终产物同时，全世界的著名公司，其余的也用51的基本内核，提高生产联合公司自己的技术，如一个51F020高性能单片机得到了广泛的推广[2]。
AT89C52单片机把执行一些控制应用的资源和部件都集成在一个面积有限的集成电路芯片上。如果按功能分类，它包括以下几个功能部件，即微型处理器、程序的存储器、并行输入/输出接口、数据的存储器、定时器/计数器、串行接口、特殊功能寄存器及中断系统[3]。这些部件通过总线与单片机连接，其基本布局或CPU和外围芯片的传统结构，这种单片机体积十分小、功率消耗也十分的小且其能够实现和完成的功能相当的广泛[4]。这种单片机在工业上的应用也相当的多，因此，在本次的毕业设计当中我们选择了AT89C52这种单片机来当中我们的主控制机。
下面我们将对AT89C52这种单片机的引脚以及它的各种内部参数进行逐一的介绍和分析。AT89C52 封装引脚图如图1-1所示[5]。
图1-1 AT89C52 封装引脚图
AT89C52的主要特性是:
(1) 与MCS-51单片机产品相兼容；
(2) 8K字节的在系统可编程闪存；
(3) 1000次擦写周期；
(4) 全部的静态操作：0Hz～33Hz；
(5) 三级加密程序存储器；
(6) 它具有 32个可以进行编写程序的输入输出线；
(7) 三个16位定时器/计数器；
(8) 八个中断源；
(9) 全双工的串行通道；
(10) 低功耗空闲和掉电模式；
(11) 掉电后中断可唤醒；
(12) 具有看门狗定时器；
(13) 双数据指针；
(14) 掉电标识符[6]。
1.2.1 微处理器
与8位微处理器AT89S52芯片，其功能和通用处理器的基本上是相同的，也包括运算器和控制器两大部分，然而AT89S52只是增加了面向过程控制的处理功能，这种功能不但可处理各种数据，还可以进行位变量的处理[7]。
1.2.2 数据存储器
片内存储字节为256字节，片外至多可外扩至64k字节，以用来保存程序过渡的变量，各种数据存储和缓冲操作过程中产生的中间结果，和一些标志位[8]。
1.2.3 程序存储器
由于集成片上ROM的限制，一般容量小，如果只读存储器芯片的容量是不够的，然后只读存储器需要扩展的芯片，芯片可以扩展到64K字节。
1.2.4 中断系统
拥有6个中断源、2级中断优先级的单片机系统。
1.2.5 定时器/计数器
该芯片具有3个16位定时器/计数器，定时器/计数器2具有3个操作模式，完成飞行参数记录系统测试使用的是定时器/计数器2，此种工作方式是AT89S52独有的工作方式。
1.2.6 串行口
1全双工串行端口，有四种操作模式。这可用于串口串口通信，同时，这也增加了并行I/O接口，可连接多个单片机多机系统的形成，从而使更多的功能强大的单片机，应用范围广[9]。
1.2.7 特殊功能寄存器
共有128个，主要用于管理、监测、控制内部组件的每个功能。然而实际上是少许单片机的控制寄存器和状态寄存器，从其功能上来看是拥有特殊功能的RAM区。
由此可以看出，AT89S52单片机的硬件资源布局具有功能齐全，性能强大等特征。特别值得一提的是1位微计算机具有独自的处理器、各种位寄存器、外设口和各种指令集。1位微计算机在开关通断、逻辑时序电路的仿真、过程控制等方面具有十分显著的效果；而数据采集的8位机，它在操作处理系统上面有着显著的优势。硬件资源的整合就是将8位单片机与1位微计算机的各自所拥有的硬件资源结合起来，形成一个功能强大的体系，它是现代计算机控制技术的突破，这是AT89S52单片机设计精致的地方[10]。
2系统总体设计
2.1 系统功能模块的划分
通过之前对课题方案的分析与研究，我确定完成我课题的方案：首先是购买一个能够遥控的玩具小车，在其原有基础上完成单片机开发板的安装，随后在加装各种各样的传感器，例如光电控制器、红外线等装置，通过对这一系列的参数控制，实时监测和测量的电动玩具车的车速，操作条件，最终实现初始位置，并将各种传感器，以单片机的电气参数，通过单片机对这些数据进行一系列的处理来实。依据方案我们可以将系统划分为以下几个基本功能模块：供电电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、障碍物检测模块、光源检测模块、遥控电路模块、声光报警及显示模块。
图3-1 遥控智能小车的软件结构
EA=1;
ControlCar(1);
ShowPort=LedShowData[0];
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 单片机的选定 1
2 系统总体设计 4
2.1 系统功能模块的划分 4
2.2 模块软件设计语言的选 4
3 系统软件的设计 5
3.1 软件设计需要完成的任务 5
3.2 系统软件结构的设计 5
3.3 系统模块软件的主要程序设计 10
4 软件抗干扰设计 22
4.1 数字滤波技术 22
4.2 开关量的软件抗干扰技术 23
4.3 指令冗余技术 23
4.4 软件陷阱技术 24
5 电动遥控智能车的电路图仿真以及软件的调试 24
5.1 电动遥控智能车的硬件电路图仿真 24
5.2 电动遥控智能车的调试 25
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录 程序清单 31
1 绪论
1.1 概述
随着科技的进步和通信技术的飞速发展，近距离无线电通信技术也得到快速的发展，越来越被人们所青睐。研究表明，发展势头十分强劲，因为，在我们的现实生活中，有许多相关的应用领域，该系统需要不断发射突发信号的小，在无线电通信系统，短距离无线通信技术是在建立在短距离的基础上，实现相互通信或相关的操作，被广泛的使用在报警，无线遥控，军事通信等领域，有着很大的实用价值[1]。本次毕业设计的课题所要研究的是实现对小车的红外遥控、控制智能小车的速度、转型、避让报警与实现显示字符等一系列工程应用功能。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
本系统做了改进，相比传统的手工的遥控车，它可以实现任意角度和任意的速度，而不是只有一个固定的角度转向与一个固定的速度的车，和小车的控制也有一定的互动功能。
1.2 单片机的选定
本设计所选用的主要控制器是微型单片机，型号为AT89C52。其原理框图如图所示。
AT89C52单片机是51系列单片机产品的升级，以51系列单片机设计结构的研究中，使用的技术——（掉电不丢失数据）的扩展和生产工艺的改进，快闪记忆体的旧技术，利用半导体生产新工艺，形成最终产物同时，全世界的著名公司，其余的也用51的基本内核，提高生产联合公司自己的技术，如一个51F020高性能单片机得到了广泛的推广[2]。
AT89C52单片机把执行一些控制应用的资源和部件都集成在一个面积有限的集成电路芯片上。如果按功能分类，它包括以下几个功能部件，即微型处理器、程序的存储器、并行输入/输出接口、数据的存储器、定时器/计数器、串行接口、特殊功能寄存器及中断系统[3]。这些部件通过总线与单片机连接，其基本布局或CPU和外围芯片的传统结构，这种单片机体积十分小、功率消耗也十分的小且其能够实现和完成的功能相当的广泛[4]。这种单片机在工业上的应用也相当的多，因此，在本次的毕业设计当中我们选择了AT89C52这种单片机来当中我们的主控制机。
下面我们将对AT89C52这种单片机的引脚以及它的各种内部参数进行逐一的介绍和分析。AT89C52 封装引脚图如图1-1所示[5]。
图1-1 AT89C52 封装引脚图
AT89C52的主要特性是:
(1) 与MCS-51单片机产品相兼容；
(2) 8K字节的在系统可编程闪存；
(3) 1000次擦写周期；
(4) 全部的静态操作：0Hz～33Hz；
(5) 三级加密程序存储器；
(6) 它具有 32个可以进行编写程序的输入输出线；
(7) 三个16位定时器/计数器；
(8) 八个中断源；
(9) 全双工的串行通道；
(10) 低功耗空闲和掉电模式；
(11) 掉电后中断可唤醒；
(12) 具有看门狗定时器；
(13) 双数据指针；
(14) 掉电标识符[6]。
1.2.1 微处理器
与8位微处理器AT89S52芯片，其功能和通用处理器的基本上是相同的，也包括运算器和控制器两大部分，然而AT89S52只是增加了面向过程控制的处理功能，这种功能不但可处理各种数据，还可以进行位变量的处理[7]。
1.2.2 数据存储器
片内存储字节为256字节，片外至多可外扩至64k字节，以用来保存程序过渡的变量，各种数据存储和缓冲操作过程中产生的中间结果，和一些标志位[8]。
1.2.3 程序存储器
由于集成片上ROM的限制，一般容量小，如果只读存储器芯片的容量是不够的，然后只读存储器需要扩展的芯片，芯片可以扩展到64K字节。
1.2.4 中断系统
拥有6个中断源、2级中断优先级的单片机系统。
1.2.5 定时器/计数器
该芯片具有3个16位定时器/计数器，定时器/计数器2具有3个操作模式，完成飞行参数记录系统测试使用的是定时器/计数器2，此种工作方式是AT89S52独有的工作方式。
1.2.6 串行口
1全双工串行端口，有四种操作模式。这可用于串口串口通信，同时，这也增加了并行I/O接口，可连接多个单片机多机系统的形成，从而使更多的功能强大的单片机，应用范围广[9]。
1.2.7 特殊功能寄存器
共有128个，主要用于管理、监测、控制内部组件的每个功能。然而实际上是少许单片机的控制寄存器和状态寄存器，从其功能上来看是拥有特殊功能的RAM区。
由此可以看出，AT89S52单片机的硬件资源布局具有功能齐全，性能强大等特征。特别值得一提的是1位微计算机具有独自的处理器、各种位寄存器、外设口和各种指令集。1位微计算机在开关通断、逻辑时序电路的仿真、过程控制等方面具有十分显著的效果；而数据采集的8位机，它在操作处理系统上面有着显著的优势。硬件资源的整合就是将8位单片机与1位微计算机的各自所拥有的硬件资源结合起来，形成一个功能强大的体系，它是现代计算机控制技术的突破，这是AT89S52单片机设计精致的地方[10]。
2系统总体设计
2.1 系统功能模块的划分
通过之前对课题方案的分析与研究，我确定完成我课题的方案：首先是购买一个能够遥控的玩具小车，在其原有基础上完成单片机开发板的安装，随后在加装各种各样的传感器，例如光电控制器、红外线等装置，通过对这一系列的参数控制，实时监测和测量的电动玩具车的车速，操作条件，最终实现初始位置，并将各种传感器，以单片机的电气参数，通过单片机对这些数据进行一系列的处理来实。依据方案我们可以将系统划分为以下几个基本功能模块：供电电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、障碍物检测模块、光源检测模块、遥控电路模块、声光报警及显示模块。
图3-1 遥控智能小车的软件结构
EA=1;
ControlCar(1);
ShowPort=LedShowData[0];
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