1、二、 系统总体方案设计三十八、 系统总体结构设计及说明三十九、 四十、 图一 系统总体结构框图四十一、 该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。四十二、 单片机检测出来感应器输出信号从而输出控制信号，控制电机工作，在直道区，考虑引导线是黑颜色，不宜反光，决定利用这一特性选用反射式光电传感器，当其输出信号照射到黑色引导线上是输出一个非常微弱的低电平。这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿着直道区和弯道区的引导线行进。四十三、 当地下有金属时，金属探测器发出一个高电平，用单片机进行检测。四十四、
2、 沿引导线到达C点，将从金属探测接近开关发送来的信号作为一个外部终端信号处理，执行停车并发出断续的声光信号，同时进行5秒定时计数工作。四十五、 在车头安装有超声传感电路对障碍物进行检测。（有效距离30厘米）四十六、 光电传感器接收部分用于采集光信号，通过比较输出信号向车库行驶。（始终朝在输出信号最强的方向行驶）四十七、 以上就是完成这个题目的大体思路和方法。 四十八、 2、系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图四十九、 根据系统要求，硬件电路包括:电源部分，单片机最小系统、超声波测距电路、金属探测电路、光电传感器、黑白探测传感器、五十、 电机控制电路、显示电路，电动车整体图示如下：五十一
3、、 五十二、 电源部分五十三、 随着微电子技术的不断进步，系统电源的设计在单片机应用系统设计中显得越来越重要，它对单片机系统是否正常工作起着至关重要的作用。由于电动车本身为六节1.5V电池供电,根据系统要求，选择7805稳压管将直流9V电压转成5V输出。五十四、 7805直流稳压电路图：五十五、 五十六、 电动机和金属感器部分用原有的9V电压信号，其他电路、传感器都为5V电压供电。五十七、 （2）单片机最小系统五十八、 利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制。 单片机选用89C51，其内部有4K字节的Flash Rom，电路设计简单。具体为89C51的18、19脚接6MHz
4、，40脚输入信号为5伏，20脚接地，EA脚接高电平。五十九、 六十、 （3）金属探测电路六十一、 由电路图可以得出，当有金属被其探测到时，输出端输出一个高电平，即发生一个正向跳变，将这个正向跳变信号用单片机检测出来，借此控制电动机产生相应的动作。六十二、 以下时金属接近开关外驱动电路：六十三、 六十四、 （4）显示电路六十五、 在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。静态显示占用单片机资源小。可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里我们组选择最常用的的串并转换电路74LS164。 利用单片机串行发送接收端口，外接4片74LS164作为4位LED显示器的静态显示接口
5、，把89C51的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。六十六、 六十七、 系统总图：六十八、 六十九、 系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图七十、 根据方案设定的三个部分重点解决问题，可以将单片机大量工作集中在信号检测和精确定时计数上。七十一、 具体实现方法：七十二、 因为这是一个对实时性要求很高的系统，所以大量数据信号都要在尽量短的时间内完成。七十三、 具体思路如下：七十四、 利用单片机查寻法编程，不断的检测外部传感器信号，并及时输出显示。编程关键实时输出。除了传感器本身延时外，还与优化程序程度和电机控制度有
6、关。七十五、 七十六、 4）软硬件分别调试、联合调试七十七、 阶段调试七十八、 我们按照前面的方案同样将调试分为了3个阶段：七十九、 第一阶段：首先是直道区+弯道区的调试八十、 通过两边固定的光电传感器对引导线检测来实现电动车沿着引导线到达指定的地点。八十一、 根据题目要求，在行进线路上需要检测金属片，因此，我们又加上了金属接近开关用于实现这个要求。八十二、 利用原来作过的静态显示电路板和试验用过的子程序，我们将显示功能又加在了系统当中。八十三、 第二阶段：障碍区的调试八十四、 在障碍区主要解决的问题是如何躲避障碍物，我们根据题目在车头安装了一个超声波发送接收模块，当检测到有障碍物时进行转向。
7、八十五、 第三阶段：停车区的调试八十六、 检测光电接收器的输出信号，来寻找光信号最强的方向。八十七、 联合调试八十八、 在分步调试全部通过的基础上，我们开始了整个系统的协调调试，协调金属传感器、黑白光电传感器、超声波传感器、光电传感器的配合工作。三、 测试仪器与测试试验方法八十九、 开发、实验及测试仪器九十、 实验：显示电路实验、电机长时间运行试验、模拟场地试运行试验、超声波发射接收以及测距试验、光电接收试验、电机控制试验九十一、 测试仪器：示波器，多功能稳压电源，电压表，秒表。四、 测试数据及测试结果分析计算九十二、 全程行进时间：24s（误差2s）九十三、 行进距离：11.2m（误差305
8、0cm）九十四、 传感器工作电压： 金属接近开关9V九十五、 光电传感器5V九十六、 超声波传感5V九十七、 黑白光电传感器5V九十八、 传感器输出信号：金属接近开关4.8V九十九、 光电传感器4.78V一百、 超声波传感5.0V一百零一、 黑白光电传感器5V五、 特色与创新点讨论、设计总结一百零二、 在软件和硬件上运用了一些巧妙方法：一百零三、 硬件方面：超声传感器电路部分额外加入了单片机扩展了此模块功能，并且是的输出信号有规律可循，便于89C51单片机 在之后的运行中检测四周电路，减小89C51负担，同时大大提高了电动车载应对障碍物时候的反应时间。一百零四、 软件方面：因为传感器在检测到某
9、物体时，输出信号会发生特定变化，利用这种变化规律，让单片机只对此类规律的信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度，大量使用类似于JB/JNB命令对相应端口进行查询，并且简化程序代码，避免使用繁琐复杂的终端控制，确保系统的高精确度。另外，整个运行过程中通过采用等分时端口查询思想，只要分时足够小，电动车就会对外界因素有充足的反映空间，即达到了接近实时的信号检测处理效果，又可通过最终等分时数目准确计算出行驶距离，一举两得。一百零五、 总结与体会：一百零六、 经过为期四天的设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。在这四天中，我们遇到许许多多问题，对待问题要多方法处理，多角度处理
10、。通过这几天的设计竞赛，我们不但增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。当然，我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正。一百零七、 附录一百零八、 操作说明一百零九、 该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。1） 启动时将彻底的电源开关拨至“ON”位置，此时电源接通。2） 供电部分是6节1.5V五号电池，供电电压9V。3） 调整电动车底部前端的微调器，可调节电动车的直线行驶性能。（“R”是右， “L”是左）4） 使用完毕请把车身的开
11、关至“OFF”。5） 长期不使用时，请取出车底及遥控器的电池，另行保管。一百一十、 元器件清单一百一十一、 AT89C51，74LS04，S9014，S9013，蜂鸣器，超声波传感器，光电传感器，金属探测传感器，ULN2803，电阻、电容若干，发光管。一百一十二、 部分程序清单（1） 测金属：MAIN:一百一十三、 MOV SP,60H一百一十四、 MOV 40H,#00H一百一十五、 MOV 41H,#00H一百一十六、 MOV 42H,#00H一百一十七、 MOV 43H,#00H一百一十八、 MOV 60H,#00H一百一十九、 ; ACALL BCD一百二十、 ; ACALL DISP
12、一百二十一、 ; MOV 40H,50H一百二十二、 CLR P3.7一百二十三、 SS1: JB P3.7,SS1一百二十四、 ; SETB P3.7一百二十五、 SS2: JNB P3.7,SS2一百二十六、 MOV 40H,60H一百二十七、 MOV A,40H一百二十八、 ADD A,#01H一百二十九、 ; INC 40H一百三十、 ; MOV A,40H一百三十一、 DA A一百三十二、 MOV 40H,A一百三十三、 MOV 41H,#00H一百三十四、 MOV 42H,#00H一百三十五、 MOV 43H,#00H一百三十六、 MOV 60H,40H一百三十七、 ACALL B
13、CD一百三十八、 ACALL DISP一百三十九、 ; ACALL DELAY1S一百四十、 CLR P3.7一百四十一、 AJMP SS1一百四十二、 DISP: MOV SCON,#00H一百四十三、 MOV R0,#40H一百四十四、 MOV R2,#04H一百四十五、 L00C9: MOV SBUF,R0一百四十六、 L00CB: JNB TI,$一百四十七、 CLR TI一百四十八、 INC R0一百四十九、 DJNZ R2,L00C9一百五十、 RET 一百五十一、 BCD: MOV R0,#40H一百五十二、 MOV R2,#04H一百五十三、 MOV DPTR,#TABL一百五
14、十四、 TAB: MOV A,R0一百五十五、 MOVC A,A+DPTR一百五十六、 MOV R0,A一百五十七、 INC R0一百五十八、 DJNZ R2,TAB一百五十九、 RET一百六十、 TABL: DB 0C0H一百六十一、 DB 0F9H一百六十二、 DB 0A4H一百六十三、 DB 0B0H一百六十四、 DB 99H一百六十五、 DB 92H一百六十六、 DB 82H一百六十七、 DB 0F8H一百六十八、 DB 80H一百六十九、 DB 90H一百七十、 引导线测试：一百七十一、 MAIN: MOV P1,#0FFH一百七十二、 ACALL DELAY1S一百七十三、 CLR
15、 P1.0一百七十四、 CC1: JNB P3.5,CC2一百七十五、 CLR P1.2一百七十六、 AJMP CC1一百七十七、 CC2: JNB P3.4,CC3一百七十八、 CLR P1.3一百七十九、 AJMP CC2一百八十、 CC3: AJMP CC1一百八十一、 DELAY1S:一百八十二、 MOV R3,#50一百八十三、 D1: MOV R4,#20一百八十四、 D2: MOV R5,248一百八十五、 DJNZ R5,$一百八十六、 DJNZ R4,D2一百八十七、 DJNZ R3,D1一百八十八、 RET一百八十九、 （3）障碍物调试：一百九十、 MAIN:一百九十一、
16、ACALL DELAY1S一百九十二、 SS: CLR P1.0一百九十三、 NOP一百九十四、 DD1: JNB P3.6,DD1一百九十五、 SETB P1.0一百九十六、 NOP一百九十七、 NOP一百九十八、 NOP一百九十九、 NOP二百、 NOP二百零一、 NOP二百零二、 ; ACALL DELAY二百零三、 CLR P1.1二百零四、 ACALL DELAY5S二百零五、 SETB P1.1二百零六、 CLR P1.0二百零七、 CLR P1.3二百零八、 ACALL DELAY5S二百零九、 ACALL DELAY5S二百一十、 ACALL DELAY5S二百一十一、 MOV
17、 P1,#0FFH二百一十二、 AJMP SS二百一十三、 DD3: JNB P3.6,DD3二百一十四、 SETB P1.0二百一十五、 NOP二百一十六、 NOP二百一十七、 NOP二百一十八、 NOP二百一十九、 NOP二百二十、 NOP二百二十一、 CLR P1.1二百二十二、 ACALL DELAY5S二百二十三、 SETB P1.1二百二十四、 CLR P1.2二百二十五、 CLR P1.0二百二十六、 ACALL DELAY5S二百二十七、 MOV P1,#0FFH二百二十八、 AJMP DD2二百二十九、 DELAY1S:二百三十、 MOV R3,#50二百三十一、 D1:二百
18、三十二、 D2:二百三十三、 DJNZ R5,$二百三十四、 DJNZ R4,D2二百三十五、 DJNZ R3,D1二百三十六、 RET 二百三十七、 DELAY5S:二百三十八、 MOV R3,#5二百三十九、 D3:二百四十、 D4:二百四十一、 DJNZ R5,$二百四十二、 DJNZ R4,D4二百四十三、 DJNZ R3,D3二百四十四、 RET 二百四十五、 DELAY:二百四十六、 NOP二百四十七、 NOP二百四十八、 NOP二百四十九、 NOP二百五十、 NOP二百五十一、 RET二百五十二、 DD2:二百五十三、 NOP二百五十四、 NOP二百五十五、 NOP二百五十六、
19、NOP二百五十七、 NOP二百五十八、 END二百五十九、 （4）传感器协调程序：二百六十、 MAIN:二百六十一、 ;MOV TMOD,#50H二百六十二、 ;MOV TH1,#00H二百六十三、 ;MOV TH0,#00H二百六十四、 MOV P1,#0FFH二百六十五、 ACALL DELAY1S二百六十六、 CLR P1.0二百六十七、 ; AJMP LINE二百六十八、 MOV 40H,#00H二百六十九、 MOV 41H,#00H二百七十、 MOV 42H,#00H二百七十一、 MOV 43H,#00H二百七十二、 MOV 50H,40H二百七十三、 ACALL BCD二百七十四、
20、 ACALL DISP二百七十五、 MOV 40H,50H二百七十六、 ;GO FORWARD二百七十七、 SS1: JB P3.7,SS0二百七十八、 ACALL MEATAL二百七十九、 AJMP SS1二百八十、 SS0: JNB P3.3,SS2;LINE二百八十一、 AJMP LINE;SS2二百八十二、 SS2: JNB P3.5,SS3二百八十三、 AJMP GUAIWAN二百八十四、 SS3: 二百八十五、 AJMP SS1二百八十六、 MEATAL:二百八十七、 DD1: JNB P3.7,DD1二百八十八、 MOV 40H,50H二百八十九、 MOV A,40H二百九十、
21、ADD A,#01H二百九十一、 ;二百九十二、 ;二百九十三、 DA A二百九十四、 MOV 40H,A二百九十五、 MOV 41H,#00H二百九十六、 MOV 42H,#00H二百九十七、 MOV 43H,#00H二百九十八、 MOV 50H,40H二百九十九、 ACALL BCD三百、 ACALL DISP三百零一、 ;三百零二、 MOV 40H,50H三百零三、 AJMP SS1三百零四、 DISP:三百零五、 MOV R0,#40H三百零六、 MOV R2,#04H三百零七、 L00C9:三百零八、 L00CB:三百零九、 CLR TI三百一十、 INC R0三百一十一、 DJNZ
22、 R2,L00C9三百一十二、 RET 三百一十三、 BCD:三百一十四、 MOV R2,#04H三百一十五、 MOV DPTR,#TABL三百一十六、 TAB:三百一十七、 MOVC A,A+DPTR三百一十八、 MOV R0,A三百一十九、 INC R0三百二十、 DJNZ R2,TAB三百二十一、 RET三百二十二、 TABL:三百二十三、 DB 0F9H三百二十四、 DB 0A4H三百二十五、 DB 0B0H三百二十六、 DB 99H三百二十七、 DB 92H三百二十八、 DB 82H三百二十九、 DB 0F8H三百三十、 DB 80H三百三十一、 DB 90H三百三十二、 LINE:
23、 SETB P1.1三百三十三、 SETB P1.2三百三十四、 SETB P1.3三百三十五、 NOP三百三十六、 CLR P1.0三百三十七、 ;REJUD: ;JB P3.3,CONTR三百三十八、 JB P3.5,GUAIWAN三百三十九、 ; AJMP REJUD三百四十、 CONTR: CLR P1.3三百四十一、 ACALL DELAY9S三百四十二、 JB P3.5,GUAIWAN三百四十三、 SETB P1.3三百四十四、 NOP三百四十五、 JB P3.5,GUAIWAN三百四十六、 NOP三百四十七、 NOP三百四十八、 JB P3.5,GUAIWAN三百四十九、 NOP
24、三百五十、 NOP三百五十一、 NOP三百五十二、 CLR P1.2三百五十三、 ACALL DELAY8S三百五十四、 JB P3.5,GUAIWAN三百五十五、 SETB P1.2三百五十六、 JB P3.5,GUAIWAN三百五十七、 ;三百五十八、 AJMP SS1三百五十九、 GUAIWAN:三百六十、 CLR P1.0三百六十一、 CLR P1.2三百六十二、 ACALL DELAY6S三百六十三、 SETB P1.2三百六十四、 ACALL DELAY1S三百六十五、 CLR P1.2三百六十六、 ACALL DELAY6S三百六十七、 setb p1.2三百六十八、 ee1: JB P3.7,ee1三百六十九、 SETB P1.0三百七十、 acall DELAY三百七十一、 clr p1.1三百七十二、 acall DELAY25S三百七十三、 MOV P1,#0FFH三百七十四、 ACALL DELAY1S三百七十五、 ACALL DELAY1S三百七十六、 ACALL DELAY1S三百七十七、
