1、1基于 STC89C51 单片机智能小车控制项目名称：基于单片机 STC89C51 智能小车控制小组成员：xx班级：xx指导教师：xx开发结束时间：2011 年 7 月 10 日 星期日2目录1.1 项目概述 .31.2 项目要求 .31.3 系统设计 .31.3.1 框图设计 .31.3.2 知识点 .41.4 硬件设计 .41.4.1 电路原理图 .41.4.2 原件清单 .61.4.3 L293D 驱动单片机的原理简介 .71.4.4 STC89C51 单片机管脚图及其功能 .71.5 软件设计 .91.5.1 程序流程图 .91.5.2 L293D 驱动器管脚赋值表 .101.5.3
2、程序清单 .101.6 软件仿真及硬件调试 .211.6.2 硬件调试 .211.6.1 软件仿真 .221.7 总结 .231.8 文献参考 .2331.1 项目概述随着单片机技术的不断发展和完善已经大量的运用在工业的控制、数据的采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领域，极大地提高了这些领域的技术水平和自动化控制水平。为此我们基于 STC89C51 这款单片机进行智能小车开发。1.2 项目要求基于 STC89C51 单片机智能小车的设计要求如下：实现智能小车上电自动寻迹。实现智能小车向前行驶时避障及其避悬。实现智能小车红外遥控控制小车左右转弯前后行驶。1.3 系统设计智能小车的控制主要是
3、控制小车车轮的转向，以 STC89C51 单片机为核心芯片，通过控制小车车轮的电路，控制其一个轮和两个轮的正转和反转。而红外遥控控制是通过红外发送端和接收端来驱动电机的控制。根据设计的要求，制定总体设计思想如下：（1）小车的正转：两个电机按同一个方向转动。（2）小车的反转：两个电机按同一个方向反向转动。（3）小车的左转和右转：一个电机快速转动而另一个电机缓慢的转动。1.3.1 框图设计基于 STC89C51 单片机智能小车的控制系统由电源电路、单片机主控电路、复位电路、晶振电路、车轮转轴驱动电路、按键电路等组成，框图组成如图 1-1 所示。电源电路晶振电路复位电路 电机驱动电路数码管显示电路红
4、外遥控驱动电路避障电路寻线电路锋鸣器电路单片机STC89C51图 1-1 基于 STC89C51 单片机智能小车的控制系统框图41.3.2 知识点本项目需要通过学习和查阅资料，了解和掌握一下知识。+5v 电源原理及设计。单片机复位电路工作原理及设计。单片机晶振电路工作原理及设计。按键电路的设计。数码管的特性及其使用。STC89C51 单片机的引脚图及其功能使用。L293D 驱动器管脚及其功能使用。红外接收装置的使用。单片机 C 语言的及其设计。1.4 硬件设计1.4.1 电路原理图 （1）数码管显示电路原理图如图 1-2 所示。（2）智能小车车轮驱动电路原理图如图 1-3 所示。L293D 采
5、用 16 引脚 DIP 封装，其内部集成了双极型 H-桥电路，所有的开量都做成 n 型。这种双极型脉冲调宽方式具有很多优点，如电流连续；电机可四角限图 1-2 数码管显示电路原理图5运行；电机停止时有微振电流，起到“动力润滑”作用，消除正反向时的静摩擦死区：低速平稳性好等。L293D 通过内部逻辑生成使能信号。H-桥电路的输入量可以用来设置马达转动方向，使能信号可以用于脉宽调整（PWM） 。（3）LED 指示灯原理图如图 1-4 所示。（4）红外传感器寻线的原理图如图 1-5 所示。图 1-3 智能小车车轮驱动电路原理图图 1-4 LED 指示灯原理图图 1-5 红外传感器寻线的原理图6(5)
6、红外传感避障原理图如图 1-6 所示。综上所述，可以设计出 STC89C51 单片机控制智能小车的最小系统原理图如图 1-7 所示。EA/VP31X928RST.7DWIN045MOCKLBYUGuFedgpcafbJHin+ot1.4.2 原件清单图 1-6 红外避障原理图图 1-7 STC89C51 单片机控制智能小车的最小系统原理图7基于 STC89C51 单片机智能小车控制系统的原件清单如表 1-1 所示。原件名称 型号 数量 用途 原件名称 型号 数量 用途单片机电容电容电解电容电源 VCC直流电机三极管集成块STC89C51100uF30pF10uF/10V+5v/1AL293D1
7、 个4 个2 个1 个1 个2 个若干1 个控制核心晶振电路复位电路提供电源车轮驱动脉宽调整集成块晶振电阻发光二极管数码管蜂鸣器电位器电阻L293D11.0592MHZ1K0.7V共阴极3001 个1 个1 个1 个1 个1 个若干若干直流电机驱动晶振电路复位电路指示灯显示数字数码管限流1.4.3 L293D 驱动单片机的原理简介如图 2-6 L293D 采用 16 引脚 DIP 封装，其内部集成了双极型 H-桥电路，所有的开量都做成 n 型。这种双极型脉冲调宽方式具有很多优点，如电流连续；电机可四角限运行；电机停止时有微振电流，起到“动力润滑”作用，消除正反向时的静摩擦死区：低速平稳性好等。
8、L293D 通过内部逻辑生成使能信号。H-桥电路的输入量可以用来设置马达转动方向，使能信号可以用于脉宽调整（PWM） 。另外，L293D 将 2 个 H-桥电路集成到 1 片芯片上，这就意味着用 1 片芯片可以同时控制 2 个电机。每 1 个电机需要 3 个控制信号EN12、IN1、IN2，其中 EN12 是使能信号，IN1、IN2 为电机转动方向控制信号，IN1、IN2分别为 1，0 时，电机正转，反之，电机反转。选用一路 PWM 连接 EN12 引脚，通过调整PWM 的占空比可以调整电机的转速。选择一路 I/O 口，经反向器 74HC14 分别接 IN1 和 IN2引脚，控制电机的正反转1
9、.4.4 STC89C51 单片机管脚图及其功能（1）STC89C51 管脚图如图 1-8 所示。图 1-8 STC89C51 管脚图（2）STC89C51 的管脚图功能表 1-1 基于 STC89C51 单片机智能小车控制系统的原件清单8如图 2-7 为 STC89C51 的引脚功能图，其各个引脚功能概述如下：VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口
10、，当 FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是
11、由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所
12、示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（外部中断 1）P3.4 T0（记时器 0 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的
13、频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号出现。9/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（
14、0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。1.5 软件设计1.5.1 程序流程图智能小车控制流程图如图 1-9 所示。10开始初始化K0 成立吗？NK1 成立吗？NK2 成立吗？NK3 成立吗？YYYY小车左转小车右转小车前进小车后退NNK4 成立吗？Y小车停止图 1-9 智能小车控制流程图1.5.2 L293D 驱动器管脚赋值表L293D 驱动器小车电机转动的管脚图赋值表如表 1-2 所示。状态引脚 停止（K4） 左转（K0） 右转（K1） 前进（K2） 后退（K3）Out1（P2.0） 0 0 1 1 0Out2（P2.1） 0 0 0 0 1表 1-2 L293D 驱动器小车电机转动的管脚图赋值表
