基于MCS-51单片机智能小车毕业论文(4)

图2.11 电机选择流程

图2.12 系统中的电源电路

2.7.1 原理图的制作

1.环境参数的设置

图纸的方向设为横向，大小用A4纸，其他的为缺省值。

2.元器件的载入和编辑

相关元件库加入元件管理器，并找出相应的元件放入原理图编辑区，按照设计要求修改元件属性，确定元件封装形式。当元件库没有所需的元件的时候，进入SCH.LIB库编辑器，把自己建立的元件库加入元件库管理与其他系统库的使用方法一致。

3.原理图元件的布线

打开原理图绘图工具连接元件，其中包括导线的绘制；节点，电源和接地符号的放置；I/O端口，总线和网络的制作。

4.电路原理图设计的检查 [12]

电气设计ERC规则检查可以检查到电路中连接中的各种错误或者警告，根据其报告作出相应的检测直至没有错误为止；之后可以对元件的编号重新分配，使其更有顺序和规律性。

5.报表生成及原理图的输出

网络表是电路自动布线的灵魂，也是原理图设计软件SCH和印制电路板设计软件PCB之间的接口，

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它可以直接从电路图转化而得，也可以从已布线的电路中获得。除此之外，还可以生成元件列表等其他报表，以便检查和核对，同时还可以直接进行修改和更新。最后建立项目元件库文件，方便以后的调用。最终获得的原理图如图2.13（详见附录）

图2.13 整个系统的整体原理图

2.7.2 电路板的制作

电路板也就是印制电路板。简单的讲，就是用来连接各种元件的具有电气特性的一块板子。它有单层板，双层板和多层板之分，当然印制电路板还包括不同板层上的元件，导线，焊盘和导孔

1.电路板设计环境管理与电路板规划

进入编辑区，首先设置其板层数，原点，确定禁止布线区。

2.元件封装库的引入和网络表的加载

将原理图中元件用到的元件封装库加到管理库中，在PCB.LIB中按要求制作自定义封装库并载入。通过网络表文件载入网络表，或者利用同步器直接传送原理图信息。在载入的过程中对生成的网络宏错误进行排除，直到没有错误为止。

3.元件布局与自动布线

自动布局确定了元件的分布情况，之后便是自动布线了，往往需要做一定的手工修改。

4.电路板编辑

电路板自动布线后，其布通率不大可能做到100%的满意，需要一些必要的手工编辑。如：

放置导线：对不满意的导线可以拆除和重新连接。

交叉检索：用于在PCB，原理图，电子表格以及其他的报表之间进行信息查询，对照。

导线的加宽：主要用于电源线和接地，便于电流的通行。方法是双击导线，修改其宽度和范围。 补泪滴：是在导线进入焊盘或导孔时，让其线径逐渐成泪滴状，可以加紧机械强度，避免断裂。 包线：将选取的导线和焊盘用一条导线将其围起来，并经常将围绕的导线接地，以防止干扰。 敷铜：主要用于连接电源网络和接地网络。

5.报表的生成与电路板输出

报表的输出便于了解电路板的信息，如：元件报表，网络状态，信号完整性分析等报表。建立

[13]。

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PCB项目元件库，以便后来的使用；电路板的输出可分层打印，可组合打印。其生成的电路板如图2.14

图2.14 系统电路板

3.软件设计

单片机应用系统是由硬件和软件共同完成一定任务的，只有两者紧密的结合协调一致才能组成高性能的应用系统，在设计过程中要相互适应，相互配合，达到最高性价比。

3.1 软件设计思想

整个软件部分，可以分成三个模块，即主程序初始化模块，传感器信号检测模块，电机驱动模块。对于信号的探测和控制字的输出，使用两个定时器中断，T0作为信号探测间隔时间控制，本系统将时间设为500ms左右，而控制字的输出间隔设为2ms。

3.1.1 定时器中断

定时/计数器是一种可编程器件，在工作前必须将控制字写入工作方式寄存器和控制寄存器，即定时/计数器的初始化 [14]。

1. 工作方式寄存器TMOD如表3.1所示。

（1）M1，M0：工作方式控制位，可构成如下的4种方式如表3.2

（2）C/T¯：功能选择位。C/T¯=0定时器方式，C/T¯=1计数器方式。

（3）GATE：选通控制位。当GATE=0时，只用软件对TRO（或TR1）置1即可定时器工作；当GATE=1时，只有在INTO（或INT1）引脚为1时，且用软件对TRO（或TR1）置1才能启动定时器工作。

根据功能要求，两个定时/计数器都作定时器使用，且工作方式都为方式1。其控制字为：#00010001B定时计数器的初值：X=M-计数值

本系统中：晶振的频率选用的是6MHZ，故其机器周期为12/6*10^6=2us

定时器T0的计数值为500多ms，但16的最长计时值为：2us*2^16=131ms，故需四个这样的中断才采样传感器信号一次。4*131ms=524ms

对于定时器T1定时为2ms，所以计数初值=2^16-2000/2us=0FC18H

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表3.1 工作方式寄存器

表3.2 定时/计数器工作方式

2. 控制寄存器TCON如表3.3所示。

表3.3 控制寄存器

3.中断禁止和开放控制如表3.4所示。

表

3.4 中断控制

多级中断要确定其优先级，这里是有传感器的检测信号来确定驱动信号的，因此设T0的优先级较高，即将优先级寄存器IP中的PT0置1。

3.1.2 电机驱动模块

电机采用的是四相八拍的反应式步进电机，单电源的通电方式，八拍的其运转更为精细，步进角为0.9度，通电方式是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，设D为高位，通电的相为1，则控制字为：

0001-0011-0010-0110-0100-1100-1000-1001-0001，但在电路中电机驱动器，有将功能放大的作用外，实质上还是个反相器，即输出为：1110-1100-1101-1001-1011-0011-0111-0110-1110，用十六进制表示为：{0EH，0CH，0DH，09H，0BH，03H，07H，06H，0EH}。因为左右轮是反向的，在对左右轮的控制上，输出也应该是反向的。分别设R0，R1为正反方向的指针。