基于遥控机器人的研究与设计本科毕业设计论文(24页).doc

-基于遥控机器人的研究与设计本科毕业设计论文-第 23 页本科毕业设计（论文）基于遥控机器人的研究与设计院系名称机电工程系专业名称自动化学生姓名学号指导教师 二一年三月十五日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为 。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日摘要：机器人是现代科学技术发展的必然产物，因为人们总是设法让机器来代替人的繁重工作，从而发明了各种各样的机器。现代机器人集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论以及人工智能（甚至应用到现代医学技术）等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。本课题以8052AH单片机进行智能控制为核心，辅以电机驱动及转向电路、超声波测障电路、语音及显示电路、遥控发射电路以及“看门狗”电路。使其可以利用红外传感器进行机器遥控操作，通过单片机控制轮式机器人启动、停止、速度调节、转向，由超声波传感器进行障碍检测，蜂鸣器发出报警声音并能演奏简单音乐，字符型液晶显示模块显示遥控信息和报警。本设计制作的轮式机器人具有相当高的智能性，设计较好地完成了课题目标。关键词：电机，测障，遥控，传感器Based on the research and design of remote control robotAbstract: The robot is the inevitable development of modern science and technology, product, because people are always trying to get machines to replace people's heavy workload, which invented a variety of machines. Modern robots focused on mechanical engineering, electronics technology, computer technology, automatic control theory and artificial intelligence (or even applied to modern medical technology), etc. The latest multi-disciplinary research, represents the highest achievements of mechanical and electrical integration of contemporary scientific and technological development of the most active areas. This topic used 8052AH microcontroller core supplemented by an intelligent control and steering motor drive circuit, ultrasonic measuring barrier circuits, voice and display circuit, remote control transmitter and the "watchdog" circuit. So that it can use infrared sensors to operate the machine remotely, through the SCM control wheeled robots start, stop, speed adjustment, steering, obstacle detection by the ultrasonic sensors, buzzer alarm sounds and can play simple music, character LCD displayModule display remote control information and alarm. This design produced wheeled robot has a very high intelligence, design satisfactorily completed the subject objectives.Keywords: motor, measuring barrier, remote control, sensor目录第1章 绪论 1.1 引言1 1.2 机器人技术发展现状21.3 本课题的主要内容及组织3第2章 系统设计2.1系统组成2.2速度控制系统2.3转向控制系统2.4检测系统2.5语音系统2.6显示系统2.7遥控设计2.8“看门狗”设计.第3章 硬件设计3.1 EEPROM存储器3.2 CPU与ROM、RAM存储器实时钟连接3.3 直流电机驱动3.4转向控制系统.3.5检测系统硬件设计.3.6语音系统.3.7显示系统.3.8遥控系统.3.9“看门狗”硬件设计第4章 软件设计 4.1软件框图.4.2 电机控制软件.4.3语音软件4.4 显示软件4.5 外接收软件4.6“看门狗”软件设计.4.7 软件抗干扰技术第5章 小结. 第一章 绪论 1.1 引言“机器人是具有感知、决策、行动和交互功能的智能机器。”机器人充分体现了人和机器的各自优长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围。机器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，作为现代制造业的主要自动化装备在制造业中广泛应用，并将在未来的制造企业中扮演越来越重要的角色。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。机器人并不是在简单意义上代替人的劳动，而是综合了人和机器特长的一种拟人的机械电子装置，既具备人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器持续工作时间长、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器在进化过程中的产物，是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机器人是高科技全自动一体化的新型产品，是提升企业效能之产物。现代机器人集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论以及人工智能（甚至应用到现代医学技术）等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造综合实力的重要标志之一。1.2 机器人技术发展现状 近几年来， 许多国家都把智能机器人列为高技术发展规划的重要内容。从研究方式来看，已打破单位和国家的聂限， 出现了单位联合， 跨国共同研究的趋势。如西欧七国高级机器人合作计划、日本的极限作业机器人研究计划、“尤里卡 的欧洲机器人研究计划等。从各国和国际间制订的研究计划来看，虽然项目各异， 但在研究特种作业的移动机器人方面都是不约面同， 说明特种作业的移动机器人是近期竞相研究的重点。目前， 基于感觉控制的第二代机器人已进入普及应用阶段。下一代机器人是具有自适应性、自主性和自然性的高级机器人，预计不久的将来可在技术上实现， 并开始应用自动化的需要推动了机器人进步，而机器人的发展提高了自动化水平。为了解决工业、原子能利用、空间探测， 海洋开发、排险，医疗、军事等领域自动化需要而研制有特定应用背景的智能机器人，基本上沿两条道路发展，一是在一般工业机器人基础上，增加各种高性能传感器和知识库，使之具感知能力和动作规划能力，二是在遥控操作器基础上增加移动能力、环境感知能力、自诊断自学习力及自主能力。其中包括知识库和专家系统。由于研究目的性明确，针对性强， 实际需要迫切，制造单位与应用单位结合， 资金和人力集中使用， 因此成果显著见效快。目前应用研究主要集中在精密装配机器人、水下机器人、移动机器人等方面。另外，利用神经网络等新技术的智能机器人也引起了人们的重视。8O年代初期，美国Unimation公司的经理JEngelberger对机器人技术的发展作过预测， 认为今后机器人技术最需要解决的问题是：触觉、视觉， 移动、声音通信和安全。3O多年前， 曾获得第一个机器A专科的GCDevol认为， 今后几年机器人的研究重点，应是视觉，触觉传感器和用于原子能反应堆、海底和飞船等方面的移动机器人实践证明， 两位机器人创始人的预见是正确的。2O世纪电子计算机的发明， 使人类的脑力劳动自动化成为可能，60年代智能机器人的出现开辟了智能生产自动化的新纪元。机器和生产系统的智能化， 用机器人代替人完成各种任务， 这是人类智慧发展和机器进化的飞跃。智能机器人作为新一代的生产工具，在制造领域中应用， 能排腺人为的不可控因素， 实现高节奏、高效和高质量生产， 并是未来智能生产系统(如CIMS)的重要组成部分。在非制造领域，如核工业、水下、空间，建筑、采掘，教灾 排险和作战等方面， 可代替人完成人所不适或力所不及的各种工作，在原予能、水下和外层空间可开辟新的产业。1.3 本课题的主要内容及组织遥控机器人智能控制方法进行研究；（2）利用红外传感器进行机器遥控操作，通过单片机控制轮式机器人启动、停止、速度调节、转向，由超声波传感器进行障碍检测，蜂鸣器发出报警声音并能演奏简单音乐，字符型液晶显示模块显示遥控信息和报警。第二章 系统设计系统采用Intel公司的8031单片机进行智能控制。Intel公司是第一家出产8031单片机的厂商，其他公司都是依照Intel的8051为基本构架，再加上自己的一些额外功能以显示自己的特色，让用户能依照电路所需，选择最适合的8031单片机去做控制。为方便设计者能随时更换不同厂商的8031，各厂商的单片机引脚大都相同，而且每个引脚的定义也相同。8031的特点： 8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。本系统的软件相对简单，可以完全包含在8031内部的8KB Flash片内程序储存器中，无需外部的程序储存器和数据储存器的扩展，因此可以使用所有的端口，更利于控制操作。§2.1 系统组成系统利用红外传感器进行小车遥控操作，通过单片机控制小车电机的启动、停止、速度调节、转向，由超声波传感器进行障碍检测，蜂鸣器发出报警声音并能演奏简单音乐，字符型显示模块显示遥控信息和报警。系统组成如下图所示：系统组成图§2.2速度控制系统本实例采用直流电机驱动的方式为智能玩具车提供动力。直流电动机具有体积小，价格低等优势，常用于各种机械玩具。 对直流电机的速度控制有三种方案：(1) 方案一：功率三极管速度控制使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性驱动的电流结构和原理简单，成本低，加速功能强，但功率损耗大，特别是低速大转矩运行时，通过电阻R的电阻大。发热高，损耗大。(2) 方案二：继电器速度控制采用继电器对电机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调节。此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，易损坏，寿命较短，可靠性不高。(3) 方案三：脉冲宽度调制速度控制通过脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）的方法实现对小车的速度控制。该方式是通过改变加载在电机上的脉冲宽度来进行直流调速。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率（实质是改变加载在电机上的脉冲宽度），从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法，PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。 在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”的时间长短。通过改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的速度。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图2.2所示，在脉冲的作用下，当电机通电时，速度增加；当电机断电时，速度逐渐减小。只要按照一定规律，改变通断电时间，就可以让电机的转速得到控制。由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。这种调速方式还具有调速特性优良、调速平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。基于以上PWM调速的优点，以及PWM可以较方便采用单片机实现，因此本系统采用PWM脉宽调制的方法控制直流电机。§2.3转向控制系统1.转向控制方案 对转向控制常采用的有两种方案：（1）方案一：普通电机转向控制采用普通电机控制电动机的转向，虽然此种电机的控制简单，但是使用它不能实现精确的转向。（2）方案二：步进电机转向控制用步进电机来控制电动车的转向，此方法的优点是转向算法容易实现，且能实现具体角度的转向，可靠性较高。 步进电动车是纯粹的数字控制电动车，它将电脉冲信号转变为角位移，即给一个脉冲，步进电机就转一个角度，因此非常适合单片机的控制，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，电机则转过一个步距角，同时步进电机只有周期性的无累积误差，精度高。 步进电动机有如下特点： 步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此，当它转一圈后，没有累积误差，具有良好的跟随性。 由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既简单廉价，又非常可靠，同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。 速度可在相当宽的范围内平稳调整，低速下仍能获得较大转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，不能直接使用交流电源和直流电源。 步进电机存在震荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。步进电机有两种工作方式：整步方式和半步方式（）步进电机在低频工作时，会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式，就能很好的解决这个问题，步进电机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中的电流控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分。一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小，步进电机半步工作方式就蕴含了细分的工作原理。2.元器件的选型实现细分方式有多种方法，最常用的是脉冲调制式斩波驱动方式，大多数专用的步进电机驱动芯片都是采用这种驱动方式，TA8435就是其中的一种芯片。为简化单片机对步进电机的控制，此系统选用TA8435作为步进电机驱动芯片。TA8435是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，该芯片具有以下特点： 工作电压范围宽（10-40V）。 输出电流可达1.5A（平均）和2.5A(峰值)。 具有整步、半步、1/4细分、1/8细分运行方式可供选择。 采用脉宽调试式斩波驱动方式。 具有正/反转控制功能。 具有复位和使能引脚。 可选择使用单时钟输入和双时钟输入。§2.4检测系统检测系统主要利用传感器实现对电动车可能发生的碰撞进行检测，并通过语音系统进行报警，并将报警利用显示模块显示出来。1. 障碍检测方案（1） 方案一：红外线障碍检测利用红外线进行测距。采用反射式红外发射/接受装置，该装置向前方发射红外线，当红外线碰到物体时，被反射回来，装置的接受部分将反射回来的红外线转换为电信号，其信号强度与电动车距障碍物的距离成正比，因此可利用信号强度作为避障依据。 红外障碍探测具有以下缺点：不能对障碍物的精确方位判断，易受雨、雾等天气的影响。（2） 方案二：超声波障碍检测 超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，其频率超过20MHZ，分横向振荡和纵向振荡两种，超声波可在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。它有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。利用超声波的特性，可做成各种超声波传感器，结合不同的电路，可以制成超声波仪器和装置。 超声波传感器的材料主要为压电晶体，压电材料组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波；同时它接收到超声波时也能转变成电能，故它分为发送器和接收器。超声波传感器有透射型、反射型两种类型。 超声波系统测量距离较远，且环境适应能力较强，因此选用超声波传感器作为障碍物检测系统。将超声波传感器布置在车体前端，用于规避正前方的障碍物，为电动小车躲避障碍物提供安全规避参数。超声波换能器是超声波传感器的核心部件，换能器按工作介质分为气相、液相和固相换能器；按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束换能器；按其工作频率分为38KHZ，40KHZ等不同等级。超声波探测器的测距常用两种方法：强度法和反射时间法。强度法是利用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远反射信号越弱，根据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的直接耦合信号很难消除，在放大器增益较高时这一耦合信号就可使放大器饱和从而使整套系统失效。由于直接耦合信号的影响，强度法测距只适合较短距离且精度要求不高的场合。反射时间法师利用检测声波发出和接收到被测物反射回波德时间差来测量距离，对于距离较短和要求不高的场合可认为空气中的声速为常数，通过测量回波时间T，利用公式S=0.5VT测量距离。其中，S为被测距离、V为空气中声速，T为回波时间。这种方法不受声波强度的影响，直接耦合信号的影响也可以通过设置时间门限加以克服，因此这种方法非常适合较远距离的测距。如果对声速进行温度修订，其精度还可以进一步提高。2.障碍检测方案选择对比两种方案，超声波障碍检测较红外线障碍检测有更强的抗干扰性能，因此我们选择超声波进行障碍检测。根据实际要求，这里选用气相、窄波束、40KHZ的超声波换能器。且由于小车避障时不须在很远处发现障碍物，且强度法较易实现，故选用超声波强度法进行避障。§2.5语音系统这里的语音系统主要实现报警等简单的发声功能，因此采用蜂鸣器作为发声器件。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、报警器、电子玩具等电子产品作为发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。压电式蜂鸣器主要是由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器和共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器的外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体光和集成电路组成。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.5-2.5KHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。震动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的震动发声。蜂鸣器在电路中常用字母“H” 或“HA”表示。§2.6显示系统显示系统主要实现对接收的遥控命令以及检测系统的报警信息进行显示。本课题采用小型的字符型液晶显示器作为显示输出。液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等诸多优点。在微型仪表及低功耗应用系统中的应用越来越广泛。显示系统采用的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字，2行16个字，2行20个字等，这里采用常用的2行16个字的DM-162液晶模块。DM-162液晶模块内部的字符发生储存器已经储存了160个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，例如大写的“A”的代码是0100 0001（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到“A” 。下面简单介绍DM-162液晶模块内部的控制器的11条控制指令（它牵涉到后面程序编制）,它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令程序来实现的。 指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址00H。 指令3:光标和显示模式设置。 指令4：显示开光控制。 指令5：光标或显示移位。 指令6：功能设置命令。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。 指令9：读忙信号和光标地址。 指令10：写数据。 指令11：读数据。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，否则此指令失效。§2.7遥控系统红外遥控式目前使用最广发的一种遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。因此目前广泛应用于各种电器设备中。在工业中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下、采用红外遥控不仅安全可靠还能有效的隔离电气干扰。1.红外遥控系统通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解码、解调电路。2.遥控发射器及编码这里采用HT6221专用芯片。遥控器将不同的按键编成不同的遥控编码，当发射器的按键按下后，发射器即发射一遥控码，遥控码所具有的特征有：采用脉宽调制的串行码：以脉宽为0.56ms,间隔0.56ms、周期为1.12ms的组合表示二进制0；以脉宽为0.56ms、隔1.68ms、周期为2.24ms的组合表示二进制1；其波形如图2.7所示：图2.7 脉宽调制串行码的0/1表示上述的0，1组成的32位二进制码（4字节）经38kHZ的载频进行二次调制以提高发射效率，然后通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。HT6221产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中16位为用户识别码，能区别不同的电气设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为16进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。遥控器按下后，周期性的发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制0，1的个数不同而不同，大约在45-63ms之间。3.接收解调接收解调部分采用1838红外集成接收头。它将红外接收器和放大电路集成在一体，具有体积小、密封性好、灵敏度高、价格低廉等特点。它仅有的三只管脚，分别是电源的正极、电源的负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右。只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器。它的主要功能有放大、选频和解调，要求输入信号是已经被解调的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号，而且灵敏度和抗干扰性都非常好。§2.8.“看门狗”设计PC受到干扰而失控，引起程序乱飞，可能使程序陷入“死循环”。指令技术、软件陷阱技术不能使失控的程序摆脱“死循环”，这时系统就会瘫痪。如果操作者在场，就可以按下人工复位按钮，强制系统复位。但操作者不可能一直监视着系统，所以采用了“看门狗”技术，“看门狗”技术就是不断监视程序循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设置时间，则认为系统进入“死循环”，然后强迫程序返回到0000H入口，在0000H处安排一段出错处理程序，使系统运行正常。“看门狗”技术可由硬件实现也可以由软件实现，在这里用硬件来实现。 实现硬件“看门狗”电路的方案主要有以下几种： 采用微处理器监控器。 采用74LS123单稳态电路来实现“看门狗”。 采用内带震荡器的计数芯片。本设计采用第3种方案实现“看门狗”电路。第三章 硬件设计一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两个部分的内容；一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O口、定时/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在单片外进行扩展，选着适当的芯片，设计相应的电路。二是系统外设，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、A/D、D/A转换器以及各种驱动电路等，要设计合适的接口电路。3.1存储器ROM我们这里采用串行EEPROM是可在线擦出和写入的存储器，他有体积小、接口简单、数据保存可靠等特点。我们这里选用AT24C02的EEPROM芯片，可以存储2KB的数据，其操作方式与通用的12C器件相同。硬件连接原理图如图3.1所示：图3.1 串行EEPROM硬件连接原理图3.2 存储器RAM我们这里采用了SDRAM，他是同步动态随机存取存储器利用了爆发模式的概念，大大提升了性能。这种模式在读取数据时首先锁定一个记忆行，然后迅速扫过各记忆列，与此同时读取列上的位元数据。之所以有这种设计思想，是因为多数时候CPU请求的数据在内存中的位置是相邻的。SDRAM比EDO RAM快5%左右，已成为当今台式机内存中应用最广的一种。向二级缓存的最高传输速率约为528MB 每秒，SDRAM存储器接口电路图如图3.2所示：图3.2 SDRAM存储器接口电路图：3.3 AD转换器AD转换器，这里我们选用了ADC0809。3.3.1 ADC0809 采用双列直插式封装,共有28 条引脚，各管脚的功能分四组简述如下：1、模拟信号输入IN0IN7： IN0-IN7 为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流进行A/D 转换。2、地址输入和控制线 ：地址输入和控制线共4 条，其中ADDA、ADDB 和ADDC 为地址输入线，用于选择IN0-IN7 上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换。ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，ADDA、ADDB和ADDC 三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器控制八路模拟开关通路工作。3、数字量输出及控制线（11 条）：START 为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809 工作。EOC 为转换结束输出线，该线高电平表示AD 转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。D0-D7 为数字量输出线，D7 为最高位。ENABLE 为“输出允许”线，高电平时能使D0-D7 引脚上输出转换后的数字量。4、电源线及其他（5 条）：CLOCK 为时钟输入线，用于为ADC0809 提供逐次比较所需，一般为640kHz 时钟脉冲。Vcc 为+5V 电源输入线，GND 为地线。+VREF 和-VREF 为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。+VREF 常和VDD 相连，-VREF 常接地。ADC0809 芯片性能特点: 是一个逐次逼近型的A/D 转换器,外部供给基准电压;单通道转换时间116us；分辨率为8 位,带有三态输出锁存器,转换结束时,可由CPU 打开三态门,读出8 位的转换结果;有8 个模拟量的输入端,可引入8 路待转换的模拟量。其内部结构图如图3.3A所示：图3.3A AD0809内部结构图3.3.2 ADC0809与8031的接口原理图如图3.3B所示：图3.3B ADC0809与8031的接口原理图ADC0809与8031的接口工作方式EOC：开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。查询方式：查询EOC引脚。中断方式：EOC反相器接8031的外部中断引脚。ALE=START=WR+P2.7OE=RD+P2.7端口地址确定应使P2.7=A15=0，A0、A1、A2给出被选择的模拟通道地址。3.4 DA转换器该课题的DA转换器我们选用了DAC0832， DAC0832是常用的集成DAC，它是CMOS工艺制成的双列直插式单片8位DAC，能完成数字量输入到模拟量（电流）输出的转换，可直接与Z80，8080，8085，MCS51等微处理器相连。3.4.1 DAC0832逻辑结构图如图3.4A所示：图3.4A DAC0832逻辑结构图3.4.2 DAC0832与MCS51的接口图如图3.4B所示：图3.4B DAC0832与MCS51的接口图3.5 直流电动驱动本系统采用软件产生PWM信号，图3.6是直流电机驱动的电路图。P1.0、P1.1控制电机进退，二者不能同时为低电平，其输出周期为80ms的调宽方波。三极管的功率视电机电流而定。图3.5 直流电动机驱动电路图3.6 转向控制系统转向控制系统电路图如图3.6所示。TA8453为步进电机的控制芯片，引脚M1和M2决定电机的转动方式：M1=1、M2=0，电机按半步方式运转；M1=0、M2=1,电机按1/8步细分方式运转。CW/CWW控制电机转动方向。CK1、CK2时钟输入的最大频率不能超过5kHz，控制时钟的频率，即可控制电机转动速率。REFIN为高电平时，NFA和NFB的输出电压为0.8V，REFIN为低电平时，NFA和NFB输出电压为05V，这2个引脚控制步进电机输入电流，电流大小与NF端外接电阻关系式为：IO=Vref/Rnf。R1、R2选用0.8、2W的大功率电阻。步进电机按二相双极性使用，四相按二相使用时可以提高步进电机的输出转矩，D200-D203快恢复二极管用来释放绕组电流。你们3.7 检测系统硬件设计超声波障碍检测如图3.7所示。本设计采用T/R-40-12小型超声波传感器作为探测前方障碍物体的检测单元，其中心频率为40kHz，由8.52AH发出的40kHz脉冲信号驱动超声波传感器发送器发出40kHz的脉冲超声波，如电动车前方遇到有障碍物时，此超声波信号被障碍物反射回来，由接收器接收，经LM318两级放大，再经带有锁相环的音频解码芯片LM567解码，当LM567的输入信号大于25mV时，输出端由高电平变为低电平，送8031单片机处理。图3.7 超声波障碍检测原理图3.8语音系统语音系统采用蜂鸣器作为发声器件，其连接电路图如图3.8所示。图3.8 语音系统连接电路图3.9显示系统显示系统电路原理图如图3.9所示。DM-162采用标准的14脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10KB的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS合RW共同为的电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平时RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为时能端，当E端由高电平跳变低电平时，液晶模块执行命令。D0D7为8为双向数据线。图3.9 显示系统电路原理图3.10 遥控系统3.10.1遥控系统发射硬件设计遥控系统发射硬件部分被放置在遥控器中，其电路原理图如图3.10.1所示。图3.10.1 遥控系统发射硬件电路原理图3.10.2遥控系统接收硬件设计遥控系统接收解码部分被放置在小车中，其电路原理图如图3.10.2所示。注意经过红外集成接收头后，信号被反相，即与发射时的高低电平颠倒。图3.10.2 遥控系统接收硬件电路原理图3.11“看门狗”硬件设计我们采用内带震荡期的计数芯片CD4060实现看门狗，CD4060是震荡期的14为计数器，由该芯片构成的看门狗电路如图22.12所示，由14为二进制计数器CD4060和三极管Q700、Q701等组成。单片机8031的P3.6口设计成输出口，由8031的CPU向看门狗电路发送喂狗信号正脉冲，在两个正脉冲间隔内，P3.6保持为低电平（此功能要结合软件才能实现，相应的软件设计在下面介绍）。我们知道，单片机8031的I/O口带灌电流负载的能力比较大，每个引脚低电平时的吸入电流为20mA，带拉电流负载能力却很小，实测情况是，每个引脚高电平的输出电流为25uA，现在P3.6口被设计成带拉电流负载方式，未了提高P3.6口带拉电流负载能力，所以电路中设计了上拉电阻R700.14为二进制计数器CD40