大学电子信息科学与技术专业毕业设计.docx

毕业设计论文题目 基于STC12C5A60S2的多功能遥控 WiFi智能小车院物理科学与工程技术学院专业电子信息科学与技术年级 20xx级姓 名王XX 指导教师 XX职 称讲师（2022 年 5 月）XX学院教务处制 学生主要工作：根据前期的准备工作，我认真的阅读了所查找的相关 文献，对各个传感器有了定的了解，而且综合自己的能力，做出了几 个自己所需的传感器模块，并且优化了其电路，使传感器的功能发挥了 其极大的功能。其次是自己在实验室里待过一定的时间，并且参加过 国赛、省赛，有了一定的设计、制作电路的经验，这使得我很快地做 出来了电路控制主板和各个传感器的接口电路。然后利用KEIL、 PROTEUS软件对电路各模块进行编程进行、仿真，并记卜.出现的相 关问题、解决方案，这使我进步了许多，给了我不少的经验。最后， 在把各个模块、子程序综合起来时，出现程序紊乱问题，在指导老师 认真仔细的帮助下，经过两天奋斗，我的多功能WiFi智能小车终于 按照我的意愿跑起来了。接下来就是写论文了，经过几天不停敲击键 盘，最终完成了论文初稿的撰写，交指导老师查阅，以便老师帮助我 怎么修改。2022.5.5)指导教师审查意见:年 月曰后 期至2022.5.20)学生主要工作：进一步完成毕业设计，对我的WiFi智能小车进行实 地测试。在指导老师的帮助下，使设计更加完美，正确。然后按照规 范完成论文格式的修改，最终完成论文的定稿。指导教师审查意见：年 月日七、其他（学生提交）1 .开题报告1份2 .外文资料译文1份（1000字以上，并附资料原文）3 .设计（论文）1份（理科400（）字以上，文科6000字以上）指导教师：系负责人：学生开始执行任务书日期：学生姓名：送交毕业设计日期：XX学院毕业设计开题报告题 目： 基于STC12c5A60s2的多功能遥控 WiFi智能小车学 院：物理科学与工程技术学院系电学与信息工程专 业：电子信息科学与技术班级：XX电子技术学号：XXX姓 名：XX指导教师：XX填表日期： 期21 年 12 月 30 日一、选题的依据及意义智能小车作为现代的新发明，是以后乃至永远的发展方向。目前，在企、业生产技术不断提高、 对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动 化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。且人类的口常起居、生活娱乐均跟自动化有着密不 可分关系，人类对智能化产品的依赖越来远大了。因此，世界上许多国家都在积极进行智能车辆的 研究和开发设计。正是由于它和当今的生活密切相关，给人类提供了相当大的便利，把我们带入了 智能化、自动化的世界，因此这是我做该毕业设计的依据。智能小车在给人们生活提供极大的便利同时，在其他的应用领域也发挥着极大的作用。1、辅助驾驶系统，利用智能感知系统的信息进行决策规划，给驾驶员提出驾驶建议或部分地代 替驾驶员进行车辆控制操作。另外，当人们处于头脑不清晰的状态时，便可以使用自动驾驶模式， 这样便可极大的减少交通事故。2、军事侦察和环境监测，现代战争对军事侦察提出了更高的要求，世界各国普遍重视对军事侦 察的建设，采取各种有效措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，断研制多用途的侦 察器材和探测设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备，通 过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务，进一步扩大侦察的范 围，提高侦察的时效性和准确性。3、智能家居在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。 对种小车的研究，将为环境探测技术上的有利支持。二、国内外研究现状及发展趋势智能车辆（intelligent vehicles, IV）是智能交通（intelligent transportation systems, ITS）的重要构成部分,其研究的主要目的在于降低口趋严重的交通事故发生率，提高现有道路交通的 效率,在某种程度上缓解能源消耗和环境污染等问题。一些发达国家开发和研制智能车辆已经有10余年的时间,特别是欧美已有相对成熟的经验， 比较突出的有：1）由美国Ohio州立大学与Oshkosh货车公司合作,将一辆军事战术车改装成一辆能够自主行驶 的智能车,取名为 TerraMax10,该车长 28ft,宽 8ft（lft=0. 3098m）。2）法国国家信息与自动化研究所（1NRIA）与其合作伙伴ROBOSOFT公司合作开发了能够协作驾 驶的智能车该车包含7个模块，分别是决策与控制模块、电机驱动模块、传感器接口模块、无线通信 模块、供电模块、跟踪模块、数据传送模块，每个模块都含有各自的微处理器，承担独立的功能，模块 间通过CAN总线进行连接。3）西安交通大学人工智能与机器人研究所与吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室从2001年 开始,展开了汽车辅助驾驶的合作研究,完成了道路偏离警告系统硬件框架设计、道路检测和识别算 法、系统软件结构的设计工作,并在西安和长春两地的高速公路上进行了实验,取得较好的实验效果。 搭建了 Springrobot智能汽车实验平台，原型车为一辆SUV。对方向盘和油门刹车进行了改装,通过 一套交流伺服电机控制方向盘，一套步进电机控制油门和刹车,从而可靠地实现了车体的横向和纵向 控制,解决了油门和刹车的独立控制带来的可靠性差的问题。三、本课题研究内容WiFi智能小车共有红外避障、光电循迹、超声波跟随、遥控四种模式，每个模式独有单独的传 感器去感受其周围环境的变化，并把采集信号传输给处理中心（STC12c5A60s2单片机），再由处理 中心给我相应的信号给电机驱动模块和语音模块，作出相应的响应。而且每个模块需要不断重复的 调试和测试，使其性能稳定后才能接入电路系统中，这样才能保证排除硬件问题你的干扰。四种模 式中遥控模式占有最高的权力，随时随地均可打断其他的模式，进入遥控模式。四、本课题研究方法了解较高级的51单片机的硬件资源并加之利用，运用KEIL软件以及PROTEUS软件对多功能WiFi智能小车进行仿真、设计。从不断地运用C语言与运用PROTEUS对电路进行仿真到自己动手焊接大陆 和搭建小车平台，直到小车能够“快乐”地跑着。可以说运用理论来指导实践操作，从而可以检验 自己的动手能力。运用的方法有比对法，假设法，反向法等方法五、研究目标、主要特色及工作进度研究目标：本设计的主要目的是了解小车系统的实时操做性、合理调度每个任务以及处理好各 个任务之间的关系，以使小车能够准确地、实时地做出我们预期的任务。主要特色：是利用WiFi模块来对小车前面的情况进行实时的采集，并不断地、实时地往监控用 的手机传送视频。这样，即使小车进入了人们的视野盲区，我们仍可以控制着小车，使小车按照原 计划进入我们预先设置好的地方。工作进度：2021. 11.20-2021. 11.25搜集相关资料以及完成开题报告的撰写完成论文的总体设计 编写程序及调试 完成论文的初稿 修改论文及完成定稿 准备答辩2021. 11.22-2021. 11.28阅读完相关书籍 2021. 11.30-2021. 12. 172022. 01. 21-2022. 03.212022. 03. 22-2022. 04. 292022. 05.01-2022. 05. 25六、参考文献山李丽娟.C语言程序设计教程M.第4版.北京：人民邮电出版社，2013.1.邱关源，罗先觉.电路M.北京：高等教育出版社，2006.5.康华光.电子技术基础（模拟部分）M.北京:高等教育出版社，2006.1.4康华光.电子技术基础（数字部分）M.北京:高等教育出版社，2006.1.张毅刚，彭喜元，彭宇等.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2010.6刘丁.自动控制理论M.北京：机械工业出版社，2006.9.许科军.传感器与检测技术M.北京：电子工业出版社，2011.9.华成英.模拟电子技术基本教程M.北京：清华大学出版社，2006.2.9唐介.电机与拖动M.北京：高等教育出版社，2021.4.10裴云庆.开关稳压电源的设计和应用M.北京：机械工业出版社,2010.5.11刘丁.自动控制原理M.北京：机械工业出版社，2006.9.XX学院2022届毕业设计答辩资格审查表题目基于STC12C5A60S2的多功能遥控WiFi智能小车学生姓名XXX专业既翳4班级 学与技小XX电子技术学号XXX检查 内容设计完成情况良好开题报告良好外文资料翻译良好中、英文摘要良好软硬件验收良好设计期间考勤情况f航累计旷洒勤课时间无学生自查说明在整个论文的撰写中，态度端正，认真仔细的完成每一项工作，遇到不懂的问题及时 问指导老师XX老师或者查阅资料。基本上能够按时完成各阶段的工作，在XX老师的悉心 指导和帮助下，经过多次修改，最终圆满完成论文的撰写。学生签名：年 月日指导教师意见（说明是否进行答辩及评定成绩）指导教师签名：成绩 年 月曰XX学院论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外, 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确方式表明。 本人完全意识到本申明的法律责任，其后果由本人承担。作者签名:日 期:论文版权使用授权书本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权XX学院可以将本论文的全部或 部分内容编入数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本论文。日期:日期:作者签名:导师签名:1 .毕业设计任务书2 .毕业设计开题报告3 .毕业设计答辩资格审查表4 .论文原创性申明5 .论文版权使用授权书6 .毕业设计正文7 .外文资料译文8 .外文资料原文毕业设计论文题目基于STC12C5A60S2的多功能遥控WiFi智能小车学 院物理科学与工程技术学院业电子信息科学与技术年 级 XXXX级姓 名 XXX指导教师 XX职 称讲师（2022 年 5 月）XX学院教务处制基于STC12c5A60s2的多功能遥控WiFi智能小车XX学院物理科学与工程技术学院电子信息科学与技术XXX指导老师：XX摘要 本设计是一款WiFi多功能智能小车，它是将各个功能模块结合在一起，并不断的采集信号， 进行任务处理、任务调度，实现功能的实用化，多样化。小车主要分三大部分，第一部分是传感器 部分，它的功能是采集小车周围坏境参数的变化，并转化为电路参数，把电信号传给中央处理部分； 第二部分是中央处理部分，这部分使用的处理器是一款升级版的8051单片机，他的功能是将各个模 块传过来的信号进行辨别、分析，并能够给出相应的应答信号：第三是响应部分，单片机在处理完 数据后会给出控制信号，而这些信号正是控制响应信号，其中最重要部分是电机的驱动模块，它是 决定小车运动的重要因素，它是通过控制减速电机的供电来控制电机的。由于小车做的是多任务、 多调度的工作，所以，算法在编程中起着至关重要的作用。关键字 WiFi多功能智能小车；功能模块；控制信号；多任务；多调度Abstract This design is a multi-functional intel Iigent car, it is each function moduIe wiI I be combined together, and continuous signal acquisition and task processing, task scheduling, realize a practical function, diversification. The car is divided into three parts, the first part i s the part of the sensor, i ts funct ion i s to change the car env i ronment parameters acquisition, and the transformation of the c i rcu it parameters, the eIectr icaI s i gna I to the centra I processing part; the second part i s the centra I process i ng part, th i s part of the use of 8051 s i ng Ie-ch i p processor i s an upgraded version of the function i s, his the signal of each moduIe pass over the identification, analysis, and give the corresponding response signal; third is part of the response, the microcontrol ler wi I I give control signa I in the processed data, and these s i gna I s are contro I I ed i n response to s i gna I s, one of the most important part i s the motor dr i ve module, it i s an important factor in deciding the direction and speed of the car the movement, but a I so the motor power suppIy. Because the car i s multi task i ng, multi scheduIi ng work, so the a Igor i thm pI ays a vital role in programming.Keywords Multifunctional smart car； funct i on module; control signa I; multi task； multi scheduIi ng1前言12总体设计12.1 各模块的分析与选择12.1.1 中央处理模块的方案与选择12.1.2 避障模块的方案与选择I2.1.3 寻迹模块的方案与选择22.1.4 HC-12模块的方案与选择22.1.5 跟随模块的方案与选择22.1.6 语音模块的方案与选择22.1.7 减速电机模块的方案与选择32.1.8 电源模块的方案与选择32.1.9 视频实况传输模块的方案与选择32.2 总体设计33硬件设计43.1 单片机模块43.1.1 时钟电路53.1.2 复位电路63.1.3 程序下载电路63.2 红外避障模块63.3 光电寻迹模块83.4 超声波循迹模块93.5 HC-12集成模块103.5.1 无线遥控模块的特点103.5.2 该模块四种串口传输模式113.5.3 模块波特率和功耗123.5.4 模块参数设置AT指令123.6 电机驱动循迹模块133.7 语音模块153.8 WiFi视频传输模块163.8.1 模块说明164软件设计164.1 红外避障模块164.2 光电循迹模块164.3 超声波跟随模块174.4 语音模块174.5 减速电机驱动模块174.6 遥控模块174.6.1 遥控部分184.6.2 小车接收部分184.7 主程序185结论18谢辞19参考文献20附录1小车车身与遥控器照21附录2小车程序231前言本课题设计是一款能智能化识别外部环境的变化，并能做出正确反应的小车。小车具有以下功 能：红外避障、光电循迹、超声波跟随、手动遥控、传输实时视频。该作品既能用于儿童玩具的发 展方向，也能作为智能家居的模型，同时也能作为学弟学妹们以后参加小车大赛的参考实例。该设计是以直流电机作为动力驱动，通过各种各类的传感器，将采集的各路环境参数信号转化 为电信号，传递给单片机，待单片机通过相应的程序进行处理后后再将控制信号给减速电机模块， 调整好小车的状态。减速电机采用采用大功率，四通道信号驱动集成功率芯片L298N驱动模块；红外避障、光电循 迹循迹模块均是采用红外发射、接收二极管的方案。无线遥控是采用具有1000m远距离、抗干扰能 力强的HC-12模块；语音部分是用ISD1420语音芯片；最后由控制中心处理完数据后通过预先设定 好的程序有序合理的将各模块信号整合在一起并做出相应动作，实现了智能控制。2总体设计2.1 各模块的分析与选择通过网上和图书馆杳阅各硬件资料的信息，并对其进行对比和有效的分析，最终得出最佳的 方案和选择。2.1.1 中央处理模块的方案与选择方案一：本方案采用数字电路组合形成小车的控制中心，对红外避障模块、光电循迹模块、超 声波跟随、无线遥控模块传送过来的信号进行处理。但本方案电路非常兔杂，且很难做到各个任务 模块的调配，反映能力差，故弃之。方案二：采用FPGA来作为中央处理器。但由于自己学艺不精，很少接触这方面的学处理器， 故弃之。方案三：采用基本的8051单片机。单片机对我来说再熟悉不过了，由于小车上的模块过多，且 许多方面均要用到定时器，再加之传统单片机这方面的硬件资源很受限，调配各个模块任务仍力不 从心，故还是放弃。方案四：采用咱中国的STC宏晶公司加强版单片机STC12c5A60S2作为中央处理中心。该单片 机在许多方面均走到了优化，使其在实际应用中能够充分发挥灵活性。此单片机组成的系统比较灵 活，且具有一定的驱动能力，使硬件部分得到了优化，各类功能均能得到很好的实现。故采用之。2.1.2 避障模块的方案与选择方案一：采用撞击法。当小车碰到障碍物时，障碍物会接触到小车上的轻触开关，从而会使开 关闭合，给单片机相关IO 口一个低电平。此方案由于其本身的机械缘故，在开关闭合时会有电压的 抖动，给单片机一个不稳定的信号，从而会单片机造成误判。另外，由于撞击会有机械损伤的缘故, 会对小车车声和各个模块会造成一定的损坏。方案二：采用红外线探测的方案。该方案是利用光线遇到障碍物会反射和散射的原理，红外线 二极管发射红外线，当前方有障碍物时，红外线会发生散射和反射过来，接收管接红外线后，会产 生相应的信号，由于阳光具有各种频率的光，当然也包括我们所需要的红外线，所以会对我们的红 外避障模块进行干扰。为了提高抗干扰能里，我们采用LM567音频解码芯片，给红外加载38KHz 的调制频率，然后再给接收端 解码。另外我们要求避障距离是20CM,所以加一个可调电阻再经 调试即可。综上所述，再经对比，采用方案二。2.1.3 寻迹模块的方案与选择方案一：发射部分的主要部件用的透明的发光二极管，接收部分的主要部件用光敏三极管。但 进过测试，由于光敏二极管见光就导通，很是不稳定。方案二：利用红外发送与接收模块作为寻迹模的传感器，该模块是将红外发射管与接收管放在 一起，形成红外对接管。采用红外线发射，由于接收管只接收红外光，故外面可见光对接收信号的 影响较小，再用相关的缓冲器对信号进行隔离。本方案淘宝有的买，且性能还不错，因此采用方案 -O当小车底部前排部位的红外对管模块遇见黑胶带时，模块输出为高电平，模块上的指示灯火； 若传感器探测到白色PP板时，端口输出为低电平，指示灯亮。这样，单片机循环地查询10 口电平, 然后通过程序处理并改变小车的运动状态。2.1.4 HC-12模块的方案与选择方案一：采用家用红外遥控器。在我们的家里最常见的就是电视机的遥控器，它是按照相关协 议的时数据进行编，然后解码，再给单片机。此类遥控编码受其内部芯片的控制，编码固定；同时 它本身是用红外线传输，发射端和接收端必须在一定的范围内才能正常工作，这使得我们的遥控范 围受限；另外，由于光的本身性质，光在空气中传输衰减特严重，距离只能在45米内，这使得远 程遥控遥遥不可及。方案二：无线遥控集成电路。一般在日常生活中都能看到的遥控器，主要用于仓库，厂房等等。 我一开始选此类无线模块是由于价格低廉，操作简单。该套件有1、2、3、4四个轻键按钮，对应四 个数据通道传输距离一般。但由于其只有四个按钮，功能受限。经过测试，该模块反映时间为0.8S, 对于实时控制是远远不够的。方案三：用HC12无线模块。该无线模块遥控最大距离为1000m,且波特率、功耗可调，同 时也可以自动搜索并配置和单片机一样的波特率。同时此模块是工作在半双工模式的，虽然不能同 时发送、接收数据，但也能两面传输数据。故选择方案三。2.1.5 跟随模块的方案与选择方案一：用红外集成对管进行探测。该方案用的原理避障的原理差不多，也是发射调制好的红 外线，然后接收头接收到反射回来的的红外线。由于光的本身特性，容易被黑色物体吸收，导致接 收端接收不到红外线或者非常微弱的红外线，从而给不了单片机信号。方案二：超声波循迹模块。该原理是超声波遇见障碍物会发生反射。这样，模块会给单片机一 个有一定时间长度的高电平，而这时间恰好就是超声波从发射到接收的时间。虽然声波有绕射和衍 射特性，并容易扩散，但在短距离内还是能按照直线传播的，同时反射回来的也没有损耗过多，对 于跟随来说，是足够了。故选择方案二。2.1.6 语音模块的方案与选择为了给毕业设计多添几分色彩，让其能够实时报出小车的运动状态。本方案采用自己焊接的以 ISD1420语音芯片为核心的语音录放模块。该集成语音储存器的录音时间为20S,共分为120个部分， 所以每个地址段录音时间为0.125S,每段时间都有相应的地址。这样，我们便可以随意把其内存分 为几段，所以能进行分段录音、分段放音，具有很大的可控制性。另一方面，该芯片能反复擦除20 万次，保存语音信号100年，其性能稳定性是可想而知的，是做语音模块的不二之选。2.1.7 减速电机模块的方案与选择减速电机的转动是实现小车运动起来不可或缺的条件。由于实验室里有现成的L298N电机驱动 模块，该模块是强电压、强电流芯片，最大驱动功率为35W,并经过上一届学长们的测试，能够完 全给多功能WiFi智能小车足够的驱动功率。2.1.8 电源模块的方案与选择1）电池的选择方案一：采用实验室老古董电池（7.2V电池）。该电池存储电量大，输出电流也大，但由于其 体积大、笨重，并且这些电池也有一定的历史，其性能下降了许多，故弃之。方案二：采用重量轻，占用空间少，输出功率较大的锂电池。孙老师那里有一些锂电池，且买 来的时间不长，之后在网上百度搜索了一下，该电池驱动能力大于以上电池，只是储存量稍小。由 于WiFi智能小车不是长时间运行，故该电池能够满足小车的需要。2）电池分配的选择方案一：采用三段稳压器LM7805作为小车各个模块和中央处理模块的电源。该稳压管是直流 5V稳压管，直接用功耗器件给直流电压降压。由于是给直流电压降压，降掉的那部分电压就会以热 量形式消耗掠。例如，供电电池电动势是8V,经LM7805稳压后输出5V,那么还有3V电压就降在 稳压管上，如果输出电流是500MA,那么负载消耗功率是2.5W,消耗在稳压管上的功率是1.5W, 效率是60%。所以，效率不高，消耗功率也特别大的，故弃之。方案二：采用LM2596组成的开关电源为小车系统提供电源。该电源模块工作在开关状态，使 其由电感作用升压，让后再滤波，故其功耗特别的小，几乎可以达到90%以上，驱动电流可以达到 5A,故选用之。2.1.9 视频实况传输模块的方案与选择方案一：采用汇承公司的HC-05无线蓝牙模块。该模块是汇承公司一款蓝牙设备，可与手机进 行连接，理论上可以给手机实时地传输实况视频。由于该模块功耗小，供电电压也就3.3V,故其传 输距离短，而且绕射能力弱，只要有点障碍物屏幕就会出现卡顿的现象。另外老板不会给你相应的 上位机软件，再加之机自己不会写上位机软件，故弃之。方案二：采用店家的WiFi路由器模块。该模块传输速度快，能够传输高清版的视频，加之功率 大，距离能够在500M左右。由于该模块价格不菲，一般在200以上，且体积大，对其供电的电池 存电量也得大，故弃之。方案三：采用迷你FPV图传摄像头WiFi视频模块。该模块是一个体枳小，功率比较大的的视 频传输模块，它能传输133M,且一个小个头的锂电池就能驱动。价格还可以，具体是165元。综上所述，再经考虑，最终选迷你FPV图传摄像头WiFi视频模块。2.2 总体设计此小车系统是以STC12C5A60S2为控制中心，有效地处理各个传感器模块传送来的信号，在把 控制信号发给相应的模块，并能做出相应的动作。传感器模块有：红外避障模块、光电寻迹模块、 超声波循迹模块、遥控模块。执行单片机命令的模块有：减速电机模块、语音模块。总体布局框图 如图2-1 o无线遥控图2-1总体布局设计图3硬件设计该系统主要由单片机模块、红外避障模块、光电寻迹模块、超声波循迹模块、HC-12集成模块、 减速电机模块、语音录放模块六大模块组成。3.1 单片机模块本模块采用宏晶公司生产的功能强大的STC12C5A60S2单片机作为核心单元。该模块由单片机 系统和几个集成电路、外部模拟电路及传感器接口组成，其中集成电路包括CD4069. 74LS244. CD4023。其中单片机系统有：RC串联好位电路，用于上电或者程序乱跑时给予一个更位信号；由 于HC-12模块传输对波特率的要求，我选择了 11.0592MHZ的晶振，再用了两个33PF的起振电容; 电源部分，这一部分我给了 5V的电源给予单片机，因为单片机工作在高速状态，外部任何部分的 电路的抖动，都会干扰单片机，所以我在单片机的VCC引脚端加了一个220UF的消抖电容。有了 这三部分，单片机就能正常的工作了。STC12c5A60S2是STC公司生产的一款灵活性强、多功能的增强版8位单片机，于普通类型的 单片机不同的是，它具有以下特点：1、 升级版51单片机，晶振不分频，指令代码完全与传统51单片机一样。2、 ROM为60K字节。3、 具有1280个字节的外部RAMo4、 通用10 口可有多种，一般是40个，且每个10 口可设置为强推挽/强上拉、仅为输入/ 高阻、开漏、准双向口四种模式，默认是准双向模式。5、 可通过CH340给单片机串口下载程序。6、 有电可擦除程序存储器的功能。7、 集成芯片（MAX810）复位电路。8、 电源供电电压监测电路，在P4.6有一个电压比较器。9、 该单片机既有内部时钟源，也有外部时钟源。10、4个定时器，其中两个是传统的定时器，另外两个是有PCA实现的。11、三个时钟输出口。12、片内集成两个PCA,10、 具有两个串口。11、 CPU频率可以选。12、 具有独立的波特率发生器BRT,给串口提供相应的波特率。WiFi小车所用单片机系统如图3-1所示。C133pF .| ,C2HP33pF<TEXT>R1口 X1.CRYSTALXTAL2C3TI10uF2Q<TEXT>30PSEN ALE EA12345678P1.0/T2 P1.1/T2EX P12 P13 P1.4 P15 P16 P1.7PO.O/jADO P0.1W>1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4WD4 P0.5/AC6 P0&/8 P0.7/AD7P2.0#®P2.1 版 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4AX2 P2.5/A13 P2.8/A14 P2.7/A15P3.0/RXD P3.1/TXD P3.27iNTO P3.3/iNTTP3.4/T0 P3.5/T1P36通P3.7而<TEXT>39 coD0A_i0口 238?736UiD2 'D3 D I 3D2 4D3 5353433D4 D5D6 -D4 6：D5 7D6 832D79RESPACK« kite 而IRP1图3-l WiFi小车所用单片机系统图为了扩展最小系统的端口，提高的应用性，对最小系统做了修改，并添加了一些集成电路，从 而形成了本设计的中央处理模块，如图3-2所示。C1 itrr- -II X1 J=L cmC2>BUZ1 £. TEKA 1PHP cTEXT>ALE1O7Z ACT2E<POIVACO P0.WAD1 PQ2TAtlZ POLACO PO.4/AD4 POLADS P0J&AD6 PD.7/AOTP2£r>e PN.1WS PZAtJ PN3A11 PZ.VAC P2SZAQ P2JSTAU P2.7ZA15PR3 P3.1HXB P32HITO pinrnP3.4HD P3SmP3jM P3.7/WRB8PACMB cTEKP-CCCCCCCC图3-2控制中心模块时钟电路WiFi小车所用单片机的时钟电路由方波产生器和分频器组成，其中方波产生器具有两个时钟源: 内部RC振荡时钟源和外部晶振振荡时钟源，分频器根据设置可分为二、四、八、十六、三十二、 六十四、一百二十八分频，经过分频后的频率会送至CPU和其他需要振荡的部位。1）该单片机内部振荡器是普通的R/C多谐振荡电路，在5V电源供电、温度为20C的条件下,XX学院毕业设计任务书题 目：基于STC12C5A60S2的多功能遥控WiFi智 能小车学 院：物理科学与工程技术学院系:电子与信息工程专 业：电子信息科学与技术班 级：xx电子技术学 号：姓 名：XXX起止日期： 20xx.lL202()xx.5.2()指导教师：xx 职称:讲师系主任：审核日期： 内部方波产生器产生的方波的频率是12MHz18MHZ,在5V电源供电、温度为20的条件下，内 部方波产生器产生的方波的频率是10MHz20MHz，.由此可见，RC振荡器的振荡频率受外部温度 和供电电压的影响，具有很大的离散性。再加之由于制作工艺的原因，不可能做到每个单片机的RC 参数是一致的，故每个单片机的的振荡频率是不一样的，所以在做对时间要求不苛刻的任务还是可 行的。2）外部晶振电路。单片机中晶振方波产生器电路，其输入端为引脚XL1,输出端为XL2。通过 这两个引脚，并接石英晶体，再加两个启动电容（一般为20PF左右）。石英晶体为感电容构成多谐 振荡电路，为单片机提供所需要的方波，且方波非常稳定。复位电路STC12C5A60S2单片机具有多种复位功能，包括外部电平复位，电源供电电压检测复位，下载 软件STCSP复位，关电/开电复位，专用芯片（MAX810）复位和看门狗复位。1）电平复位就是从外部电路给单片机第9脚一个具有一定宽度的高电平信号，单片机就执行了 一次复位操作。复位操作比较简单，一般分为上电复位和手动复位。其中上电复位指的是在给单片 机上电的同时也给单片机一个兔位信号，使得单片机在开始工作前能够初始化。单片机的准备工作 要一定的时间，所以在单片机外加了一个RC串联电路。2）电源供电电压检测复位。新增的第二复位功能，可通过电阻分压的方式调节门槛电压，当程序下载电路该升级版上的单片机（STC12c5A60s2）是用串口下载程序的，比起其他形式的端口下载用户 程序既方便又节省接口资源。当我们要下载程序时，首先用相关的下载器把单片机串口和PC机的 USB 口或者是串口链接起来，以实现TTL电平与232电平的转换，然后再在PC机上用STC公司提 供的最新下载软件STCSP5_6.85下载软件已编译好的的HEX文件（16进制文件）。下载时选 好单片机型号和所需要的下载文件，并同时给单片机重新上电即可。在单片机上电时，单片机会有一个检测下载功能，如有下载握手信号，单片机串I会进入下载 程序状态，而平时只是作为一个普通的单片机串口用。3.2 红外避障模块红外避障模块也称光电开关，是一个把信号加载在红外线再转换为电信号的模块，它是利用被 检测物时红外线的散射或反射或漫射，让光敏三极管接收信号，从而探测障碍物的有无.红外避障模块一般有以下部分组成：调制模块，发射模块，接收模块，解调模块，检测模块。 其工作过程如图3-4所示。 IUE8S6图3-4红外避障模块工作过程图调制模块：本电路采用两个NE555构成二级信号加载电路。使得该传感器获得一定的抗干扰能 力。发射模块：发射部分用普通的红外线发光二极管，由调制电路给已经调制好的电平信号，再把 电平信号转化为光学信号。接收模块：本电路采用光敏三极管作为传感器的接收端，并把已加载的光转化为电，由于其电 流是非常微弱的，需放大，故电路中加了一个uPCl373H运放放大芯片，把红外接收头送给来的电 平信号给予放大，然后送给解调电路进行解调。解调模块：由于UPC1373H运放送过来的是个已调制的信号，再加之空气中也有许多红外光， 所以运放给的是一个杂乱的信号，要想从中得到有用的信号，我们首先用滤波器把杂波滤除掉，然 后在对有用电流信号进行解调，得到最终传感器信号。检测模块：进过解调后的信号我们必须对其进行检测，看是否有无信号过来。如果有的话就给 输出相应的电平，否则输出与其相反的电平。其传感器内部电路图如图3-5所示。图3-5避障传感器内部电路图该模块有共有三个引脚端，一个5V电源端VCC, 1个接地端GND,另一个输出端OUT。当传 感器前没有障碍物时输出端是低电平，当有障碍物时输出是低电平。其实物图如图36图3-6红外传感器块实物图3.3 光电寻迹模块本设计采用的是四路循迹模块，其主要分为三个部分：发射部分，接收部分，电路放大部分。发射部分：就直接采用电阻限流的方法给红外二极管供电，发射红外线。接收部分：接收部分采用光敏三极管，当有一定强度红外线时会产生基极电流，从而相应的驱 动电流。电路放大部分：光敏三极管作为接收端，当有红外线到达基极时，就会在其发射极产生微弱的 电流信号，因为需要将其放大一定的倍数后才能给单片