电子信息毕业学习必备

### 电子信息毕业学习必备知识点详解 #### 一、系统组成及工作原理 ##### 系统构成 本系统由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括凌阳SPCE061A单片机作为核心控制器，负责信号的采集、转换、识别用户输入的按键指令、电路输出及驱动等功能。软件部分则侧重于算法处理、键盘复用、信号变换、指令控制以及调节等功能。 ##### 工作原理 - **硬件设计**：硬件设计包括供电系统、传感器与单片机接口电路（如寻迹电路、测距电路和测温电路）、以及外设电路（如电机驱动模块、语音功能模块和显示电路）等。 - **软件设计**：软件设计主要涉及控制算法的设计，如转向控制算法和PWM控制算法等，以确保系统能够准确执行预定任务。 #### 二、系统硬件设计详解 ##### 1. 供电系统 - **电源选择**：采用两块手机电池串联直接给电机供电，并利用LM7805稳压芯片给单片机及其他外围电路供电。 - **目的**：确保电机在启动时有足够的电流支持，同时也保证单片机稳定运行。 ##### 2. 传感器与单片机接口电路 ###### （1）寻迹电路模块 - **工作原理**：利用可见光或红外线照射路面，根据黑线与白线的不同反射率来判断路线。本系统采用不调制的反射式红外发射—接收器作为探测器。 - **应用**：通过三对红外收发管横排安装在车辆前端，当探测到引导线时，会发出高电平信号，单片机据此信号调整行驶状态。 ###### （2）测距模块 - **测量原理**：通过计算车轮转过的圈数乘以车轮周长来计算行驶距离。采用开关式霍尔传感器，并在车轮内侧安装磁铁。 - **具体实施**：当磁铁旋转到霍尔元件附近时，会产生霍尔效应，霍尔传感器输出低电平信号。通过计算这些脉冲的数量，结合公式即可得到小车行驶的距离。 ###### （3）测温模块 - **技术方案**：使用一线制数字式温度传感器DS18B20，该传感器可以直接读取数字信号，无需额外的AD转换。 - **优点**：简化硬件设计，降低系统复杂度，通过单片机直接读取温度数据。 ##### 3. 外设电路 ###### （1）电机驱动模块 - **驱动方式**：采用PWM（脉冲宽度调制），利用器件的开关作用将直流电源电压转换为一定频率的方波电压，通过控制方波脉冲宽度来调节电机平均电压，进而控制电机转速。 - **优点**：电路简单、调速范围广、恒速精度高。 ###### （2）语音功能 - **实现方式**：利用凌阳单片机内置的语音处理功能实现语音控制小车运动状态及语音提示功能。 ###### （3）显示电路 - **硬件配置**：凌阳SPCE061A单片机扩展一片MAX7219芯片驱动8位数码管，用于显示相关信息。 #### 三、控制算法详解 ##### 1. 转向控制算法 - **信号处理**：通过对路面信息的检测，确定小车是否偏离轨道，并通过相应的信号处理使小车回到正确路径上。 - **故障处理**：当小车转弯时，若超过预设距离仍未回到轨道，则转入模糊处理程序。该程序通过前进和后退相结合的方式，利用测距功能使小车重新回到轨道。 ##### 2. PWM控制算法 - **实现方法**：通过设置较低优先级别的中断源（IRQ4_1kHz）来生成PWM信号，避免与其他中断冲突。每进入中断函数一次，M值增加1，并调整M值（M=M%50）。当M<P时，通过I/O口驱动电机转动；反之，则停止电机转动。 - **调节方式**：通过调整P值的大小来改变PWM的宽度，从而实现电机转速的精细控制。 本文详细介绍了智能小车的设计与实现，包括系统组成、硬件设计以及控制算法等方面的知识点，旨在帮助电子信息专业的学生更好地理解和掌握相关的电子设计技术，提升自己的设计水平。