礦井救災機器人的研制畢業(yè)論文

1、<p>　　題目：基于單片機的營救機器人的設計與制作</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文提出了一種煤礦井下環(huán)境探測與搜救機器人系統(tǒng)設計方案，該機器人集先進的機械、電子、信息、控制工程等技術于一身，采用仿生學原理，綜合蛇形機器人、履帶式機器人和輪式機器人的優(yōu)點，采用履帶和輪胎、伸縮結構的有機結合，能適應崎嶇不平的地形環(huán)

2、境，可以輕松爬上較高樓梯、跨越壕溝，用于搜索幸存者、探測檢測井下環(huán)境，具有體積小、成本低、可控性強等特點。</p><p>　　本論文重點研究了信息采集系統(tǒng)的設計、電機驅動模塊的設計以及單片機串口通信的設計。本論文的主要成果包括:采用AT89C51單片機作為機器人小車的數(shù)據(jù)處理核心；采用溫度、濕度一體式的數(shù)字智能傳感器DHT11實現(xiàn)礦井內溫度、濕度的測定；采用紅外氣體傳感器MH-44OV/D用作礦井瓦斯?jié)舛鹊臏y定

3、；在單片機與PC機的通信方面，采用了內部集成了nRF401的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000，可靠地實現(xiàn)了遠距離通信；還采用了L298作為直流電機驅動芯片，用以控制機器人小車的前進、轉向、后退。</p><p>　　關鍵詞：礦井環(huán)境探測；機器人；信息采集；無線傳輸；電機驅動 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><

4、b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1選題背景與意義1</p><p>　　1.2課題研究內容1</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設計2</p><p>　　2.1單片機AT89C51簡介2</p><p>　　2.2溫濕度傳感器DHT11簡介5</p&g

5、t;<p>　　2.3瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱉H-440V/D簡介7</p><p>　　2.4直流電機驅動模塊簡介10</p><p>　　2.4.1直流電動機簡介10</p><p>　　2.4.2電機驅動芯片L298簡介10</p><p>　　2.5無線傳輸模塊PTR2000簡介11</p><p&

6、gt;　　2.5.1 nRF401芯片說明11</p><p>　　2.5.2 PTR2000模塊簡介13</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)15</p><p>　　3.1 溫濕度傳感器電路設計15</p><p>　　3.2 瓦斯?jié)舛葌鞲衅麟娐吩O計17</p><p>　　3.3電機驅動電路設

7、計22</p><p>　　3.4無線傳輸模塊電路設計22</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)26</p><p>　　4.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介26</p><p>　　4.2軟件的總體設計思路27</p><p>　　4.3主要功能模塊軟件設計28</p><p>　　4

8、.3.1溫濕度傳感器模塊軟件設計28</p><p>　　4.3.2瓦斯?jié)舛葌鞲衅髂K軟件設計30</p><p>　　4.3.3電機驅動模塊軟件設計30</p><p>　　4.3.4無線傳輸模塊軟件設計31</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調試33</p><p>　　5.1 溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊調試

9、33</p><p>　　5.2電機驅動模塊調試33</p><p>　　5.3 整體調試35</p><p>　　第六章 總結與展望41</p><p><b>　　6.1總結41</b></p><p>　　6.2技術展望41</p><p><b>

10、;　　致 謝43</b></p><p>　　參 考 文 獻44</p><p>　　附錄A：小車端硬件設計原理圖45</p><p>　　附錄B：PC端硬件設計原理圖46</p><p>　　附錄C：PCB板圖47</p><p>　　附錄D：PC端VB操作代碼48</p>&l

11、t;p><b>　　第一章　引言</b></p><p>　　1.1選題背景與意義</p><p>　　中國是一個產(chǎn)煤大國，在未來相當長的時間內，煤炭仍是主要能源結構。中國煤炭產(chǎn)量占世界35%，但礦難死亡人數(shù)卻占世界的80%。我國煤礦礦井災害事故頻繁發(fā)生，人員傷亡十分慘重。在災難救援中，救援人員只有非常短的時間(約48小時)用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)

12、幸存者的幾率幾乎為零。參與救援工作的救護隊員在深入井下，會遇到二次爆炸等各種危險狀況。</p><p>　　我國煤礦大多數(shù)為井工開采，不安全因素很多，瓦斯煤塵和火災等災害事故頻繁發(fā)生，災害事故危害嚴重，傷害人員多，中斷生產(chǎn)時間長，損毀井巷工程或生產(chǎn)設備。然而，煤礦事故發(fā)生的原因極為復雜，是偶然性和必然性的結合，各類災害事故存在突發(fā)性、災難性、破壞性和繼發(fā)性特點。因此，研究煤礦救災新裝備是一項緊迫任務。</p

13、><p>　　目前，救災方式只是根據(jù)事故的類型確定救災的方案，一般救護人員無法進入危險區(qū)域，只能通過提升絞車、移動式風車等設備清除垃圾，向井下通風，然后再搜救遇險礦工。這種方式危險性大，傷亡人數(shù)多，救災周期長，往往效率低。救災機器人利用自身的優(yōu)點，能迅速找到井下遇險礦工的位置，降低事故危害性，對提高救災效率具有重大意義。 </p><p>　　救災機器人系統(tǒng)的優(yōu)勢決定了機器人能廣泛地應用到一切

14、可能對人員生命、健康構成威脅的場所，如煤礦救災、解救人質、處理化學危險品泄漏等等。救災機器人的研究內容廣泛，包括移動機構、探測技術、多傳感器信息融合技術、導航和定位技術、自適應控制技術、仿生技術等方面。它既借鑒危險作業(yè)機器人的理論和方法，又拓寬新的研究領域，具有相當?shù)难芯亢蛻们熬?。在當今社會，研究有自己特色的救災機器人，無疑具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　1.2課題研究內容

15、</b></p><p>　　本次課題的設計主要完成以下內容：</p><p>　　1、基于傳感器的礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元設計</p><p>　　2、基于直流電機以及電機驅動芯片的電機驅動模塊設計</p><p>　　3、在單片機以及PC機之間實現(xiàn)無線傳輸模塊設計</p><p>　　第二章　系統(tǒng)總體方案設

16、計</p><p>　　2.1單片機AT89C51簡介</p><p>　　51單片機集成度高、功能強大、結構簡單、可靠性高、價格低廉 ，因此本設計采用51單片機作為系統(tǒng)的中央處理器。</p><p>　　在51單片機眾多的系列產(chǎn)品中，我選擇了美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機。它是一款低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的

17、只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用 8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。其外觀如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 AT89C51單片機外觀</p><

18、;p>　　AT89C51主要性能參數(shù)： </p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 </p><p>　　4k字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 </p><p>　　1000次擦寫周期 </p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz </p><p>　　三級加密程序存儲器 </p&

19、gt;<p>　　128×8 字節(jié)內部 RAM </p><p>　　32個可編程I／O口線 </p><p>　　2個16位定時／計數(shù)器 </p><p><b>　　6個中斷源 </b></p><p>　　可編程串行UART通道 </p><p>　　低功耗空閑和掉電

20、模式</p><p>　　AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內部 RAM，32個I／O 口線，兩個16位定時／計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電

21、方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。其引腳分布如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 AT89C51引腳分布圖</p><p>　　AT89C51引腳功能說明 </p><p>　　VCC：電源電壓 </p><p><b>　　GND：地</b></p

22、><p>　　P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／O 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。 </p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 </p><p>　　在F

23、Iash編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 </p><p>　　P1 口：P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。 <

24、/p><p>　　FIash編程和程序校驗期間，P1 接收低 8 位地址。 </p><p>　　P2 口：P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。 <

25、/p><p>　　在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI 指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。 </p><p>　　Flash 編程或校驗時，P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 </p&

26、gt;<p>　　P3 口：P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 TTL邏輯門電路。對 P3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 </p><p>　　P3口除了作為一般的 I／O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2.1所示：</

27、p><p>　　表2.1 P3口第二功能表</p><p>　　P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 </p><p>　　ALE//PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允

28、許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 l／6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。</p><p>　　對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/PROG）。 </p><p>　　如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH

29、單元的 DO 位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。</p><p>　　/PSEN：程序儲存允許（/PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次/PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的/PSE

30、N信號不出現(xiàn)。</p><p>　　EA／VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。</p><p>　　如 EA 端為高電平（接 VCC 端），CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 </p><p>　　Fla

31、sh 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 </p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　2.2溫濕度傳感器DHT11簡介</p><p>　　在系統(tǒng)數(shù)據(jù)

32、采集設計方面，我選擇了具有溫度、濕度一體檢測的智能數(shù)字式傳感器DHT11，因為它不僅能穩(wěn)定可靠地檢測出溫度、濕度這兩種環(huán)境參數(shù)，而且輸出的信號是數(shù)字信號，可以直接被單片機識別，且與單片機的通信簡單，易于實現(xiàn)。</p><p>　　DHT11產(chǎn)品概述 </p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，

33、確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為

34、各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。外形如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 DHT11外形圖</p><p>　　DHT11的性能優(yōu)點</p><p>　　相對濕度和溫度測量 </p><p>　　全部校準，數(shù)字輸出 </p><p

35、><b>　　卓越的長期穩(wěn)定性 </b></p><p><b>　　無需額外部件 </b></p><p>　　超長的信號傳輸距離 </p><p><b>　　超低能耗 </b></p><p>　　4 引腳安裝 </p><p>&

36、lt;b>　　完全互換</b></p><p>　　DHT11的應用領域</p><p><b>　　封裝信息</b></p><p>　　圖2.5 DHT11的封裝圖</p><p><b>　　DHT11引腳說明</b></p><p>　　表2.2

37、 DHT11引腳說明</p><p><b>　　DHT11性能說明</b></p><p>　　表2.3 DHT11性能說明</p><p>　　2.3瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱉H-440V/D簡介</p><p>　　本設計采用的是NDIR紅外氣體傳感器MH-440V/D，設計原理如圖2.6所示：</p>&l

38、t;p>　　圖2.6 瓦斯?jié)舛葌鞲衅饔布B接原理框圖</p><p>　　由于設計中采用的是MH-440V/D的模擬數(shù)據(jù)傳輸方式，因此，在信號被單片機識別前，需要將模擬信號轉換成數(shù)字信號。</p><p>　　圖2.7 MH-440V/D外觀圖</p><p>　　MH-440V/D 紅外氣體傳感器是通用型、智能型、微型傳感器，其外觀如圖2.7所示。<

39、;/p><p>　　該傳感器利用非色散紅外（NDIR）原理對空氣中存在的CH 4進行探測，具有很好的選擇性，無氧氣依賴性，性能穩(wěn)定、壽命長。MH-440V/D內置溫度傳感器，可進行溫度補償，是將成熟的紅外吸收氣體檢測技術與微型機械加工、精良電路設計緊密結合，制作出的小巧型紅外氣體傳感器。該傳感器使用方便，可直接用來替代催化燃燒元件，廣泛應用于存在可燃性、爆炸性氣體的各種場合。</p><p>

40、　　MH-440V/D的特點</p><p><b>　　1.高靈敏度 </b></p><p>　　2.兼?zhèn)錁藴瘦敵雠c數(shù)字輸出 </p><p><b>　　3.外形小巧 </b></p><p>　　4.快速響應、恢復 </p><p><b>　　5.溫度補

41、償 </b></p><p><b>　　6.優(yōu)異的穩(wěn)定性 </b></p><p><b>　　7.使用壽命長 </b></p><p><b>　　8.抗水汽干擾 </b></p><p>　　9.可即刻將催化燃燒原理儀表轉換成紅外檢測儀表</p>

42、<p>　　MH-440V/D工作環(huán)境條件</p><p>　　工作電壓： 3~5V DC </p><p>　　溫度范圍： -20℃~60℃ </p><p>　　濕度范圍： 0~95% RH</p><p>　　MH-440V/D主要技術參數(shù)</p><p>　　表2.4 MH-440V/D主要技術參

43、數(shù)</p><p>　　MH-440V/D結構特征</p><p><b>　　結構原理圖</b></p><p>　　圖2.8 MH-440V/D結構原理圖</p><p><b>　　2．管腳定義 </b></p><p><b>　　1．GND </b

44、></p><p><b>　　2．VCC </b></p><p><b>　　3．RXD </b></p><p><b>　　4．VOUT</b></p><p><b>　　5．TXD</b></p><p>　　2.

45、4直流電機驅動模塊簡介</p><p>　　2.4.1直流電動機簡介</p><p>　　本設計中使用的直流電機型號為RS-380SH，外觀如圖2.9所示。電機的基本參數(shù)如表2.5所示。</p><p>　　圖2.9 RS-380SH型直流電機</p><p>　　表2.5 RS-380SH型直流電機基本參數(shù)</p>&

46、lt;p>　　2.4.2電機驅動芯片L298簡介</p><p>　　根據(jù)本設計中的小電機而言，其控制邏輯電平為5V，電機驅動電壓為7.2V，據(jù)此選擇L298這款電機驅動芯片。外形如圖2.10所示。</p><p>　　圖2.10 L298驅動芯片外觀</p><p>　　L298N 為SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋

47、步進電機專用驅動芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，內部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動2個二相或1個四相步進電機，內含二個H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯準位信號，可驅動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的IO端口來提供模擬時序信號。</p><p>　　L298

48、N管腳定義如圖2.11所示，Pin1 和Pin15 可與電流偵測用電阻連接來控制負載的電路；OUT1、OUT2 和OUT3、OUT4 之間分別接2個直流電機；input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉；Enable 則控制電機停轉。</p><p>　　圖2.11 L298管腳定義圖</p><p>　　2.5無線傳輸模塊PTR2000簡介</p><

49、p>　　PTR2000是基于nRF401的無線收發(fā)數(shù)據(jù)傳送Modem模塊，該器件為超小型模塊器件，具有超低功耗、高速率（19.2kbit/s）無線收發(fā)數(shù)據(jù)傳送功能，且性能優(yōu)異，使用方便，可廣泛應用于無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品的設計領域。無線收發(fā)一體數(shù)傳模塊Modem芯片PTR2000芯片性能優(yōu)異，在業(yè)界居領先水平。它的顯著特點是所需外圍元件少，因而設計非常方便，該模塊在內部集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調制/解調、參量放大、功

50、率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。該器件采用抗干擾能力較強的調制解調方式、其工作頻率穩(wěn)定可靠、功耗極低且便于生產(chǎn)設計，這些優(yōu)異特性使得PTR2000非常適合于單片機短距離的數(shù)據(jù)通信設計。另外，由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。</p><p>　　2.5.1 nRF401芯片說明</p><

51、p>　　nRF401是挪威Nordic公司推出的射頻收發(fā)芯片，nRF401在一個20腳的芯片中集成了高頻發(fā)射/接收、PLL合成、FSK調制/解調和多頻道切換等功能，在低成本數(shù)字無線通信應用中具有突出的技術優(yōu)勢。工作在國際通用的ISM數(shù)傳頻段的兩個頻道（433.92MHz和434.32MHz），采用高接收敏度（-105dBm）和小發(fā)射功率（5~10dBm）設計策略。在發(fā)射功率為8dBm時，室內通信距離大于20m，室外開闊地大于100

52、m，對環(huán)境影響極小，無需進行頻道申請即可使用。采用DSS+PLL頻率合成技術，外接元件僅一個晶振和幾個阻容、電感，基本無需調試就能工作，且穩(wěn)定性良好。它要求非常少的外圍元件（約10個）。無需進行初始化和配置，不需要對數(shù)據(jù)進行曼切斯特編碼。數(shù)字通信采用具有高抗干擾能力的FSK調制方式，支持直接數(shù)據(jù)輸入輸出操作，可直接與MPU的UART串行口連接。nRF401的天線接口設計為差分天線，以便于使用低成本的PCB天線。nRF401有兩個可選擇的

53、工作頻道，采用半雙工工作模式，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達20kbit/s。工作電壓為2.7~5V，待機狀態(tài)耗電僅為8μA，能滿足低功耗的設計</p><p><b>　　芯片的特點如下：</b></p><p>　　工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段</p><p>　　采用FSK調制，直接數(shù)據(jù)輸入輸出，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合</p>

54、;<p>　　采用DSS+PLL頻率合成技術，頻率穩(wěn)定性極好</p><p>　　靈敏度高，達到-105dBm</p><p>　　功耗小，接收狀態(tài)250μA，接收待機狀態(tài)僅為8μA</p><p>　　最大發(fā)射功率達+10dBm</p><p>　　低工作電壓（2.7V），可滿足低功耗設備的要求</p><

55、p>　　具有多個頻道，可方便地切換工作頻率，特別滿足需要多信道工作的特殊場合</p><p>　　工作速率最高可達20Kbit/s，也可支持低波特率的數(shù)據(jù)通信，如9600Baud</p><p>　　僅外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，基本無需調試</p><p>　　由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設計，使用無需申請許可證，開闊地的使用距離最遠可達100

56、0米</p><p>　　nRF401集成度高，工作頻率穩(wěn)定可靠，外圍元器件少，功耗極低，適合便攜式產(chǎn)品的設計。nRF401使用20引腳的SSOCI封裝，其引腳如圖所示。nRF401的引腳功能如下：</p><p>　　圖2.12 nRF401引腳分布圖</p><p>　　XC1、XC2：連接外部頻率，其中XC1為晶振輸入，XC2為晶振輸出。</p>

57、<p>　　VDD：電源輸入端，電壓范圍為2.7~5.2V。</p><p><b>　　VSS：電源地。</b></p><p>　　FILT1：濾波器輸入端。</p><p>　　VCO1、VCO2：外界壓控振蕩電感。</p><p>　　DIN：發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端，該引腳用于接收單片機要發(fā)送的數(shù)據(jù)。<

58、;/p><p>　　DOUT：接收數(shù)據(jù)輸出端，該引腳將無線模塊接收的數(shù)據(jù)輸出給單片機。</p><p>　　RF_PWR：發(fā)射功率設置。</p><p>　　CS：頻道選擇。CS=0時，芯片工作在頻道1；CS=1時，芯片工作在頻道2。</p><p>　　ANT1、ANT2：天線接口。</p><p>　　PWR：低功耗控

59、制。PWR=1時，芯片處于工作狀態(tài)；PWR=0時，芯片待機狀態(tài)。</p><p>　　TXEN：模式切換。TXEN=1時，芯片處于發(fā)送狀態(tài)；TXEN=0時，芯片處于接收狀態(tài)。</p><p>　　nRF401為PTR2000的內置芯片，其外圍電路為PTR2000模塊集成。當芯片工作在頻道1時，芯片的工作頻率為433.92MHz；當芯片工作在頻道2時，芯片的工作頻率為434.33MHz。DI

60、N與DOUT引腳輸出的是TTL電平信號，可以與單片機的RxD和TxD直接相連；當其與PC連接時，則需要添加RS-232電平轉換電路。芯片引腳CS、PWR、TXEN的狀態(tài)直接影響芯片的工作方式。</p><p>　　2.5.2 PTR2000模塊簡介</p><p>　　PTR2000模板的引腳排列如圖2.13所示。各引腳的功能說明如下：</p><p>　　圖2.

61、13 PTR2000引腳分布圖</p><p>　　VCC：電源輸入端，電壓范圍為2.7~5.2V。</p><p>　　CS：頻道選擇。CS=0時，芯片工作在頻道1；CS=1時，芯片工作在頻道2。</p><p>　　DO：接收數(shù)據(jù)輸出端，該引腳將無線模塊接收的數(shù)據(jù)輸出給單片機。</p><p>　　DI：發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端，該引腳用于接收單

62、片機要發(fā)送的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　GND：電源地。</b></p><p>　　PWR：節(jié)能控制。PWR=1時，芯片處于正常工作狀態(tài)；PWR=0時，芯片處于待機狀態(tài)。</p><p>　　TXEN：模式切換。TXEN=1時，芯片處于發(fā)送狀態(tài)；TXEN=0時，芯片處于接收狀態(tài)。</p><p>　　在軟件編程

63、過程中，對PTR2000的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要，對于PTR2000模塊而言，它的工作模式設置主要包括工作頻道設置和發(fā)送、接收、待機狀態(tài)的設置。表給出了該模塊的工作頻道以及工作模式控制的選擇方式。</p><p>　　表2.6 PTR2000工作頻道及工作模式控制的選擇方式</p><p>　　PTR2000可與單片機（如80C31、2051、68HC08、PIC、Z8等）配

64、合使用，可直接接單片機的串口或者I/O口，也可與計算機串口進行通信，此時需要在中間簡單地接一個RS-232電平轉換芯片，如MAX232等。</p><p>　　在使用模塊之前可以使用以下介紹的PTR2000簡單測試方法，判定模塊是否正常工作。</p><p>　　將發(fā)射端芯片設置為發(fā)射方式，使得TXEN為高電平，PWR為高電平，并通過單片機串口向PTR2000不斷發(fā)送數(shù)據(jù)。建議直接發(fā)送AS

65、CII碼，如a，這樣上位機更容易檢測到接收的數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　將接收端芯片設置為接收方式，使得TXEN為低電平，PWR為高電平，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)RS-232電平轉換后送給計算機串口，用計算機終端程序（如串行調試助手）即可監(jiān)視到接收到的ASCII數(shù)據(jù)。</p><p>　　通過以上簡單測試方法，可以直接判定PTR2000模塊是否可以正常工作。在實際使用過程中有以下幾點需要

66、注意：</p><p>　　PTR2000通過RS-232電平轉換后可以直接與PC機相連，但是占用計算機資源比較大，建議在PTR2000與計算機之間增加一個單片機。</p><p>　　供電電源會直接影響PTR2000通信性能，如果使用開關電源會使通信誤碼率增大。有條件的話，可使用獨立的直流電源供電，與其他數(shù)字電路的供電分開，并在PTR電源兩端增加去耦電容，且盡量靠近模塊。</p&g

67、t;<p>　　PTR2000在空曠場地下，傳輸距離可達100m以上。在不超過最大供電電壓的情況下，適當?shù)卦黾与妷?，可增加傳輸距離。</p><p>　　第三章　系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)</p><p>　　3.1溫濕度傳感器電路設計</p><p><b>　　DHT11引腳說明</b></p><p>　　表

68、3.1 DHT11引腳說明</p><p><b>　　DHT11接口說明</b></p><p>　　建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。</p><p>　　圖3.1 DHT11典型應用</p><p>　　DHT11的電源引腳</p><p&

69、gt;　　DHT11的供電電壓為3－5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。</p><p>　　DHT11的串行接口(單線雙向)</p><p>　　DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格

70、式在軟件設計部分說明，當前小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零。</p><p>　　DHT11的測量分辨率</p><p>　　測量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）</p><p>　　DHT11的電氣特性</p><p>　　VDD=5V，T = 25 ℃</p><p>　　注:采樣周期間隔不得低于1

71、秒鐘。</p><p>　　表3.2 DHT11的電氣特性表</p><p>　　DHT11的應用信息</p><p><b>　　工作與貯存條件</b></p><p>　　超出建議的工作范圍可能導致高達3%RH的臨時性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準狀態(tài)恢復。要加速恢復進程/可參閱 “恢復處理”。在非

72、正常工作條件下長時間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。</p><p><b>　　暴露在化學物質中</b></p><p>　　電阻式濕度傳感器的感應層會受到化學蒸汽的干擾，化學物質在感應層中的擴散可能導致測量值漂移和靈敏度下降。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質會緩慢地釋放出去。下文所述的恢復處理將加速實現(xiàn)這一過程。高濃度的化學污染會導致傳感器感應層的徹底損壞。</p&g

73、t;<p><b>　　恢復處理</b></p><p>　　置于極限工作條件下或化學蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復到校準時的狀態(tài)。在50-60℃和<10%RH的濕度條件下保持2小時（烘干）；隨后在20-30℃和>70%RH的濕度條件下保持5小時以上。</p><p><b>　　溫度影響</b></

74、p><p>　　氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時，應盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應盡可能將DHT11遠離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風。為降低熱傳導，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。</p><p><b>　　光線</b>

75、;</p><p>　　長時間暴露在太陽光下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。</p><p><b>　　配線注意事項</b></p><p>　　DATA信號線材質量會影響通訊距離和通訊質量，推薦使用高質量屏蔽線。</p><p><b>　　硬件連接原理圖：</b></p>&

76、lt;p>　　圖3.2 溫濕度傳感器硬件電路原理圖</p><p>　　3.2瓦斯?jié)舛葌鞲衅麟娐吩O計</p><p>　　本設計采用的是NDIR紅外氣體傳感器MH-440V/D，設計原理如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 瓦斯?jié)舛葌鞲衅饔布B接原理框圖</p><p>　　由于設計中采用的是MH-440V/D的模擬數(shù)據(jù)傳輸

77、方式，因此，在信號被單片機識別前，需要將模擬信號轉換成數(shù)字信號。</p><p>　　MH-440V/D管腳定義 </p><p><b>　　1．GND </b></p><p><b>　　2．VCC </b></p><p><b>　　3．RXD </b></p&

78、gt;<p><b>　　4．VOUT</b></p><p><b>　　5．TXD</b></p><p>　　MH-440V/D使用說明</p><p>　　傳感器上電開始，傳器感在前10s輸出 0.1V 表示傳感器“自檢”，在此期間傳感器的通訊端口不可用，禁止一上電就立即開始建立和傳感器通訊。從第11

79、s開始到70s結束為傳感器預熱時間，在此期間讀出的氣體濃度值不準確，要獲得準確的濃度值需要等傳感器預熱結束。其通信方式如下：</p><p><b>　　1.模擬方式 </b></p><p>　　將傳感器VCC端接5V，GND端接電源地，VOUT端接ADC的輸入端。傳感器經(jīng)過預熱時間后從VOUT端輸出表征氣體濃度的電壓值，0.4~2.0V代表氣體濃度值0~滿量程。

80、</p><p><b>　　2.數(shù)字方式 </b></p><p>　　將傳感器VCC端接5V，GND端接電源地，RXD端接探測器的TXD，TXD端接探測器的RXD。探測器可以直接通過傳感器的UOUT接口讀出氣體濃度值，不需要計算。</p><p><b>　　通訊協(xié)議如下： </b></p><p&

81、gt;　　波特率：9600，8 位數(shù)據(jù)，1 位停止位，無校驗位 </p><p>　　每幀數(shù)據(jù) 9個字節(jié)，0xff 開頭，校驗值結尾 </p><p>　　校驗值 =（取反（DATA1+DATA2+……+DATA7））+1 </p><p>　　1)讀傳感器濃度值與溫度值： </p><p>　　主機在發(fā)送讀傳感器濃度值時發(fā)送命令如下：<

82、;/p><p>　　從機返回數(shù)據(jù)格式為：</p><p>　　氣體濃度值=通道高位*256+通道低位，氣體濃度值為有符號數(shù)。 </p><p>　　傳感器編號為：0x01。 </p><p>　　環(huán)境溫度值=溫度通道-40。 </p><p>　　2)零點校準時發(fā)送:0xff,0x87,0x87,0x00,0x00,0x0

83、0,0x00,0x00,0xf2 </p><p>　　第一個字節(jié)(0xff)為起始字節(jié)，第二個字節(jié)(0x87)為重復命令，第三個字節(jié)(0x87)為命令,后五個字節(jié)為任意值,最后一個字節(jié)(0xf2)為校驗和。 沒有返回信息。 </p><p>　　3) SPAN 點校準時發(fā)送：</p><p>　　第一個字節(jié)(0xff)為起始字節(jié)，第二個字節(jié)為探測器編號，第三個

84、字節(jié)(0x88)為命令，第四個字節(jié)為 span高位值，第五個字節(jié)為 span 低位值，后三個字節(jié)為任意值,最后一個字節(jié)為校驗和。沒有返回信息。</p><p>　　MH-440V/D維護保養(yǎng)應注意的事項</p><p>　　傳感器應定期標定，建議不大于3個月。</p><p>　　不要在粉塵密度大的環(huán)境長期使用傳感器。 </p><p>　　

85、請在傳感器供電范圍內使用傳感器。 </p><p>　　禁止直接焊接傳感器管腳。 </p><p>　　禁止剪斷傳感器管腳。</p><p>　　ADC0809芯片介紹</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。其外觀如圖3

86、.4所示。.</p><p>　　圖3.4 ADC0809外觀圖</p><p>　　ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p>　　地址輸入和控制線：4條</p><p>　　ALE為地址

87、鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示：</p><p>　　表3.3 ADC模擬通道選擇表</p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線：11條 </p><p>　　

88、ST為轉換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，ST應保持低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。</p><p>　　CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0

89、809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。</p><p>　　ADC0809的引腳分布如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 ADC0809的引腳分布圖</p><p><b>　　各腳功能如下：</b></p><p>　

90、　D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。</p><p>　　IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。</p><p>　　VCC：+5V工作電壓。</p><p><b>　　GND：地。</b></p><p>　　REF（+）：參考電壓正端。</p><p>　　REF（-）：參考電壓負端。</

91、p><p>　　START：A/D轉換啟動信號輸入端。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號輸入端。</p><p>　?。ㄒ陨蟽煞N信號用于啟動A/D轉換）.</p><p>　　EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。</p><p>　　OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出

92、鎖存器。</p><p>　　CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。</p><p>　　A、B、C：地址輸入線。</p><p>　　ADC0809的內部邏輯結構</p><p>　　由圖3.6可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路

93、模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3.6 ADC0809的內部邏輯結構圖</p><p>　　ADC0809應用說明</p><p>　?。?）． ADC0809內部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。</p&

94、gt;<p>　　（2）． 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。</p><p>　?。?）． 送要轉換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。</p><p>　　（4）． 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。</p><p>　?。?）． 是否轉換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。</p><p>　?。?）． 當E

95、OC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。</p><p><b>　　硬件連接圖</b></p><p>　　圖3.7 瓦斯?jié)舛葌鞲衅饔布娐吩韴D</p><p>　　3.3電機驅動電路設計</p><p>　　1.由于救災機器人的行走機構包括兩條履帶，這兩條履帶不僅能完成小車的前進和后退，

96、還能完成小車的轉彎，因此，需要不同的邏輯分別控制驅動這兩條履帶的電機；</p><p>　　2.機器人小車為了提高越障能力，還分別裝有前、后擺臂，因此，也需要不同的邏輯分別控制驅動前、后擺臂的電機；</p><p>　　3.機器人小車還安裝有實時監(jiān)測的攝像設備，攝像頭必須是全角度能拍攝，因此，也需要一個獨立的邏輯控制驅動攝像頭的直流電機；</p><p>　　根據(jù)以

97、上分析，設計硬件電路如下：</p><p>　　圖3.8 直流電機驅動硬件電路原理圖</p><p><b>　　由硬件圖可知：</b></p><p>　　單片機的P0.0和P0.1端口控制左履帶電機，改變P0.0和P0.1端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)左履帶電機的正傳、反轉和停止。</p><p>　　單片機的P0.2和P

98、0.3端口控制右履帶電機，改變P0.2和P0.3端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)右履帶電機的正傳、反轉和停止。</p><p>　　單片機的P0.4和P0.5端口控制前擺臂電機，改變P0.4和P0.5端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)前擺臂電機的正傳、反轉和停止。</p><p>　　單片機的P0.6和P0.7端口控制后擺臂電機，改變P0.6和P0.7端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)后擺臂電機的正傳、反轉和停止。<

99、/p><p>　　單片機的P2.0和P2.1端口控制攝像頭電機，改變P2.0和P2.1端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)攝像頭電機的正傳、反轉和停止。</p><p>　　3.4無線傳輸模塊電路設計</p><p>　　本設計實現(xiàn)了一種基于無線通信模塊的短距離曲線傳輸。其原理框圖如圖3.9所示，實現(xiàn)流程如下：單片機通過無線傳輸模塊向PC端發(fā)送數(shù)據(jù)，另一端的無線傳輸模塊接收數(shù)據(jù)。通過

100、RS-232電平轉換后，模塊將數(shù)據(jù)傳送給計算機，進行相應處理。</p><p>　　圖3.9 無線傳輸模塊的硬件設計框圖</p><p>　　本設計的系統(tǒng)主要實現(xiàn)下面3個功能：</p><p>　　1.單片機作為終端進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。單片機在此起著數(shù)據(jù)采集器的作用，它一方面實時進行數(shù)據(jù)采集，另一方面通過無線通道和PC交換數(shù)據(jù)。</p><p&g

101、t;　　2.單片機將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳送到PC。</p><p>　　3.PC通過無線傳輸模塊向單片機發(fā)送命令。</p><p>　　如圖3.10所示，本設計無線數(shù)據(jù)傳輸部分的硬件設計包括單片端和PC端兩部分，兩部分的重點都是如何實現(xiàn)基于PTR2000模塊的無線接口。PTR2000模塊和單片機的串行口直接連接。</p><p>　　圖3.10 無線傳輸模

102、塊的硬件連接框圖</p><p>　　就PC而言，由于PTR2000模塊支持TTL電平，而計算機串口串行輸入、輸出的信號滿足RS-232標準，因此需要在PTR2000模塊和計算機串口之間進行RS-232和TTL電平轉換?？傊?，本設計硬件電路設計的主要在于PTR2000模塊的正確應用。</p><p>　　MAX3232芯片說明</p><p>　　實現(xiàn)電平轉換可用分

103、立元件，也可用集成電路芯片。使用三極管進行電平轉換，能夠用于簡單的通信，其優(yōu)點是成本低廉。然而對于通信穩(wěn)定性要求較高的應用，不建議使用分立元件，分立元件電路的穩(wěn)定性差，誤碼率較高，不能完全滿足RS-232C的全部技術指標。</p><p>　　現(xiàn)在最常用芯片是RS-232與TTL雙向電平轉換芯片。本設計采用的芯片是Maxim公司的MAX3232芯片，該芯片的特點如下：</p><p>　　

104、符合所有的RS-232C技術規(guī)范。</p><p>　　低電壓供電，最低在3.3V電壓下，芯片即可工作。</p><p>　　片載電荷泵，具有升壓、電壓極性反轉能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-。</p><p>　　功耗非常低，典型供電電流為0.3mA。</p><p>　　內部集成兩個RS-232C驅動器和兩個接收器。<

105、/p><p>　　圖3.11 MAX3232引腳分布圖</p><p>　　MAX3232的引腳（SO/DIP封裝）如圖3.11所示。其引腳功能說明如下：</p><p>　　C1+、C1-（1、3腳）：電壓加倍充電泵電容的正、負端。</p><p>　　V+、V-（2、6腳）：充電泵產(chǎn)生的+5.5V、-5.5V電壓。</p>&

106、lt;p>　　C2+、C2-（4、5腳）：轉換充電泵電容的正、負端。</p><p>　　T2OUT、T1OUT（7、14腳）：RS-232接收器輸入。</p><p>　　R2IN、R1IN（8、13腳）：RS-232接收器輸入。</p><p>　　T2IN、T1IN（9、12腳）：TTL/CMOS發(fā)送器輸出。</p><p>　　

107、GND（15腳）：接地。</p><p>　　VCC（16腳）：電源端，供電電壓為3.0~5.5V。</p><p><b>　　單片機接口電路設計</b></p><p>　　圖3.12所示為單片機與PTR2000接口電路。本設計采用的是Atmel公司的AT89C51，它通過自己的并口控制模塊的發(fā)射接收控制、頻道轉換和待機模式。</p&

108、gt;<p>　　圖3.12 單片機與PTR2000連接硬件電路原理圖</p><p>　　AT89C51主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)發(fā)送兩個功能。AT89C51收到數(shù)據(jù)采集模塊傳來的數(shù)據(jù)后，根據(jù)通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸給無線傳輸模塊。發(fā)送時，與單片機相連的PTR2000主要功能是將單片機傳來的數(shù)據(jù)信號調制成射頻信號，并通過內置天線發(fā)送給PC端的PTR2000模塊。接收時，PTR2000將PC端傳來的射頻信號

109、轉換成單片機可以識別的TTL電平并發(fā)送給單片機。</p><p>　　圖中，S1為復位按鍵，它和C3、R1共同構成了單片機的復位電路；在本設計中，PC與單片機的波特率均為9600Baud；單片機的RxD與PTR2000的DO引腳相連，TxD與PTR2000的DI引腳相連，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸；決定PTR2000模塊工作模式的是TXEN、CS、PWR三個引腳。它們分別由單片機的P2.0、P2.1、P2.2控制，其狀態(tài)直

110、接決定了PTR2000的工作方式。</p><p>　　RS-232電平轉換電路設計</p><p>　　PC與PTR2000的接口電路比較簡單，需要注意的是PTR2000為TTL電平，因此在和計算機連接的時候需要加電平轉換電路。本設計選用的是低功耗RS-232電平轉換芯片MAX3232。</p><p>　　圖3.13所示為PTR2000與計算機串口進行連接的典型

111、應用電路。PTR2000的DO和DI分別與MAX3232的T1IN和R1OUT相連。PTR2000的低功耗控制端PWR直接接VCC高電平，即固定在正常的工作狀態(tài)；CS直接接GND低電平，PTR2000工作頻段選擇頻道1；TXEN引腳通過MAX3232電平轉換后接DB9的RTS端，用于控制PTR2000發(fā)送和接收狀態(tài)。</p><p>　　圖3.13 PTR2000與計算機串口連接硬件電路原理圖</p>

112、;<p>　　MAX3232具有兩路收發(fā)器，圖中只使用了一路。C1、C2、C3、C4是電荷泵升壓及電壓反轉部分電路。電容C1~C4安裝時必須盡量靠近MAX3232芯片引腳，以提高抗干擾能力。</p><p>　　PC端的窗口傳輸速率也需設定為9600bit/s，與單片機段保持一致，這由PC端的軟件設置。</p><p>　　第四章　系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)</p>&

113、lt;p>　　4.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。</p><p>　　Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了

114、包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能

115、體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p>　　C51工具包的整體結構，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕

116、對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　使用獨立的Keil仿真器時，應該注意的事項： </p><p>　　1.仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶