性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难.2.运行条件要求高，维护运行麻烦。3.系统处于低速运行时，他的功率因素很低，产生较大的谐波电流危害附近用电设备。

脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。

与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：

（1）由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。

（2）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。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。

（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。 根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换器进行调速。

脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现小车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换器。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器。电路图如图所示，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。在不同的控制方式下，调速系统的电压、电流各不相同，使电机的运行特性和调速系统的调速性能也不同。而在直流调速系统中对电机运行特性影响最大的是电流。电流的大小、方向、连续性直接影响电机的运行性能。

2.7 前行与倒车的控制

要使小车能够达到壁障和快速制动的效果，必须让小车配备前行和倒车两个行驶方向，我们通过电流方向的改变来改变小车的行驶方向。采用了一个电桥来控制小车电机的转向。电路图如图2-8所示。

电桥一端接电源，另一端接了一个三极管。三极管导通时，电桥通过三极管接地，电机电枢中有电流通过；三极管截止时，电桥浮空，电机电枢中没有电流通过。系统通过电桥的输出端为转向电机供电。通过对继电器开闭的控制即可控制电机的开断和转速方向进而达到控制玩具车前行与倒车的目的，实现随动控制系统的纠偏功能。

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VCC+A-D1300500D274LS0612A74LS0612d1d882d28050A图2-8前行与倒车控制电路

2.8 系统原理图

系统原理图如图2-9所示：调速模块接单片机P1.4-P1.7口；显示模块接P0.0-0.3和P1.0-1.3口；壁障寻光等检测模块接P0.4-0.7、P2.0-P2.2口；红外遥控接P3.2口；看门狗定时器接2.7口。

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图2-9 系统原理图

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3 硬件设计

3.1 80C51单片机硬件结构

80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

1 微处理器

该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。

2 数据存储器

片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。

3 程序存储器

由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。

4 中断系统

具有5个中断源，2级中断优先权。 5 定时器/计数器

片内有2个16位的定时器/计数器， 具有四种工作方式。 6 串行口

1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。

7 P1口、P2口、P3口、P4口为4个并行8位I/O口。 8 特殊功能寄存器

共有21个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。

由上可见，80C51单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个一位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而8位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。MCS-51单片机中8位机和1位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是MCS-51单片机在设计的精美之处。

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