2.1 硬體架構
本專題設計之硬體電路主要包含(1)8051、(2)色碼電阻、(3)馬達、(4) 紅外線感測器、(5)ADC0804
2.1.18051 介紹
一個單晶片微處理器由中央處理單元（CentralProcessingUnit，簡稱 CPU）、記憶體（Memory，包括 RAM，ROM）、輸出輸入單元(I/O，
Input/Output)三個部份組成如圖 1 所示。圖 2 為 8051 接腳圖。
圖 1 微處理器基本架構
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圖 2 微處理器接腳圖
8051專為控制使用所設計的8位元單晶片，並具有位元邏輯運算能 力，且有128位元的RAM、4K位元的ROM、4個8位元I/O埠、2個16位 元的計時/計數器、全雙工的UART、5 個中斷源及兩層中斷優先權結 構、時脈產生電路、以及外部電路擴充64位元程式記憶體的能力如圖 3所示。
圖 3 8051 的內部結構
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表 1 色碼電阻計算表 2.1.3 馬達規格
我們所使用的馬達為 CG-309A 如圖 6，規格如表 2 所示。
圖 6 馬達外觀
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Output Power Min
5W Output Power Max
5W
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圖 7 光子感測器
我們的專題用的型號是 GP2Y0A02。可用於近距離測距上、近距離物 體碰撞偵測上、和近距離非接觸開關。
GP2Y0A02 是目前最普遍使用的紅外線距離感測器，針對不同輸入訊 號以及距離範圍有不同的型號可選擇。紅外線感測器與超音波感測器比起 來價格部分便宜許多。由於輸出訊號為類比電壓，因此可以與 NI DAQ 資 料擷取儀器直接做結合，使用類比電壓讀取指令直接得到資料可參照圖 8。圖 9 為電壓和距離的特性圖。
圖 8GP2Y0A02 功能說明
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圖 9 輸出距離特性圖
2.1.5 ADC0804
類比-數位轉換器的功能：可將類比信號轉換為數位信號。ADC0804 為 CMOS 的類比-數位轉換 IC，只需 5V 單電源即可正常工作，允許 0～
5V 類比電壓輸入，若輸入電壓過高則易燒毀；具有三態輸出，與微處理 機相容，不需配合其他介面，即可與 8051 等微電腦一齊工作。
類比-數位轉換器的工作原理：常用的 A/D 轉換器可分為逐次比較型 A/D 轉換器、並聯比較型 A/D 轉換器、雙重積分型 A/D 轉換器、、、
等等。以下針對逐次比較型 A/D 轉換器與並聯比較型 A/D 轉換器逕行 探討。逐次比較型 A/D 轉換器：又稱計數器斜坡式 A/D 轉換器，由電 壓比較器(Voltage comparator)、及閘、二進位計數器與數位類比轉換器 (D/A 轉換器)、、、等組成。
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Tokheim，2009) ADC0804 及其相關迴路之研究---以簡易數位電表為例 A/D 轉換器比較：表 3 為 A/D 轉換器的優缺點比較表。
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2.1.6 外觀架構
圖 10 為自走車的外觀俯視圖，我們採用正三角形外觀為模型，因為 三邊相等的關係，所以轉彎的時候，以頭過身就會過為原則，避免轉彎時 產生的內輪差。輪子則是由前輪帶動後輪，所以只利用前面兩顆馬達運 轉，感測器我們擺放在正中間，使偵測的範圍較廣。
圖 10 外觀俯視圖 2.1.7 硬體流程圖
車子啟動之後，馬達持續正轉，讓車子直線前進，當紅外線測距判斷 出前方有障礙物時，右輪便會反轉，讓車子原地轉彎，前方的 LED 也會持 續閃爍，直到紅外線判斷沒有障礙物為止，右輪馬達將持續反轉一小段時 間，確保車身前方都無障礙物，車子便繼續直線前進如圖 11 所示。
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2.2 軟體系統架構
本專題軟體流程分為(1)主程式(2)中斷程式 2.2.1 主程式
程式一開始，會先設定 Timer0 Mode1 還有中斷的參數，設定完成後，
啟動左右馬達，使其正轉，8051 接下來傳輸一個方波給 ADC0804 的 WR，
使 ADC0804 存取當前紅外線所感測產生出的電壓，然後等待 ADC0804 作類比轉數位的轉換，當轉換完 ADC0804 的 INTR 腳位會傳出訊號給 8051，並判斷 ADC0804 所輸出的數值是否為 1，當為 0 就跳回去傳輸方 波給 ADC0804 再次作判斷。
當為 1 則跳到另一個副程式，使右輪馬達反轉並啟動中斷程式，然後 繼續傳方波給 ADC0804 作判斷，當判斷完成後，ADC0804 的 INTR 腳位 一樣會傳出訊號給 8051，接著判斷 ADC0804 所輸出的數值是否為 0，當 為 1 就跳回去傳輸方波給 ADC0804 再次作判斷;當為 0 則 DELAY 保持此 狀態，並關閉中斷跳回主程式如圖 12 所示。
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2.2.2 中斷程式
當 TF0 為 1 時，則跳到 000BH 的位置執行，使 P1.6 和 P1.7 腳位狀態 反相，在跳回主程式如圖 13 所示。
中斷訊號
LED狀態反相
回到主程式
圖 13 中斷流程圖
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