基于51單片機(jī)的自動(dòng)往返小車

1、基于單片機(jī)的自動(dòng)往返小車摘要本設(shè)計(jì)以一片單片機(jī)STC89C52作為核心來控制自動(dòng)往返小車，加以控制芯片L298N和單片機(jī)聯(lián)合控制小車的前進(jìn)與后退。路面的黑帶檢測(cè)使用反射式紅外傳感器，通過STC89C52對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，以動(dòng)態(tài)顯示的形式通過一個(gè)四位的數(shù)碼管顯示即時(shí)里程，另外一個(gè)四位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示小車行駛時(shí)間。以紅外傳感器對(duì)路面黑線檢測(cè)用，行駛距離使用霍爾元件進(jìn)行檢測(cè)。關(guān)鍵詞：光電檢測(cè)霍爾檢測(cè)動(dòng)態(tài)顯示L298N控制電動(dòng)機(jī) 小組成員：李亞昊、陳國(guó)翠、成曉斌、丁玉嬌單片機(jī)黑帶檢測(cè)路程和時(shí)間顯示LED顯示路程，時(shí)間L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速模塊采用L298N來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)

2、小車的前進(jìn)和后退。加上單片機(jī)的程序PWM，實(shí)現(xiàn)整車的加速與減速，精確小車的速度。2.路面黑帶檢測(cè)模塊黑帶檢測(cè)的原理是：紅外光線照射到路面并反射，由于黑帶和白紙的系數(shù)不同，可根據(jù)接的紅外線的強(qiáng)弱判斷是否到達(dá)黑帶。反射式的紅外發(fā)射接收器。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以降低環(huán)境干擾。3.電源選擇雙電源供電，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)以及周邊電路電源完全隔離，這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.控制單元模塊用單片機(jī)控制用光電檢測(cè)不同的信號(hào)，并經(jīng)單片機(jī)對(duì)其處理，傳送給L298信號(hào)，使其控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，配合PWM程序控制，來實(shí)現(xiàn)加速減速和

3、剎車。通過單片機(jī)內(nèi)部定數(shù)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)，在用單片機(jī)串行輸入/輸出口進(jìn)行顯示控制。此方案電路成熟、工作穩(wěn)定、容易實(shí)現(xiàn)控制。小車正反轉(zhuǎn) 光電檢測(cè)控制中心STC89C52開 始行駛時(shí)間顯示 霍爾檢測(cè)二 電路設(shè)計(jì)行駛里程顯示1. 光電檢測(cè)部分：我們采用反射式光電檢測(cè)電路對(duì)跑道上的黑線進(jìn)行檢測(cè)，并用兩個(gè)遮光套管套住發(fā)光管和接收管以一定的角度緊貼跑道，這樣可以消除外界光線的干擾,用LM358電壓比較器輸出高低電平檢測(cè)信號(hào)。如圖所示：2. STC89C52單片機(jī)基本系統(tǒng)此系統(tǒng)以89C52為核心，每檢測(cè)到一個(gè)黑帶由光電檢測(cè)部分產(chǎn)生一個(gè)的脈沖，使單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)外部中斷1，定義檢測(cè)黑帶數(shù)的變量加1，同時(shí)

4、車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾元件輸出一個(gè)脈沖，是安單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)外部中斷0，定義圈數(shù)的變量加1.通過P1.0和P1.1控制L298來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)及剎車。當(dāng)P1.0輸出低電平，P1.1輸出高電平時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，相反則電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)P1.0和P1.1都是低電平時(shí)，使電動(dòng)機(jī)被短路，提高了剎車效率，基本杜絕了由于制動(dòng)慣性造成的小車的前沖現(xiàn)象。通過P0口進(jìn)行兩個(gè)數(shù)碼管的位選，P2口進(jìn)行段碼輸出，其中一個(gè)數(shù)碼管顯示行駛時(shí)間，另外一個(gè)數(shù)碼管顯示行駛路程。如圖所示：3. L298N電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊部分該電路采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298來控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，加以第二路電機(jī)電源保證了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)有足夠的電流。在試驗(yàn)中控

5、制電壓為單片機(jī)輸出的高低電平直接控制。具體電路圖連接如下：4. 電源部分由于電動(dòng)機(jī)工作電流大，需要選用內(nèi)阻小，供電電流強(qiáng)，質(zhì)量輕，可反復(fù)使用的經(jīng)濟(jì)型電池，我們選用可充電電池組。為使單片機(jī)工作穩(wěn)定，避免電動(dòng)機(jī)開關(guān)機(jī)和其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)其電源的影響，在此用兩個(gè)電池組和穩(wěn)壓塊7805分別為89C52和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示部分分別進(jìn)行供電。保證小車工作和顯示的穩(wěn)定性。5.軟件設(shè)計(jì)部分單片機(jī)控制電路主要由一片STC89C52組成，通過P3口控制小車正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，剎車，加速減速，通過兩個(gè)四聯(lián)數(shù)碼管控制顯示時(shí)間和里程以及小車行駛的時(shí)間。其中P0口進(jìn)行位選，P2口進(jìn)行顯示段碼輸出。該系統(tǒng)采用上電復(fù)位加上手動(dòng)復(fù)位聯(lián)合復(fù)位系統(tǒng)進(jìn)

6、行初始化，單片機(jī)通過P1.0，P1.1輸出脈沖控制電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以及剎車，當(dāng)P1.0，P1.1分別輸出01是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出10時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出00時(shí)電動(dòng)機(jī)兩邊短路，小車立即剎車。流程圖如下：（1）外部中斷0車輪美轉(zhuǎn)一次，霍爾元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖P3.3，通過下降沿觸發(fā)外部中斷0，并且在每進(jìn)行一次外部中斷記錄圈數(shù)的變量加1.開始車輪每轉(zhuǎn)一圈霍爾元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖圈數(shù)quanshu+（2）外中斷1光電檢測(cè)每檢測(cè)到一條黑帶就產(chǎn)生一個(gè)脈沖輸入P3.2口，通過下降沿的方式觸發(fā)外中斷1，每中斷一次記錄黑帶的變量加1，當(dāng)檢測(cè)到第六條黑帶時(shí)，p1.0=1，p1.1=1，小車的電動(dòng)機(jī)由于短路剎車，當(dāng)檢測(cè)到第十二條黑

7、帶時(shí)，小車再次剎車同時(shí)關(guān)掉所有中斷開始黑帶數(shù)heidai+退出EA=0，剎車P1.0=1,P1.1=1heidai=6YYheidai=12（3）定時(shí)器中斷0使用定時(shí)器T0產(chǎn)生5ms定時(shí)中斷，每次執(zhí)行該中斷前要先給定時(shí)器0賦初值，定時(shí)器中斷每執(zhí)行一次，變量加1。當(dāng)i=200時(shí)，即每當(dāng)計(jì)時(shí)1秒時(shí)，時(shí)間變量t加1，速度等于一秒轉(zhuǎn)的圈數(shù)和小車車輪的周長(zhǎng)相乘。 定時(shí)中斷0開始產(chǎn)生5ms中斷控制一秒定時(shí)，i+一秒定時(shí)是否到總共轉(zhuǎn)的圈數(shù)q路程=周長(zhǎng)*圈數(shù)q（4）定時(shí)器中斷1主要用來產(chǎn)生不同的占空比的波型進(jìn)行高低速控制，每次執(zhí)行時(shí)，定時(shí)器1要賦初值。（5）主程序主程序主要用來控制兩個(gè)四聯(lián)數(shù)碼管的顯示，通過循

8、環(huán)語句不斷的調(diào)用顯示程序，使兩個(gè)四聯(lián)數(shù)碼管按位不斷循環(huán)亮點(diǎn)，當(dāng)小車行駛時(shí)動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間和路程，小車停止時(shí)顯示小車行駛過程中的時(shí)間和路程。6.安裝與調(diào)試自動(dòng)小車為玩具遙控小汽車的改裝品，在改裝的過程中最重要的是考慮設(shè)計(jì)光電檢測(cè)管的位置，檢測(cè)黑帶的光電管放在車體的中央，用遮光管將其以一定反射角度壓到跑道上。路程檢測(cè)用槽型光耦，放在小車的從動(dòng)輪上。輪子的周長(zhǎng)約為21.6厘米，在輪子上用了一個(gè)霍爾元件，每轉(zhuǎn)一圈一個(gè)脈沖。在組裝前對(duì)每一個(gè)單元電路進(jìn)行測(cè)試，以保證外部硬件電路的無誤，有利于最后的統(tǒng)調(diào)。調(diào)整是以點(diǎn)到線，最后到整體調(diào)試的方法。在調(diào)整的過程中我們發(fā)現(xiàn)了許多問題，如響應(yīng)中斷的次數(shù)的調(diào)整等。并且為了小

9、車碰到墻壁不至于停車，我們?cè)谛≤嚨乃慕巧隙技由狭藢?dǎo)向輪，導(dǎo)向輪用隨身聽的壓帶輪制作即可。7.附錄元器件及程序如下：基本元器件列表一個(gè)STC89C52單片機(jī)2個(gè)四位共陽數(shù)碼管一個(gè)L298N芯片 一個(gè)霍爾元件和小磁鋼片一路循跡模塊晶振（12M）及30pf電容開關(guān)電阻 10k 100歐姆 1k 20k可調(diào)程序：#include/包含頭文件#define uint unsigned int/宏常量定義#define uchar unsigned char/宏常量定義sbit dianji1=P10;/P1_0設(shè)置為電機(jī)控制一sbit dianji2=P11; /P1_1設(shè)置為電機(jī)控制二sbit hdj

10、c=P32; /P3_2設(shè)置為黑帶檢測(cè)位uchar code duma=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /段編碼uchar code dianduma=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /帶小數(shù)點(diǎn)段編碼uchar code wema=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0x00,0xff; /位編碼uchar num,ge,shi,bai,qian; /定義幾個(gè)字符型變量uint miao,lc,heidai=0;

11、 /定義幾個(gè)整形變量long int qs; /定義一個(gè)長(zhǎng)整形變量用來記錄小車所轉(zhuǎn)的圈數(shù)void fenwei(uint);/聲明一個(gè)分位函數(shù)用來把要顯示的數(shù)分位void shuma(uchar,uchar);/聲明一個(gè)數(shù)碼上顯示函數(shù)用來在數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)void shumadian(uchar,uchar); /聲明另一個(gè)數(shù)碼顯示函數(shù)用來顯示帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)void miaoxianshi(uint); /聲明一個(gè)顯示時(shí)間的函數(shù)void lcxs(uint); /聲明一個(gè)顯示路程的函數(shù)void djkz(); /聲明一個(gè)電機(jī)控制函數(shù)void delay(uchar); /聲明一個(gè)延時(shí)函數(shù)voi

12、d delay10s(); /聲明另一個(gè)延時(shí)函數(shù)用來延時(shí)十秒鐘void fenwei(uint x)/把需要在數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)分位 ge=x%10; shi=(x%100)/10; bai=(x%1000)/100; qian=x/1000; void shuma(uchar x,uchar y)/將需要顯示的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上 P0=wema8;P2=dumax;P0=wemay;delay(5);void shumadian(uchar x,uchar y)/將需要顯示的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上P0=wema8;P2=diandumax;P0=wemay;delay(5);void miaox

13、ianshi(uint x)/將定時(shí)器0輸出的時(shí)間顯示在數(shù)碼管上 fenwei(x);shuma(ge,3);shuma(shi,2);shumadian(bai,1);shuma(qian,0);void lcxs(uint z)/將外部中斷1輸出的路程顯示在數(shù)碼 fenwei(z);shuma(ge,7);shuma(shi,6);shumadian(bai,5);shuma(qian,4);void djkz()/控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) uchar n=20,m=60;switch(heidai)case 0:case 1:case 2:dianji1=1;dianji2=0;miaoxiansh

14、i(miao);lcxs(lc);break;case 3:while(m-)dianji1=1;dianji2=0;delay(70);dianji1=0;dianji2=0;delay(30);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);while(heidai=3)dianji1=1;dianji2=0;delay(13);dianji1=0;dianji2=0;delay(1);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);break;case 4:while(heidai=4)dianji1=1;dianji2=0;delay(25);dianji1=0;dianj

15、i2=0;delay(1);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);break;case 5:case 6:while(n-)dianji1=1;dianji2=0;delay(50);dianji1=0;dianji2=0;delay(50);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);dianji1=1;dianji2=1;delay10s();while(heidai=6)dianji1=0;dianji2=1;break;case 7: break;case 8:dianji1=0;dianji2=1;miaoxianshi(miao);lcxs(lc);cas

16、e 9:while(n-)dianji1=0;dianji2=1;delay(50);dianji1=0;dianji2=0;delay(50);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);while(heidai=7)dianji1=0;dianji2=1;delay(90);dianji1=0;dianji2=0;delay(1);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);break;case 10:dianji1=0;dianji2=1;miaoxianshi(miao);lcxs(lc);break;case 11:dianji1=0;dianji2=1;miao

17、xianshi(miao);lcxs(lc);case 12:while(n-)dianji1=0;dianji2=1;delay(50);dianji1=0;dianji2=0;delay(50);miaoxianshi(miao);lcxs(lc);dianji1=1;dianji2=1;TR0=0;while(1)miaoxianshi(miao);lcxs(lc);default:break;void delay(uchar x)/延時(shí) uchar i,j;for(i=x;i0;i-)for(j=50;j0;j-);void delay10s()/延時(shí)十秒鐘 uint i,j;for(i=15;i0;i-)for(j=123;j0;j-)miaoxianshi(miao);lcxs(lc);void ext0() interrupt 0/外部中斷0，用來檢測(cè)黑帶 delay(50);if(hdjc=0)heidai+;void time0() interrupt 1/函數(shù)功能：定時(shí)器中斷0，用來記錄時(shí)間 TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256; num+;if(num=20)num=0;miao+; void ext1() interrupt 2/函數(shù)功能：外部中斷1