基于某51單片機地自動往返小車

1、基于單片機的自動往返小車摘要本設(shè)計以一片單片機 STC89C52 作為核心來控制自動往返小車，加以控 制芯片 L298N 和單片機聯(lián)合控制小車的前進與后退。 路面的黑帶檢測使用反 射式紅外傳感器，通過 STC89C52 對輸入的信號進行處理，以動態(tài)顯示的形 式通過一個四位的數(shù)碼管顯示即時里程，另外一個四位數(shù)碼管動態(tài)顯示小車 行駛時間。以紅外傳感器對路面黑線檢測用，行駛距離使用霍爾元件進行檢 測。關(guān)鍵詞：光電檢測 霍爾檢測 動態(tài)顯示 L298N 控制電動機小組成員：亞昊、國翠、成曉斌、丁玉嬌黑帶檢測1. 電機驅(qū)動調(diào)速模塊采用 L298N 來控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)小車的前進和后退。加上單片機

2、的程序 PWM ，實現(xiàn)整車的加速與減速，精確小車的速度。2. 路面黑帶檢測模塊 黑帶檢測的原理是：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)接的紅外線的強弱判斷是否到達黑帶。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，將電動機驅(qū)動電源與單片機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，但可以將電動機驅(qū)動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 用單片機控制 用光電檢測不同的信號，并經(jīng)單片機對其處理，傳送給 L298 信號，使其控制 電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，配合 PWM 程序控制，來實現(xiàn)加

3、速減速和剎車。通過單片機 部定數(shù)器 /計數(shù)器進行定時、計數(shù)，在用單片機串行輸入 /輸出口進行顯示控制。此 方案電路成熟、工作穩(wěn)定、容易實現(xiàn)控制。1. 光電檢測部分：我們采用反射式光電檢測電路對跑道上的黑線進行檢測，并用兩個遮光套管 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信號。如圖所示：2. STC89C52 單片機基本系統(tǒng)此系統(tǒng)以 89C52 為核心，每檢測到一個黑帶由光電檢測部分產(chǎn)生一個的脈沖， 使單片機產(chǎn)生一個外部中斷 1，定義檢測黑帶數(shù)的變量加 1，同時車輪每轉(zhuǎn)一圈， 霍爾元件輸出一個脈沖，是安單片機產(chǎn)生一個外部中斷0

4、，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，電機正轉(zhuǎn)，相反則電機反轉(zhuǎn)，當(dāng) P1.0和 P1.1都是低電平時， 使電動機被短路，提高了剎車效率，基本杜絕了由于制動慣性造成的小車的前沖 現(xiàn)象。通過 P0口進行兩個數(shù)碼管的位選， P2口進行段碼輸出， 其中一個數(shù)碼管顯 示行駛時間，另外一個數(shù)碼管顯示行駛路程。如圖所示：3. L298N 電動機驅(qū)動模塊部分該電路采用電動機驅(qū)動芯片 L298 來控制電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)， 加以第二路電 機電源保證了電動機啟動時有足夠的電流。在試驗中控制電壓為單片機輸出的高

5、低電平直接控制。具體電路圖連接如下：4. 電源部分 由于電動機工作電流大，需要選用阻小，供電電流強，質(zhì)量輕，可反復(fù)使用 的經(jīng)濟型電池，我們選用可充電電池組。為使單片機工作穩(wěn)定，避免電動機開關(guān) 機和其轉(zhuǎn)動時對其電源的影響， 在此用兩個電池組和穩(wěn)壓塊 7805 分別為 89C52和 電動機驅(qū)動顯示部分分別進行供電。保證小車工作和顯示的穩(wěn)定性。5. 軟件設(shè)計部分單片機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，通過兩個四聯(lián)數(shù)碼管控制顯示時間和里程以及小車行駛的時間。 其中 P0 口進行位選， P2口進行顯示段碼輸出。該系統(tǒng)采用上電復(fù)位加上手動復(fù)位聯(lián)合

6、復(fù)位系統(tǒng)進行初始化，單片機通過P1.0，P1.1輸出脈沖控制電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以及剎車，當(dāng) P1.0，P1.1分別輸出 01 是電 動機正轉(zhuǎn)，輸出 10 時電動機反轉(zhuǎn)，輸出 00 時電動機兩邊短路，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)生一個脈沖 P3.3，通過下降沿觸發(fā)外部中斷 0，并 且在每進行一次外部中斷記錄圈數(shù)的變量加 1.（ 2）外中斷 1 光電檢測每檢測到一條黑帶就產(chǎn)生一個脈沖輸入 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)檢測到第六條黑帶時， p1.0=1， p1.1=1，小車的電動機由于短路剎車， 當(dāng)檢測到

7、第十二條黑帶時， 小車再次剎車同 時關(guān)掉所有中斷退出（ 3）定時器中斷 0 使用定時器 T0 產(chǎn)生 5ms定時中斷，每次執(zhí)行該中斷前要先給定時器 0賦初值， 定時器中斷每執(zhí)行一次，變量加 1。當(dāng) i=200 時，即每當(dāng)計時 1 秒時，時間變量 t 加 1 ，速度等于一秒轉(zhuǎn)的圈數(shù)和小車車輪的周長相乘。（ 4）定時器中斷 1 主要用來產(chǎn)生不同的占空比的波型進行高低速控制，每次執(zhí)行時，定時器 1 要賦初值。（ 5）主程序 主程序主要用來控制兩個四聯(lián)數(shù)碼管的顯示，通過循環(huán)語句不斷的調(diào)用顯示 程序，使兩個四聯(lián)數(shù)碼管按位不斷循環(huán)亮點，當(dāng)小車行駛時動態(tài)顯示時間和路程， 小車停止時顯示小車行駛過程中的時間和路

8、程。6. 安裝與調(diào)試 自動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 光電檢測管的位置，檢測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。路程檢測用槽型光耦，放在小車的從動輪上。輪子的周長約 為 21.6 厘米，在輪子上用了一個霍爾元件，每轉(zhuǎn)一圈一個脈沖。在組裝前對每一 個單元電路進行測試，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。并且為了小車碰到墻壁不至于停車，我們在小車的四角 上都加上了導(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

9、序如下： 基本元器件列表一個 STC89C52 單片機2 個四位共陽數(shù)碼管 一個 L298N 芯片 一個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：/段編碼#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit dianji1=P10;sbit dianji2=P11;sbit hdjc=P32; uchar code duma= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;uch

10、ar code dianduma= 0xbf,0x86,0xdb,0xcf, 0xe6,0xed,0xfd,0x87, 0xff,0xef;uchar code wema= 0x01,0x02,0x04,0x08, 0x10,0x20,0x40,0x80, 0x00,0xff;uchar num,ge,shi,bai,qian; uint miao,lc,heidai=0;/包含頭文件/宏常量定義/宏常量定義/P1_0 設(shè)置為電機控制一/P1_1 設(shè)置為電機控制二/P3_2 設(shè)置為黑帶檢測位/帶小數(shù)點段編碼/位編碼/定義幾個字符型變量/定義幾個整形變量long int qs;void fenw

11、ei(uint);void shuma(uchar,uchar);/定義一個長整形變量用來記錄小車所轉(zhuǎn)的圈數(shù)/聲明一個分位函數(shù)用來把要顯示的數(shù)分位/聲明一個數(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); 數(shù)據(jù)/聲明另一個數(shù)碼顯示函數(shù)用來顯示帶小數(shù)點的void miaoxianshi(uint);void lcxs(uint);void djkz();void delay(uchar);void delay10s();void fenwei(uint x)/聲明一個顯示時間的函數(shù)/聲明一個顯示路程的函數(shù) /聲明一個電機控制函數(shù)/聲明一個延時函數(shù) /聲

12、明另一個延時函數(shù)用來延時十秒鐘 /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)P0=wema8;P2=dumax;P0=wemay;delay(5);void shumadian(uchar x,uchar y)P0=wema8;P2=diandumax;P0=wemay;delay(5);void miaoxianshi(uint x)f enwei(x);shuma(ge,3);shuma(shi,2);shumadian(bai,1); shum

13、a(qian,0);void lcxs(uint z)f enwei(z);shuma(ge,7);shuma(shi,6);shumadian(bai,5);shuma(qian,4);void djkz()uchar n=20,m=60;switch(heidai)/將需要顯示的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上/將需要顯示的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上/將定時器 0 輸出的時間顯示在數(shù)碼管上/將外部中斷 1 輸出的路程顯示在數(shù)碼/控制電機運轉(zhuǎn)case 0:case 1:case 2:dianji1=1;dianji2=0; miaoxianshi(miao); lcxs(lc);break;case 3:whil

14、e(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;dianji2=0;delay(1); miaoxianshi(

15、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);case 9:while(n-)

16、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;

17、miaoxianshi(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)uchar i,j;f or(i=x;i0;i-)for(j=50;j0;j-);void delay10s()uint i,j;for(i=15;i0;i-) for(j=123;j0;j-) miaoxianshi(miao); lcxs(lc);void ext0() interrupt 0delay(50);i f(hdjc=0)heidai+;void time0() interrupt 1TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%256; num+;i f(num=20)num=0;miao+;void ext1() interrupt 2qs+;lc=(int)(qs*38.5);void main()EA=1;ET0=1;EX0=1;IT0=