基于51單片機的自動往返小車

1、基于單片機的自動往返小車摘要本設計以一片單片機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：李亞昊、陳國翠、成曉斌、丁玉嬌單片機黑帶檢測路程和時間顯示LED顯示路程，時間L298N電機驅動模塊1.電機驅動調速模塊采用L298N來控制電機的正轉和反轉來實現(xiàn)

2、小車的前進和后退。加上單片機的程序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，并經單片機對其處理，傳送給L298信號，使其控制電機的正轉和反轉，配合PWM程序控制，來實現(xiàn)加速減速和

3、剎車。通過單片機內部定數(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。小車正反轉 光電檢測控制中心STC89C52開 始行駛時間顯示 霍爾檢測二 電路設計行駛里程顯示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生一個的脈沖，使單片機產生一個外部中斷1，定義檢測黑帶數(shù)的變量加1，同時

4、車輪每轉一圈，霍爾元件輸出一個脈沖，是安單片機產生一個外部中斷0，定義圈數(shù)的變量加1.通過P1.0和P1.1控制L298來控制電機的正轉與反轉及剎車。當P1.0輸出低電平，P1.1輸出高電平時，電機正轉，相反則電機反轉，當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電動機驅動模塊部分該電路采用電動機驅動芯片L298來控制電動機的正轉與反轉，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

5、制電壓為單片機輸出的高低電平直接控制。具體電路圖連接如下：4. 電源部分由于電動機工作電流大，需要選用內阻小，供電電流強，質量輕，可反復使用的經濟型電池，我們選用可充電電池組。為使單片機工作穩(wěn)定，避免電動機開關機和其轉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口控制小車正轉與反轉，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)采用上電復位加上手動復位聯(lián)合復位系統(tǒng)進

6、行初始化，單片機通過P1.0，P1.1輸出脈沖控制電機正轉反轉以及剎車，當P1.0，P1.1分別輸出01是電動機正轉，輸出10時電動機反轉，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車輪美轉一次，霍爾元件產生一個脈沖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.開始車輪每轉一圈霍爾元件產生一個脈沖圈數(shù)quanshu+（2）外中斷1光電檢測每檢測到一條黑帶就產生一個脈沖輸入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，當檢測到第十二條黑

7、帶時，小車再次剎車同時關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）定時器中斷0使用定時器T0產生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i=200時，即每當計時1秒時，時間變量t加1，速度等于一秒轉的圈數(shù)和小車車輪的周長相乘。 定時中斷0開始產生5ms中斷控制一秒定時，i+一秒定時是否到總共轉的圈數(shù)q路程=周長*圈數(shù)q（4）定時器中斷1主要用來產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

8、環(huán)語句不斷的調用顯示程序，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程。6.安裝與調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。調整是以點到線，最后到整體調試的方法。在調整的過程中我們發(fā)現(xiàn)了許多問題，如響應中斷的次數(shù)的調整等。并且為了小

9、車碰到墻壁不至于停車，我們在小車的四角上都加上了導向輪，導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電容開關電阻 10k 100歐姆 1k 20k可調程序：#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設置為電機控制一sbit dianji2=P11; /P1_1設置為電機控制二sbit hdj

10、c=P32; /P3_2設置為黑帶檢測位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; /定義幾個字符型變量uint miao,lc,heidai=0;

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

12、d delay10s(); /聲明另一個延時函數(shù)用來延時十秒鐘void fenwei(uint x)/把需要在數(shù)碼管上顯示的數(shù)據分位 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)/將定時器0輸出的時間顯示在數(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()/控制電機運轉 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 uchar i,j;for(i=x;i0;i-)for(j=50;j0;j-);void delay10s()/延時十秒鐘 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，用來檢測黑帶 delay(50);if(hdjc=0)heidai+;void time0() interrupt 1/函數(shù)功能：定時器中斷0，用來記錄時間 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