尋跡避障一體小車

1、循跡避障一體小車一）小車功能實(shí)現(xiàn)描述利用光電傳感（紅外對(duì)射管，紅外發(fā)射與接收二極管組成）檢測(cè)黑白線，實(shí)現(xiàn)小車能跟著白線（或黑線） 行走，同時(shí)也可避開障礙物， 即小車尋跡過(guò)程中， 若遇障礙物可自行繞開，繞開后繼續(xù)尋跡。二）電路詳細(xì)分析1. 光電傳感循跡光電傳感器原理， 利用黑白線對(duì)紅外線不同的反射能力。 然后通過(guò)光敏二極管或光敏三極管， 接收反射回的不同光強(qiáng)信號(hào)， 把不同光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)， 最后通過(guò)電阻， 轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的高低電平。光電傳感器實(shí)現(xiàn)循跡的基本電路如下圖所示、循跡傳感器基本電路電路解釋： TC 端是傳感器工作控制端，為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時(shí)， 傳感器

2、啟動(dòng)。 Signal 端為檢測(cè)信號(hào)輸出， 當(dāng)遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導(dǎo)通，signal 輸出高電平，當(dāng)遇到白線，與黑線相反，反射的紅外線很強(qiáng)，使光敏三極管導(dǎo)通， sign al 輸出低電平。尋跡部分調(diào)整左右傳感器之間的距離， 兩探頭距離約等于白線寬度最合適， 一般白線寬度選擇范圍為 3 5 厘米比較合適。注意：該傳感器的靈敏度是可調(diào)的，偶爾傳感器遇到白線卻不能送出相應(yīng)的信號(hào)， 通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器上的可調(diào)電阻， 適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小靈敏度。 另外，循跡傳感器的安放也算是比較有講究的， 有兩種方法，一種是兩個(gè)都是放置在白線內(nèi)側(cè)但緊貼白線邊緣， 第二種是都放置在白線的外

3、側(cè)，同樣緊貼白線邊緣。我們通常采用第二種方法。編寫程序使小車遇白線時(shí)， 小車跟著白線走。 當(dāng)小車先前前進(jìn)時(shí)， 如果向左偏離了白線。 那么右邊傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平， 單片機(jī)判斷這個(gè)信號(hào)， 然后向右拐?；氐桨拙€后。兩傳感器輸出信號(hào)為高電平。小車前進(jìn)。如果小車向右偏離白線，左邊傳感器產(chǎn)生一個(gè)低電平，單片機(jī)判斷這個(gè)信號(hào)，然后向左拐。如此如此，小車必不偏離白線。 若小車的兩對(duì)光電傳感器同時(shí)輸出的信號(hào)為高電平（黑底）或低電平（白底），即單片機(jī)判斷的都為高電平或低電平，小車向前直走，在此過(guò)程中（直走）小車若遇白線，小車又重復(fù)上面動(dòng)作跟著白線走。避障部分當(dāng)小車在尋跡（沿著白線走或直走）過(guò)程中遇障礙物，小車亦

4、可自行轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎動(dòng)作完成后，又繼續(xù)尋跡。2. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片采用 L298N，是一款承受高壓大電流的全橋型直流 /步進(jìn)電壓驅(qū)動(dòng)器，如下圖電機(jī)控制芯片 L298N 的引腳排列L298N 引腳編號(hào)與功能引腳編號(hào)名稱功能1電流傳感器 A在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來(lái)檢測(cè)電流2輸出引腳 1內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 A 的輸出端 1，接至電機(jī) A3輸出引腳 2內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 A 的輸出端 2，接至電機(jī) A4電機(jī)電源端電機(jī)供電輸入端 ,電壓可達(dá) 46V5輸入引腳 1內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 A 的邏輯控制輸入端 16使能端 A內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 A 的使能端7輸入引腳 2內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 A 的邏輯控制輸入端 28邏輯地邏輯地9邏輯電源

5、端邏輯控制電路的電源輸入端為 5V10輸入引腳 3內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 B 的邏輯控制輸入端 111使能端 B內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 B 的使能端12輸入引腳 4內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 B 的邏輯控制輸入端 213輸出引腳 3內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 B 的輸出端 1，接至電機(jī) B14輸出引腳 4內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器 B 的輸出端 2，接至電機(jī) B15 電流傳感器 B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來(lái)檢測(cè)電流L298N 內(nèi)部原理圖電機(jī)驅(qū)動(dòng) A/B 的控制邏輯如下表所示輸入信號(hào)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式使能端 A/B輸入引腳 1/3輸入引腳 2/4110前進(jìn)101后退111緊急停車100緊急停車0XX自由轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A/B 的工作原理電機(jī)控制邏輯如下： 以電機(jī) A

6、 為例，當(dāng)使能端 A為高電平是， 如果輸入端M1 Direction引腳為高電平，三極管導(dǎo)通，輸入引腳1 為低電平而輸入引腳如果輸入端M1 Direction引腳為底電平，三極管截止，輸入引腳2 為低電平，電機(jī)A正轉(zhuǎn)。2 為高電平，電機(jī)A反轉(zhuǎn)；1 為高電平而輸入引腳電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖3. 中文液晶顯示器128x64帶中文字庫(kù)的128X64 是一種具有4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、 二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。 其顯示分辨率為 128×64, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字， 和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集

7、。 利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、 方便的操作指令， 可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 可以顯示 8×4行 16×16 點(diǎn)陣的漢字， 也可完成圖形顯示。具有低電壓低功耗特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比， 不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多， 且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊?；咎匦?:低電源電壓（ VDD:+3.0-+5.5V）顯示分辨率 :128 ×64 點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192 個(gè) 16×16 點(diǎn)陣漢字 ( 簡(jiǎn)繁體可選 )內(nèi)置 128 個(gè) 16×8點(diǎn)陣字符2MHZ時(shí)鐘頻率顯示方式： S

8、TN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS視角方向： 6 點(diǎn)背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED的 1/5 1/10 通訊方式：串行、并口可選內(nèi)置 DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)工作溫度 : 0 - +55 , 存儲(chǔ)溫度 : -20 -+60模塊接口說(shuō)明：PIN15LED+背光正極，接 4.8V-5VPIN116LED-背光負(fù)極，接 0V* 注： 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8 和“VCC”用焊錫短接； 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空；3：如

9、背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、 JK 用焊錫短接。引腳控制信號(hào)應(yīng)用D/I ， R/W的配合選擇決定控制界面的4 種模式：D/IR/W功能說(shuō)明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（ BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（ DR）中讀出數(shù)據(jù)E 信號(hào)操作：E 狀態(tài)執(zhí)行動(dòng)作結(jié)果高 >低I/O 緩沖 >DR配合 /W 進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DR >I/O 緩沖配合 R 進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/ 低 >高無(wú)動(dòng)作內(nèi)部寄存器信號(hào) 忙標(biāo)志 :BFBF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況，BF=1 表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊

10、不接受外部指令和數(shù)據(jù)。 BF=0 時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS RD指令，可以將BF 讀到 DB7總線，從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。字型產(chǎn)生ROM（ CGROM）字型產(chǎn)生ROM（ CGROM）提供 8192 個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（ DISPLAYON)，DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和 D/IT 信號(hào)控制的。顯示數(shù)據(jù) RAM（DDRAM）模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM提供 64×2個(gè)位元組的空間，最多可控制4 行 16 字（ 6

11、4 個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時(shí)，可分別顯示CGROM與 CGRAM的字型； 此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8) 、CGRAM字型及 CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM中寫入的編碼選擇，在此階段0000H0006H 的編碼中（其代碼分別是0000、0002、 0004、 0006 共 4 個(gè)）將選擇 CGRAM的自定義字型， 02H 7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于 A1 以上的編碼將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼 BIG5（ A140D75F）， GB（ A1A0-F7FFH）。字型產(chǎn)生RAM(C

12、GRAM)字型產(chǎn)生 RAM提供圖象定義 ( 造字 ) 功能 , 可以提供四組16×16 點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和 CGROM中的定義一樣地通過(guò) DDRAM顯示在屏幕中。 地址計(jì)數(shù)器AC地址計(jì)數(shù)器 AC地址計(jì)數(shù)器是用來(lái)貯存DDRAM/CGRAM之一的地址 , 它可由設(shè)定指令暫存器來(lái)改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng)D/I 為“ 0”時(shí)而R/W為“ 1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會(huì)被讀取到DB6 DB0中。光標(biāo) / 閃爍控制電路此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來(lái)指

13、定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。指令操作模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴(kuò)充指令如下：指令表 1：（ RE=0：基本指令）指令 指令 碼功 能D/IR/W D7D6D5D4D3D2D1D0清除將DDRAM填滿"20H", 并且設(shè)定 DDRAM的地0000000001址計(jì)數(shù)器(AC)到"00H"顯示地址設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到"00H", 并000000001X且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置; 這個(gè)指令不歸位改變 DDRAM的內(nèi)容顯示D=1: 整體顯示 ON狀態(tài)0000001DCBC=1: 游標(biāo) ON開/關(guān)B=1: 游標(biāo)位

14、置反白允許進(jìn)入指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí), 設(shè)定點(diǎn)設(shè)00000001I/DS游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位定游標(biāo)或顯設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制示移000001S/CR/LXX位 ; 這個(gè)指令不改變 DDRAM的內(nèi)容位控制DL=0/1： 4/8 位數(shù)據(jù)功能00001DLXREXXRE=1: 擴(kuò)充指令操作設(shè)定RE=0: 基本指令操作設(shè)定CGRA0001AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 CGRAM地址M地址設(shè)定設(shè)定 DDRAM地址（顯示位址）DDRAM地0010AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 第一行： 80H 87H址第二行： 90H 97H讀取讀取忙標(biāo)志 (B

15、F) 可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作忙標(biāo)01BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0是否完成 , 同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)志和器 (AC) 的值地址寫數(shù) 10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù) D7 D0 寫入到內(nèi)部的 RAM據(jù)到(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)RAM讀出 11數(shù)據(jù)從內(nèi)部 RAM讀取數(shù)據(jù)RAMD7 D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM的值)指令表 2：（ RE=1：擴(kuò)充指令）指令指 令 碼功 能D/IR/WD7D6D5 D4D3D2D1D0待命0000000001 進(jìn)入待命模式 , 執(zhí)行其他指令都終止模式卷動(dòng)地址SR=1：允許輸入垂直卷動(dòng)地址00000001SR0開關(guān)開啟S

16、R=0：允許輸入 IRAM和 CGRAM地址選擇 2 行中的任一行作反白顯示， 并反白可決定反白與否。初始值R1R0 00，選擇00000001R1R0 第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常睡眠0000001SLXSL=0：進(jìn)入睡眠模式模式XSL=1：脫離睡眠模式CL=0/1： 4/8 位數(shù)據(jù)擴(kuò) 充 功RE=1: 擴(kuò)充指令操作0001CLXREG00能設(shè)定RE=0: 基本指令操作G=1/0：繪圖開關(guān)設(shè)定設(shè)定繪圖 RAM繪圖 RAM000AC3 AC2 AC1 AC0先設(shè)定垂直 ( 列 )地址AC6AC5 AC0010再設(shè)定水平 ( 行 ) 地址AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1

17、AC0AC3AC2AC1AC0將以上 16 位地址連續(xù)寫入即可注：當(dāng) IC1 在接受指令前 , 微處理器必須先確認(rèn)其內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài), 即讀取 BF 標(biāo)志時(shí) ,BF 需為零 , 方可接受新的指令 ; 如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF 標(biāo)志 , 那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延長(zhǎng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間 , 即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成。三、顯示應(yīng)用1、字符顯示帶中文字庫(kù)的 128X64-0402B每屏可顯示4 行 8 列共 32 個(gè) 16×16 點(diǎn)陣的漢字， 每個(gè)顯示RAM可顯示 1 個(gè)中文字符或2 個(gè) 16×8點(diǎn)陣全高 ASCII 碼字符，即每屏最多可實(shí)現(xiàn)32 個(gè)中文字符或

18、64 個(gè) ASCII 碼字符的顯示。帶中文字庫(kù)的128X64-0402B 內(nèi)部提供 128×2字節(jié)的字符顯示 RAM緩沖區(qū)（ DDRAM）。字符顯示是通過(guò)將字符顯示編碼寫入該字符顯示RAM實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM（中文字庫(kù)）、 HCGROM（ASCII 碼字庫(kù)）及CGRAM（自定義字形）的內(nèi)容。三種不同字符/ 字型的選擇編碼范圍為：0000 0006H（其代碼分別是 0000、0002 、0004、0006 共 4 個(gè)）顯示自定義字型，A1A0HF7FFH顯示 8192 種 GB2312中文字庫(kù)字形。字符顯示02H 7FH 顯示半寬 ASCII RA

19、M在液晶模塊中的地址碼字符，80H9FH。字符顯示的RAM的地址與32 個(gè)字符顯示區(qū)域有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。80H90H88H98H81H91H89H99H82H92H8AH9AH83H93H8BH9BH84H94H8CH9CH85H95H8DH9DH86H96H8EH9EH87H97H8FH9FH其中， C 語(yǔ)言編譯器具有直接把中文轉(zhuǎn)換成ASCII碼字符功能。對(duì)照下面原理圖，編譯程序 示例 ，并下載到實(shí)驗(yàn)板上，觀測(cè)現(xiàn)象。4. 尋跡避障程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsig

20、ned intsbit RM1=P00;sbit RM2=P01;/ 右電機(jī)sbit LM1=P02;sbit LM2=P03;/ 左電機(jī)sbit bzh=P26;sbit RAD=P06;/ 紅外接收右電機(jī)轉(zhuǎn)sbit LBD=P07;/ 紅外接收左電機(jī)轉(zhuǎn)sbit rs=P35;/sbit rw=P36;/sbit en=P37;/LCD LCD LCD的 的的RSR/WEvoid lcd_string(uchar *strpoint);void delay(uint a) uint b,c; for(b=a;b>0;b-)for(c=120;c>0;c-);uchar i=0;v

21、oid checkbusy()/檢查 LCD 忙uchar dat;rs=0;/rs=1rw=1;/rw=1do為數(shù)據(jù) ,=0 為命令 .為讀 ,=0 為寫 .P1=0x00;en=1; /E 信號(hào)下降沿鎖存DB7DBOdat=P1; /讀入 P1 的值en=0; /鎖存dat=0x80 & dat;/BUSY ：1 內(nèi)部在工作， 0 正常狀態(tài)while(!(dat=0x00);rw=0;void sentcom(uchar com) checkbusy(); /檢查 Busy rs=0;en=0;P1=com;delay(5);en=1;delay(5);en=0;void sent

22、data(uchar date) /寫數(shù)據(jù)checkbusy();rs=1;en=0;P1=date;delay(5);en=1;delay(5);en=0;/初始化LCMvoidlcd_init()sentcom(0x38);/功能設(shè)置，一次送 8 位數(shù)據(jù)，基本指令集位置 offsentcom(0x0C);/0000,1100整體顯示，游標(biāo) off ，游標(biāo)sentcom(0x01);/0000,0001清 DDRAMsentcom(0x02);/0000,0010DDRAM 地址歸位sentcom(0x80);/1000,0000設(shè)定 DDRAM7 位地址000， 0000 到地址計(jì)數(shù)器 A

23、Cvoid lcd_string(char *strpoint)/ 在當(dāng)前顯示位置顯示LCD 字符串register i=0; while(strpointi!=0)sentdata(strpointi);i+;voidstop()lcd_init();sentcom(0x80);lcd_string("現(xiàn)代創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室 ");/C 編譯系統(tǒng)本省也具有轉(zhuǎn)換功能， 所以也可以這樣寫sentcom(0x90);lcd_string("尋跡避障一體小車 ");sentcom(0x88);lcd_string("- 指導(dǎo)：文方老師 ");sentcom(0x98);lcd_string("