智能小車實訓(xùn)報告

智能小車實驗報告目錄1.1項目概述……………………11.2項目要求……………………11.3實訓(xùn)目的……………………11.4系統(tǒng)設(shè)計……………………11.4.1框圖設(shè)計………………11.4.2知識點…………………11.5硬件設(shè)計……………………1.5.1總體設(shè)計……………1.5.2原件清單……………1.5.3元器件介紹…………1.6軟件設(shè)計……………………1.6.1程序流程圖…………1.6.2程序清單……………1.6.3程序下載調(diào)試………………………1.7智能小車運行效果圖………………………1.8總結(jié)…………………………1.9參考文獻……………………1.1項目概述本次實訓(xùn)是基于單片機（STC89C51）智能小車的設(shè)計與開發(fā)，開發(fā)中涉及控制、程序設(shè)計、模式識別、傳感技術(shù)、電子、計算機、機械等。開發(fā)智能小車的學習與發(fā)展，對促進學習綜合運用所學的嵌入式知識以及電子技術(shù)的知識提高，具有良好的推動作用。1.2項目要求(1)理解程序、硬件電路圖，查閱相關(guān)資料；（2）焊接電路板；（3）軟硬件調(diào)試；（4）完成循跡，避障，遙控等功能。1.3實訓(xùn)目的（1）理解并掌握單片機控制小車的循跡，遙控、避障的原理；（2）了解電子路的布局、PCB板的設(shè)計；（3）掌握電路板焊接技術(shù)，如何用萬用表線判斷元器件的好壞；（4）掌握單片機C語言的編程及軟硬件調(diào)試。1.4系統(tǒng)設(shè)計1.4.1框圖設(shè)計基于STC89C52單片機智能小車系統(tǒng)設(shè)計由STC89C52單片機、電機驅(qū)動、晶振電路、按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、紅外感應(yīng)電路幾部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1-1所示。圖1-1基于STC89C52單片機智能小車系統(tǒng)框圖1.4.2知識點該項目需要了解以下知識點。（1）+5V電源原理及設(shè)計。（2）單片機復(fù)位電路工作原理及設(shè)計。（3）單片機晶振電路工作原理及設(shè)計。（4）案件電路的設(shè)計。（5）數(shù)碼管的特性及應(yīng)用。（6）電路板焊接技術(shù)。（7）STC89C52單片機引腳。（8）單片機C語言程序設(shè)計（9）紅外線感應(yīng)原理。1.5硬件設(shè)計1.5.1總體設(shè)計智能小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用一個電機驅(qū)動，調(diào)制前面兩個輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當車身下左邊的傳感器檢測到黑線為主控芯片控制左輪電機停止，車向左修正，當車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機停止，車向右修正。如圖1-2所示圖1-2智能小車循跡光電對管圖避障的原理和循線一樣，在車身右邊裝一個光電對管，當其檢測到障礙物時，主控芯片給出信號報警并控制車子倒退,轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物。如圖1-3所示。圖1-3智能小車避障光電對管圖1.5.2原件清單：基于單片機STC89C51元器件如表1-4所示。表1-4基于STC89C51智能小車原件清單1.5.3元器件介紹1）STC89C52單片機管腳圖及功能如圖1-5為STC89C51的引腳功能圖，其各個引腳功能概述如下： VCC：供電電壓。 GND：接地圖1-5STC89C52引腳功能圖P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳備選功能 P3.0RXD（串行輸入口） P3.1TXD（串行輸出口） P3.2/INT0（外部中斷0） P3.3/INT1（外部中斷1） P3.4T0（記時器0外部輸入） P3.5T1（記時器1外部輸入） P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2）L293D驅(qū)動引腳原理圖圖1-6L293D驅(qū)動與電機相連原理圖圖1-6為L293D采用16引腳DIP封裝，其內(nèi)部集成了雙極型H-橋電路，所有的開量都做成n型。這種雙極型脈沖調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點，如電流連續(xù)；電機可四角限運行；電機停止時有微振電流，起到“動力潤滑”作用，消除正反向時的靜摩擦死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。L293D通過內(nèi)部邏輯生成使能信號。H-橋電路的輸入量可以用來設(shè)置馬達轉(zhuǎn)動方向，使能信號可以用于脈寬調(diào)整（PWM）。另外，L293D將2個H-橋電路集成到1片芯片上，這就意味著用1片芯片可以同時控制2個電機。每1個電機需要3個控制信號EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信號，IN1、IN2為電機轉(zhuǎn)動方向控制信號，IN1、IN2分別為1，0時，電機正轉(zhuǎn)，反之，電機反轉(zhuǎn)。選用一路PWM連接EN12引腳，通過調(diào)整PWM的占空比可以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速。選擇一路I/O口，經(jīng)反向器74HC14分別接IN1和IN2引腳，控制電機的正反轉(zhuǎn)。L293D驅(qū)動器管腳賦值表表1-7為L293D驅(qū)動器小車電機轉(zhuǎn)動的管腳圖賦值表：表1-7L293D驅(qū)動管腳賦值表行進引腳停止左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)前進后退原路返回Out1（P2.0）0011001Out2（P2.1）0000110Out3（P2.2）0101010Out4（P2.3）0000101電機驅(qū)動一般采用H橋式驅(qū)動電路，L293N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動電路，從而可以采用L293N電路來驅(qū)動電機。通過單片機給予L293N電路PWM信號來控制小車的速度，起停。驅(qū)動原理圖如圖1-8所示。圖1-8L298N引腳圖1.6軟件設(shè)計1.6.1程序流程圖智能循跡避障小車程序流程圖如圖1-9所示。1.6.2程序清單智能小車程序清單如下所示：#include<reg52.h>#define ucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitK1=P1^0; //P1.0到P1.4為尋線檢測端sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2;sbitK4=P1^3;sbitK5=P1^4;sbitKIN1=P1^5; //P1.5P1.6是避障檢測端sbitKIN2=P1^6;sbitout1=P2^0; //P2.0到P2.3是電機驅(qū)動輸出控制端sbitout2=P2^1;sbitout3=P2^2;sbitout4=P2^3;sbitbeem=P3^7; //蜂鳴器控制引腳unsignedlongxdatarec_code;unsignedlongxdatatime_us;unsignedcharxdatarec_cnt;unsignedcharxdatakbuf;ucharsdata,flag; //sdata是紅外遙控接收鍵值變量flag是啟動小車或停止小車變量bitrec_b;bitkey_save;bitkeyp;ucharcounter=0;sbitSET1=P2^4 ;sbitSET2=P2^5;sbitSET3=P2^6;sbitSET4=P2^7;ucharcodeseg7code[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay1(uchart)//延時程序1{ ucharj;while(t--) {for(j=50;j>0;j--);}}voiddisplay(uchari){ P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[i/100]; SET1=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[(i/10)%10]; SET2=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[i%10]; SET3=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[(i+3)%10]; SET4=0; delay1(10); P2=P2|0XF0;}voiddelay(uintt)//延時程序1{ ucharj;while(t--) {for(j=5;j>0;j--);}}voidbeep() //蜂鳴器提示音{ beem=0; delay(1000); beem=1; delay(1000); beem=0; delay(1000); beem=1; delay(1000); }voidInit() //初始化{ TMOD=0x09; //T/C1采用16位定時器/計數(shù)器 ET1=1; //定時器1開中斷TH0=0x00;TL0=0x00;ET0=0;TR0 =1; //定時計數(shù)器啟動計數(shù) EX0 =1; //外部中斷0關(guān)中斷 EX1 =0; //外中斷1關(guān)中斷 EA =1; //CPU開中斷}//左轉(zhuǎn)voidcomeleft(){ uchari; out1=0; out2=0; out3=1; out4=0; for(i=0;i<10;i++) { out1=!out1; delay(1); }}//左微轉(zhuǎn)voidsleft(){ uchari; out1=0; out2=0; out3=1; out4=0; for(i=0;i<5;i++) { out1=!out1; delay(1); }}//右微轉(zhuǎn)voidsright(){ uchari; out1=1; out2=0; out3=0; out4=0; for(i=0;i<5;i++) { out3=!out3; delay(1); }}//右轉(zhuǎn)voidcomeright(){ uchari; out1=1; out2=0; out3=0; out4=0; for(i=0;i<10;i++) { out3=!out3; delay(1); }}//前進加速；voidcomeon(){ out2=0; out4=0; out1=1; out3=1;}voidstop() //停止{ out1=0; out2=0; out3=0; out4=0;}voidinter_x0()interrupt0{TR0=0;time_us=(unsignedlong)(TH0<<8)+TL0;TH0=0;TL0=0;TR0=1;if(time_us>3800&&time_us<4500){rec_cnt=0;rec_code=0;}elseif(time_us>300&&time_us<700){rec_cnt++;rec_code=rec_code<<1;//rec_code=rec_code&0x00000000;}elseif(time_us>1300&&time_us<1750){rec_cnt++;rec_code=rec_code<<1;rec_code=rec_code|0x00000001;//IO_buzz=0;}elseif(time_us>1800&&time_us<2200){rec_code=rec_code;rec_cnt++;//if(rec_cnt>1){rec_cnt=0;key_save=1;}}if(rec_cnt==32){rec_b=1;key_save=0;rec_cnt=0;}}voidGetKeyValue() //紅外遙控鍵值取值{if(rec_b){unsignedcharda;rec_b=0;kbuf=(rec_code&0x0000ff00)>>8;da=rec_code&0x000000ff;if(kbuf==~da){ sdata=da;}}}//避障原路返回voidshunback(){ if(!KIN1) { out1=0; 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