基于某51單片機(jī)地自動往返小車

1、基于單片機(jī)的自動往返小車摘要本設(shè)計以一片單片機(jī) 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(jī)聯(lián)合控制小車的前進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)小組成員：亞昊、國翠、成曉斌、丁玉嬌黑帶檢測1. 電機(jī)驅(qū)動調(diào)速模塊采用 L298N 來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)小車的前進(jìn)和后退。加上單片機(jī)

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(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，將電動機(jī)驅(qū)動電源與單片機(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，但可以將電動機(jī)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(jī)控制 用光電檢測不同的信號，并經(jīng)單片機(jī)對其處理，傳送給 L298 信號，使其控制 電機(jī)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(jī) 部定數(shù)器 /計數(shù)器進(jìn)行定時、計數(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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(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，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， 使電動機(jī)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(jìn)行兩個數(shù)碼管的位選， P2口進(jìn)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(jī)驅(qū)動模塊部分該電路采用電動機(jī)驅(qū)動芯片 L298 來控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)， 加以第二路電 機(jī)電源保證了電動機(jī)啟動時有足夠的電流。在試驗中控制電壓為單片機(jī)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(jī)工作電流大，需要選用阻小，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，避免電動機(jī)開關(guān) 機(jī)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(jī)驅(qū)動顯示部分分別進(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(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)位加上手動復(fù)位聯(lián)合

6、復(fù)位系統(tǒng)進(jìn)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 動機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出 10 時電動機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出 00 時電動機(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.（ 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(jī)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(jìn)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(diǎn)，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(jìn)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(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(jī)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(jī)控制一/P1_1 設(shè)置為電機(jī)控制二/P3_2 設(shè)置為黑帶檢測位/帶小數(shù)點(diǎn)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(diǎn)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(jī)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(jī)運(yùn)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=