基于單片機89c51循跡小車原理與程序分解

1、基于89c52單片機的循跡小車設計報告第 PAGE 13 頁 共 10 頁自循跡小車第一章 引言1.1 設計目的通過設計進一步掌握單片機的應用，特別是在嵌入式系統(tǒng)中的應用。進一步學習單片機在系統(tǒng)中的控制功能，能夠合理設計單片機的外圍電路，并使之與單片機構(gòu)成整個系統(tǒng)。1.2 設計方案介紹該智能車采用紅外對管方案進行道路檢測，單片機根據(jù)采集到的紅外對管的不同狀態(tài)判斷小車當前狀態(tài)，通過控制發(fā)出控制命令，控電機的工作狀態(tài)以實現(xiàn)對小車姿態(tài)的控制。1.3 技術(shù)報告內(nèi)容安排本技術(shù)報告主要分為三個部分。第一部分是對整個系統(tǒng)實現(xiàn)方法的一個概要說明，主要內(nèi)容是對整個技術(shù)方案的概述；第二部分是對硬件電路設計的說明，

2、主要介紹系統(tǒng)傳感器的設計及其他硬件電路的設計原理等；第三部分是對系統(tǒng)軟件設計部分的說明，主要內(nèi)容是智能模型車設計中主要用到的控制理論、算法說明及代碼設計介紹等。第二章 技術(shù)方案概要說明本模型車的電路系統(tǒng)包括電源管理模塊、單片機模塊、傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊.在整個系統(tǒng)中，由電源管理模塊實現(xiàn)對其他各模塊的電源管理。其中，對單片機、光電管提供5V電壓,對電機提供6V電壓路徑識別電路由3對光電發(fā)送與接收管組成。由于路面存在黑色引導線，落在黑線區(qū)域內(nèi)的光電接收管接收到反射的光線的強度與白色的路面不同，進而在光電接收管兩端產(chǎn)生不同的電壓值，由此判斷路線的走向。傳感器模塊將當前采集到的一組電壓值傳遞給單片

3、機，進而根據(jù)一定得算法對舵機進行控制，使小車自動尋線行走。 單片機模塊是智能車的核心部分，主要完成對外圍各個模塊的管理，實現(xiàn)對外圍模塊的信號發(fā)送，以及對傳感器模塊的信號采集，并根據(jù)軟件算法對所采集的信號進行處理，發(fā)送信號給執(zhí)行模塊進行任務執(zhí)行，還對各種突發(fā)事件進行監(jiān)控和處理，保證整個系統(tǒng)的正常運作。 電機驅(qū)動采用L293驅(qū)動芯片，該芯片支持2路電機驅(qū)動同時支持PWM調(diào)速第三章 硬件電路的設計3.1 單片機最小系統(tǒng)小車采用STC公司的STC89C52RC單片機作為控制芯片，圖3-1是其最小系統(tǒng)電路。主要包括：時鐘電路、電源電路、復位電路。其中各個部分的功能如下：1、時鐘電路：給單片機提供一個外接

4、的12MHz的石英晶振。2、電源電路：給單片機提供5V電源。3、復位電路：在電壓達到正常值時給單片機一個復位信號。圖3-1 單片機最小系統(tǒng)原理圖3.2 傳感器電路光電尋線方案一般由多對紅外收發(fā)管組成，通過檢測接收到的反射光強，判斷黑白線。原理圖由紅外對管和電壓比較器兩部分組成，紅外對管輸出的模擬電壓通過電壓比較器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平輸出到單片機。芯片使用LM339具有4路電壓比較器3-2賽道檢測原理圖3.3 電機驅(qū)動采用L293驅(qū)動芯片，該芯片支持2路電機驅(qū)動同時支持PWM調(diào)速 L293驅(qū)動3.3 電源電路設計模型車通過自身系統(tǒng)，采集賽道信息，獲取自身速度信息，加以處理，由芯片給出指令控制其前進轉(zhuǎn)向

5、等動作，各部分都需要由電路支持，電源管理尤為重要。在本設計中，51單片機使用5V電源，電機使用6V電源?？紤]到電源為充電電池組，額定電壓為7.2V，實際充滿電后電壓則為6.5-6.8V，所以單片機及傳感器模塊采用LM1117-5穩(wěn)壓后的5V電源供電，電機直接由電池供電。*程序說明：本附錄：源程序主代碼*/#include reg52.h#define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit K1=P20; sbit K2=P21; sbit K3=P22; sbit K4=P23; sbit LED1=P10; sbit LED2=

6、P11; sbit LED3=P12; sbit LED4=P13; sbit PWM1=P32; sbit PWM2=P33;uchar PWM1_Cycle=0,PWM2_Cycle=0;/PWM占空比 void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void PWM_Init() TMOD = 0 x11 ; TH0=(65535-100)/256;/定時5us TL0=(65535-100)%256; TH1=(65535-100)/256;/定時10us TL1=(65535-100)%256; ET0=1;

7、 ET1=1; TR0=1; TR1=0; EA=1;/開中斷 /* *函數(shù)功能：小車前進 *時間：2013、3、29 */ void Advance() P0=0 x50; /* *函數(shù)功能：小車后退 *時間：2013、3、29 */ void Retreat() P0=0 xa0; /* *函數(shù)功能：小車左轉(zhuǎn) *時間：2013、3、29 */ void Turn_left1() P0=0 x10; delay(500); P0=0; /* *函數(shù)功能：小車右轉(zhuǎn) *時間：2013、3、29 */ void Turn_right1() P0=0 x40; delay(500); P0=0; v

8、oid main() PWM_Init(); PWM1_Cycle=30;/初始速度，可改變其大小是速度使變化 while(1) if(K1=1) Turn_right1();elseif(K2=1)Advance();elseif(K4=1)Turn_left1();else Advance(); /* *函數(shù)功能：產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波 *參數(shù)：PWM1_Cycle */ void PWM1_Produce() interrupt 1 static unsigned int t1 ; /tt用來保存當前時間在一秒中的比例位置 t1+; TH0=(65535-100)/256;/定時100

9、us TL0=(65535-100)%256;if(t1=100)t1=0;PWM1=1;if(PWM1_Cycle=t1)PWM1=0; /* *函數(shù)功能：產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波 *參數(shù)：PWM1_Cycle */ void PWM2_Produce() interrupt 3 static unsigned int t2 ; /tt用來保存當前時間在一秒中的比例位置 t2+; TH1=(65535-100)/256;/定時100us TL1=(65535-100)%256;if(t2=100)t2=0;PWM2=1;if(PWM2_Cycle=t2)PWM2=0;元件清單附錄：源程序主代

10、碼#include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define MIDDLE 1390/舵機中心位置#define LEFT 1600 #define RIGHT 1000#define T 20000#define HIGH 7300 /電機基準速度sbit rudder=P10; /定義舵機PWM波輸出端口為P1.0口sbit pulse=P11; /定義后輪PWM波輸出端口為P1.1口char flag1=0,flag2=0;/定義全局變量（flag1用于控制舵機/PWM標志

11、位,flag2用于控制電機PWM）uint b=0,a=0;/b用來裝載電機所需的高電平時間，a用于保存電機所需高電平時間void main()uchar receive,ek4=7,7,7,7;uint pidr=0;uint pidlr=0;uint ppid=0;IE=0 x8a; TMOD=0 x11;TH0=0 x00;TL0=0 x00;TR0=1;TH1=0 x00;TL1=0 x00;TR1=1;while(1) receive=P2; /采集光電傳感器的值/*switch*/switch(receive) /根據(jù)采集到的值進行判斷case 0 x7f:ek3=0;break;

12、 /0111 1111 最左邊（或右邊）1個光電傳感器檢測到黑線case 0 x3f:ek3=1;break; /0011 1111 最左邊（或右邊）2個光電傳感器檢測到黑線case 0 xbf:ek3=2;break; /1011 1111 依次類推case 0 x9f:ek3=3;break; /1001 1111case 0 xdf:ek3=4;break; /1101 1111case 0 xcf:ek3=5;break; /1100 1111case 0 xef:ek3=6;break; /1110 1111case 0 xe7:ek3=7;break; /1110 0111case

13、 0 xf7:ek3=8;break; /1111 0111case 0 xf3:ek3=9;break; /1111 0011case 0 xfb:ek3=10;break; /1111 1011case 0 xf9:ek3=11;break; /1111 1001case 0 xfd:ek3=12;break; /1111 1101case 0 xfc:ek3=13;break; /1111 1100case 0 xfe:ek3=14;break; /1111 1110default: ek3=15;break; /1111 1111 沒有檢測到黑線（是需要保持上一次測量值的）/*swit

14、ch*/if(ek3= =15) pidr = pidlr;else pidr=0.2*pidlr+0.8*(23*(ek3-7)+2*(ek3+ek2+ek1+ek0-28)+7*(ek3-ek2);if(ek2!=ek3)ppid=-160*(cabs(ek3-7)+220*(cabs(ek1-7)-cabs(ek3-7); a=HIGH+ppid; /a是電機高電平時間b=pidr+MIDDLE; /b就是舵機PWM波高電平時間 if(bLEFT) b=LEFT; if(bRIGHT) b=RIGHT; char i; for(i=0;i3;i+) eki=eki+1; pidlr=pidr;void zhongduan_t0(void) interrupt 1 /產(chǎn)生舵機PWM波中斷子程序(T0中斷）if(flag1=0) TH0=(uchar)(65536-b)/256); TL0=(uchar)(65536-b)%256);flag1=1;rudder=1;elseTH0=(uchar)(38869+b)/256); TL0=(uchar