基于51單片機的智能循跡避障小車+C源程序

1PAGE1工程名稱：智能小車系別：信息工程系專業(yè)：11電氣工程及其自動化姓名：劉亮、崔占闖、韓康指導(dǎo)老師：王蕾崔占闖聯(lián)系郵箱：1308253761@qq目錄摘要：3關(guān)鍵詞：3緒論：3系統(tǒng)設(shè)計41.1、任務(wù)及要求44二、硬件設(shè)計及說明5循跡+避障模塊52.2主控模塊62.3電機驅(qū)動模塊62.4機械模塊72.5電源模塊7三、自動循跡避障小車總體設(shè)計………………..7四、軟件設(shè)計及說明84.1系統(tǒng)軟件流程圖94.2系統(tǒng)程序9五、系統(tǒng)測試過程12六、總結(jié)13七、附錄：系統(tǒng)元器件13摘要本設(shè)計主要有三個模塊包括信號檢測模塊、主控模塊、電機驅(qū)動模塊。信號檢測模塊采用紅外光對管，用以對有無障礙與黑線進行檢測。主控電路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52單片機為控制芯片。電機驅(qū)動模塊采用意法半導(dǎo)體的L298N專用電機驅(qū)動芯片，單片控制與傳統(tǒng)分立元件電路相比，使整個系統(tǒng)有很好的穩(wěn)定性。信號檢測模塊將采集到的路況信號傳入STC89C52單片機，經(jīng)單片機處理過后對L298N發(fā)出指令進行相應(yīng)的調(diào)整。通過有無光線接收來控制電動小車的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)自動循跡避障的功能。關(guān)鍵詞：智能循跡避障小車，STC89C52單片機，L298N驅(qū)動芯片，信號檢測模塊，循跡避障緒論〔一〕智能小車的作用和意義自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的開展已經(jīng)普及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認(rèn)識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，機器人的感系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)興旺，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機器視覺需要通過大量的運算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動聚焦。但CCD傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域為自主式智能導(dǎo)航一種實用有效的方法。機器人要實現(xiàn)自動導(dǎo)引循跡功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機器人一個視覺功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動導(dǎo)引小車系統(tǒng)，基于它的智能小車實現(xiàn)自動識別路線，判斷并自動避開障礙，選擇正確的行進路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作。該智能小車可以作為機器人的典型代表。它可以分為三大組成局部：傳感器檢測局部、cpu、執(zhí)行局部。機器人要實現(xiàn)自動循跡避障功能，感知導(dǎo)引線和障礙物。可以實現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避。基于上述要求，傳感檢測局部考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外光電傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行局部，是由直流電機來充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤嚨男羞M方向。單片機驅(qū)動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有PWM功能的單片機，這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機資源，難以精確調(diào)速，但單片機型號的選擇余地較大。考慮到實際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機，配合軟件編程實現(xiàn)。〔二〕智能小車的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車開展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質(zhì)成果。其根本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等根本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)開展。比擬知名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次的設(shè)計主要實現(xiàn)循跡避障這兩個功能一、系統(tǒng)設(shè)計本組智能小車的硬件主要有以STC89C52單片機作為核心的主控器局部、自動循跡+避障局部、電機驅(qū)動局部。電機驅(qū)動局部和其他局部由一個電源通過串聯(lián)供電。小車硬件系統(tǒng)示意圖如下：自動循跡+避障模塊自動循跡+避障模塊電機驅(qū)動模塊STC89C52單片機電源5V供電途徑供電途徑功能控制1.1、任務(wù)及要求設(shè)計一個基于直流電機的自動循跡避障小車，使小車能夠自動檢測地面黑色軌跡和道路兩側(cè)的擋板〔沒有黑線時〕，并沿著黑色軌跡和擋板行駛。檢測〔黑線〕檢測〔黑線〕驅(qū)動電機軟件控制控制小車1.2、車體方案認(rèn)證與選擇方案一：自己動手制作電動車，一方面材料缺少，另一方面制作過程要花費大量的時間，而且同學(xué)中手藝也不好，制作出來的小車還可能機械性能不好?？紤]到時間與性能這兩方面，我們放棄了這一方案方案二：購置小車全套零件，購置的小車全套零件具有組裝完整的車架車輪、電機及其驅(qū)動電路。易改裝，好控制。機械性能有保障。小車圖片如下：綜合考慮，最終選擇方案二二、硬件設(shè)計及說明2.1循跡+避障模塊我們選擇四路紅外探測尋跡光電傳感器此模塊是為智能小車、機器人等自動化機械裝置提供一種多用途的紅外線探測系統(tǒng)的解決方案。使用紅外線發(fā)射和接收管等分立元器件組成探頭，并使用LM339電壓比擬器〔參加了遲滯電路更加穩(wěn)定〕做為核心器件構(gòu)成中控電路。此系統(tǒng)具有的多種探測功能能極大的滿足各種自動化、智能化的小型系統(tǒng)的應(yīng)用。此模塊的特點：易于安裝，使用簡便；

4路分別獨立工作，工作時不受數(shù)量限制；

中控板與探頭分開，安裝位置不受限制；

模塊高度≤10毫米；

平安工作電壓范圍在3伏特至6伏特之間；

4路全開工作電流30毫安至55毫安之間。我們采用宏晶公司的STC89C52單片機作為主控制器。STC89C52是一個高速，低功耗，超強抗干擾的8位單片機，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦寫100,000次Flash只讀存儲器，具有4K的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕，32個I/O口，2個8位可編程定時計數(shù)器，且可在線編程、調(diào)試，方便地實現(xiàn)程序的下載與整機的調(diào)試。時鐘電路和復(fù)位電路〔與單片機構(gòu)成最小系統(tǒng)〕1〕采用外部時鐘，晶振頻率為12MHZ2〕采用按鍵復(fù)位電機電機采用直流減速電機，直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速〔減速〕齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力?？蛇x用減速比為1：74的直流電機，減速后電機的轉(zhuǎn)速為100r/min。假設(shè)車輪直徑為6cm，那么小車的最大速度可以到達(dá)V=2πr·能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求。驅(qū)動驅(qū)動模塊采用專用芯片L298N作為電機驅(qū)動芯片，L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，其響應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機。以下為L298N的引腳圖和輸入輸出關(guān)系表。圖L298N外部引腳表1L298N輸入輸出關(guān)系驅(qū)動電路的設(shè)計如圖2所示：圖2L298N電機驅(qū)動電路L298N的5、7、10、12四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可實現(xiàn)兩個直流電機的PWM調(diào)速控制。電源模塊采用4節(jié)普通1.5V干電池單電源供電，采用串聯(lián)方式同時給單片機與電機供電。三、自動循跡避障小車總體設(shè)計3．1總體電路圖四、軟件設(shè)計及說明開始開始前進否否掃描I/O口，是否檢測到黑線掃描I/O口，是否檢測到障礙是是左/右檢測到黑線左/右檢測到障礙右/左行進左/右行進循跡避障程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintunsignedcharzkb1=0;//**左邊電機的占空比**//unsignedcharzkb2=0;//**右邊電機的占空比**//unsignedchart=0;//**定時器中斷計數(shù)器**//sbitLSEN2=P2^0;sbitLSEN1=P2^1;sbitRSEN1=P2^2;sbitRSEN2=P2^3;//**傳感器***/sbitIN1=P1^0;sbitIN2=P1^1;sbitIN3=P1^2;sbitIN4=P1^3;sbitENA=P1^4;sbitENB=P1^5;//**********初始化定時器中斷***********//voidinit(){TMOD=0x01;TH0=(65536-100)/256;TL0=(65536-100)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;}//***********中斷函數(shù)+脈寬調(diào)制***********//voidtimer0()interrupt1{if(t<zkb1)ENA=1;elseENA=0;if(t<zkb2)ENB=1;elseENB=0;t++;if(t>=50){t=0;}}//******************直行******************//voidqianjin(){zkb1=50;zkb2=50;}//***************左轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//voidturn_left1(){zkb1=0;zkb2=50;}//***************左轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//voidturn_left2(){zkb1=0;zkb2=50;}//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//voidturn_right1(){zkb1=50;zkb2=0;}//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//voidturn_right2(){zkb1=50;zkb2=0;}//***************循跡函數(shù)*****************//voidxunji(){ucharflag;if((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)){flag=0;}//*******直行*******//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)){flag=1;}//***左偏1,右轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1)){flag=2;}//***右偏1,左轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==0)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)){flag=3;}//***右偏2,左轉(zhuǎn)***//elseif((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==0)){flag=4;}//***左偏2,右轉(zhuǎn)***//switch(flag){case0:qianjin();break;case1:turn_right1();break;case2:turn_left1();break;case3:turn_left2();break;case4:turn_right2();break;default:break;}}//****************主程序****************//voidmain(){init();zkb1=50;zkb2=50;while(1){//******給電機加電啟動******// IN1=1;IN2=0;IN3=1;IN4=0;ENA=1;ENB=1;while(1){xunji();//*********尋跡**********//}}}五、系統(tǒng)測試過程本小車能實現(xiàn)循跡避障功能，它能沿著地面上黑色軌跡行駛實現(xiàn)循跡功能，也能檢測到跑道兩側(cè)的擋板，沿?fù)醢逍旭倢崿F(xiàn)避障功能。尋跡避障小車軌跡圖介紹：軌道由循跡局部〔黑線〕和避障局部〔道路兩側(cè)加擋板〕兩局部組成，小車先進入循跡軌道，沿黑線行駛，到達(dá)兩局部連接處進入避障軌道沿?fù)醢逍旭偅瑥亩鴮崿F(xiàn)尋跡和避障功能的展示。軌道示意圖如下：為保證小車能正常行駛，循跡局部的黑線寬度應(yīng)在3.5至4cm。避障軌道的寬度應(yīng)大于20cm小于25cm。六、總結(jié)測試結(jié)果說明：本組智能小車能很好的完成了循跡和避障功能，循跡跑道是由黑色膠布在白色地面上拉線完成，小車可以從O型跑道的任何段為起點，跑完全程。避障跑到是通過擺放障礙物，小車可以走出障礙區(qū)間。七、附錄：系統(tǒng)元器件L298N模塊/步進電機直流電機驅(qū)動模塊/小車電機驅(qū)動模塊/輸出5V四路紅外探測尋跡光電傳感器尋跡小車循跡避障模塊黑白線識別51單片機最小系統(tǒng)板/USB下載程序/51單片機開發(fā)板智能小車底盤/尋跡小車/機器人/帶碼盤/強磁電機/ZK-2WD四節(jié)五號電池板組附帶四節(jié)五號干電池導(dǎo)線假設(shè)干

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可?！睂τ诖髮W(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的《大學(xué)語文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師，可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視?！按髮W(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文，在大學(xué)反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實踐訓(xùn)練。這其實是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語文》這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。（四）教師的實踐性教學(xué)不強。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學(xué)習(xí)理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學(xué)生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對策（一）把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。在中國的每一所大學(xué)，《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學(xué)會寫作實用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經(jīng)文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先，要讓大學(xué)生充分認(rèn)識到實用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識，也是他必備的一項生存技能。其次，實用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴(yán)格的格式性的