基于51單片機(jī)四路循跡小車

這學(xué)期開設(shè)的51單片機(jī)課程的課程設(shè)計即將驗收，今天開始正式著手做循跡小車~

一. 任務(wù)要求

二. 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)以設(shè)計題目的要求為目的，采用STC89C52單片機(jī)為控制核心,利用紅外傳感器檢測軌道，控制電動小汽車的自動循跡，快慢速行駛。

這里的軌道是指汽車沿著白色地板上的黑線行駛。由于黑線與白地板的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)度來判斷“道路”。常用的方法是紅外檢測。

紅外檢測方法，即在汽車行駛過程中，利用紅外光在具有不同顏色的物體表面的不同反射特性，不斷向地面發(fā)射紅外光。當(dāng)紅外光與白紙地板相遇時，會發(fā)生漫反射，反射光被安裝在車內(nèi)的接收器接收，如果遇到黑線，就會變成紅色。外部光被吸收，車內(nèi)的接收器不能接收紅外線。單片機(jī)根據(jù)是否接收到反射的紅外光來確定黑線的位置和汽車的行駛路線。

三. 整體方案

1. 控制模塊

小車的核心控制部件采用STC公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)STC89C52。它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。STC89C52有3個16 位定時器/計數(shù)器，2個外部中斷,1個串口中斷。

最小系統(tǒng)

51單片機(jī)的具體引腳功能不細(xì)說，不了解的可自行百度。直接上最小系統(tǒng)電路圖（自己畫的，湊合著看）。順便說一句，在我看來一個沒有指示燈的電路是最煩的電路<(｀^′)> 我的復(fù)位一定要有燈才行！

三部分：
①電源電路：給單片機(jī)提供5V的電源
②時鐘電路：外接11.0592M石英晶振。
③復(fù)位電路：確保單片機(jī)是從一個確定的初始狀態(tài)開始。

焊接時注意P0口要接上拉電阻，否則不能用，一般都用排阻做上拉電阻（當(dāng)然如果能自己畫板子就更好了）。

去除AD網(wǎng)格線

記一下怎么去除AD網(wǎng)格線，如圖步驟，最后去掉Visible前面的對勾即可，別忘記最后點(diǎn)OK：

2. 電機(jī)驅(qū)動模塊

我使用的是最經(jīng)典的LM298N電機(jī)驅(qū)動：

我太喜歡用298了。不僅可以接至12v（即擁有更強(qiáng)的驅(qū)動能力），而且有過電流保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)卡死時，可以保護(hù)電路和電機(jī)等。且自帶7805降壓模塊可直接給單片機(jī)供電~~
實(shí)物圖：

驅(qū)動與各部分的連接簡介：
輸出A、B：分別接到左右馬達(dá)上，通過使能A、使能B來控制電機(jī)正常工作（接高電平為正常工作）；
單片機(jī)IO控制輸入（即IN1-IN4）：用來控制馬達(dá)正反轉(zhuǎn)。接單片機(jī)引腳，通過在程序中給引腳高低電平實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)（詳見下邊輸入輸出關(guān)系表）；
12V輸入：接電池盒正極；
5V輸入：接單片機(jī)VCC，給單片機(jī)供電；
電源地（即GND）：把電池盒負(fù)極和單片機(jī)的GND一起接入。

輸入輸出關(guān)系（使能ENA、ENB均為1的狀態(tài)下）：

3. 電源模塊

我自己使用的是兩節(jié)18500鋰電池供電。如果覺得兩節(jié)電池不夠，三節(jié)12V又太大，也可以在中間加一個7809穩(wěn)壓管把電壓降到9V再接入驅(qū)動：

4. 循跡模塊

光電循跡是由四對紅外收發(fā)管組成，通過檢測接收到的反射光強(qiáng)，判斷黑白線。

當(dāng)模塊探測燈檢測到黑線時指示燈熄滅，同時 OUT端口持續(xù)輸出高電平信號，反之未檢測到黑線的探測燈應(yīng)常亮，OUT端口輸出低電平。該模塊檢測距離 2～60cm，檢測角度 35 ° ，檢測距離可以通過電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，順時針調(diào)電位器，靈敏度增加；逆時針調(diào)電位器，靈敏度減少。

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(jī)。

主控板的電路圖：

小板電路圖：

注意連接的時候：VCC-VCC、GND-GND、IN-OUT。

比較器LM339

5. 超聲波測距模塊

實(shí)物圖：

電路圖：

工作原理：
（1）采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號;
（2）模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；
（3）有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。
測試距離=（高電平時間*聲速（340M/S））/2;

四. 車體實(shí)物圖

五. 軟件實(shí)現(xiàn)

#includetypedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8; sbit ENA = P2^0; //右點(diǎn)機(jī)使能sbit IN1 = P2^1; //為0右輪反轉(zhuǎn)sbit IN2 = P2^2; //為0右輪正轉(zhuǎn)sbit IN3 = P2^3; //為0左輪正轉(zhuǎn)sbit IN4 = P2^4; //為0左輪反轉(zhuǎn)sbit ENB = P2^5; //左電機(jī)使能 sbit left1 = P1^3;sbit left2 = P1^2;sbit right1 = P1^1;sbit right2 = P1^0; u8 PWMCnt1 = 0;u8 PWMCnt2 = 0;u8 cntPWM1 = 0;u8 cntPWM2 = 0; void Timer0Init();void XunJi(); void main(){ Timer0Init(); while(1) { XunJi();  } }// i = 1時， 大概延時10us//void delay(u16 i)//{// while (i--);//} void Timer0Init(){ TH0 = 0xFF; TL0 = 0xA3; TMOD &= 0xF0; TMOD |= 0x01; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1;} void TurnRight1() //右轉(zhuǎn){ IN1 = 0; //右輪反轉(zhuǎn) IN2 = 1;  IN3 = 0; //左輪正轉(zhuǎn) IN4 = 1; cntPWM1 = 70; cntPWM2 = 55;} void TurnRight2() //右轉(zhuǎn){ IN1 = 0; //右輪反轉(zhuǎn) IN2 = 1;  IN3 = 0; //左輪正轉(zhuǎn) IN4 = 1; cntPWM1 = 50; cntPWM2 = 40;} void TurnLeft1() //左轉(zhuǎn){ IN1 = 1; IN2 = 0; //右輪正轉(zhuǎn)  IN3 = 1; IN4 = 0; //左輪反轉(zhuǎn) cntPWM1 = 55; cntPWM2 = 70;}  void TurnLeft2() //左轉(zhuǎn){ IN1 = 1; IN2 = 0; //右輪正轉(zhuǎn)  IN3 = 1; IN4 = 0; //左輪反轉(zhuǎn) cntPWM1 = 40; cntPWM2 = 50;}  void Forward() //前進(jìn){ IN1 = 1; IN2 = 0; //右輪正轉(zhuǎn)  IN3 = 0; //左輪正轉(zhuǎn) IN4 = 1;  cntPWM1 = 40; cntPWM2 = 40;} //void Backward() //后退//{// IN1 = 0; //右輪反轉(zhuǎn)// IN2 = 1;//// IN3 = 1;// IN4 = 0; //左輪反轉(zhuǎn)// cntPWM1 = 30;// cntPWM2 = 30;//} void Stop() //停止{ IN1 = 0; IN2 = 0;  IN3 = 0; IN4 = 0;}void XunJi(){ unsigned char flag = 0;  if((left1 == 0)&&(left2 == 0)&&(right1 == 0)&&(right2 == 0)) //0 0 0 0 flag = 0;  if((left1 == 0)&&(left2 == 0)&&(right1 == 0)&&(right2 == 1)) //0 0 0 1 flag = 1;  if((left1 == 0)&&(left2 == 0)&&(right1 == 1)&&(right2 == 0)) //0 0 1 0 flag = 0;  if((left1 == 0)&&(left2 == 0)&&(right1 == 1)&&(right2 == 1)) //0 0 1 1 flag = 1;  if((left1 == 0)&&(left2 == 1)&&(right1 == 0)&&(right2 == 0)) //0 1 0 0 flag = 0;  if((left1 == 0)&&(left2 == 1)&&(right1 == 0)&&(right2 == 1)) //0 1 0 1 flag = 4;  if((left1 == 0)&&(left2 == 1)&&(right1 == 1)&&(right2 == 0)) //0 1 1 0 flag = 0;  if((left1 == 0)&&(left2 == 1)&&(right1 == 1)&&(right2 == 1)) //0 1 1 1 flag = 1;  if((left1 == 1)&&(left2 == 0)&&(right1 == 0)&&(right2 == 0)) //1 0 0 0 flag = 3;  if((left1 == 1)&&(left2 == 0)&&(right1 == 0)&&(right2 == 1)) //1 0 0 1 flag = 0;  if((left1 == 1)&&(left2 == 0)&&(right1 == 1)&&(right2 == 0)) //1 0 1 0 flag = 2; // ? if((left1 == 1)&&(left2 == 0)&&(right1 == 1)&&(right2 == 1)) //1 0 1 1 flag = 0;  if((left1 == 1)&&(left2 == 1)&&(right1 == 0)&&(right2 == 0)) //1 1 0 0 flag = 3; //? if((left1 == 1)&&(left2 == 1)&&(right1 == 0)&&(right2 == 1)) //1 1 0 1 flag = 0;  if((left1 == 1)&&(left2 == 1)&&(right1 == 1)&&(right2 == 0)) //1 1 1 0 flag = 3;  if((left1 == 1)&&(left2 == 1)&&(right1 == 1)&&(right2 == 1)) //1 1 1 1 flag = 5;  switch(flag) { case 0:Forward();break;   case 1:TurnRight1();break;   case 2:TurnRight2();break;   case 3:TurnLeft1();break;   case 4:TurnLeft2();break;   default:Stop();break; }} void InterruptTime0() interrupt 1{ PWMCnt1++; PWMCnt2++;  if(PWMCnt1 >= 200) { PWMCnt1 = 0; } if(PWMCnt1 <= cntPWM1) { ENA = 1; } else { ENA = 0; }  if(PWMCnt2 >= 200) { PWMCnt2 = 0; } if(PWMCnt2 <= cntPWM2) { ENB = 1; } else { ENB = 0; }  TH0 = (65536 - 50)/256; TL0 = (65536 - 50)%256;}