【正文】 if(n==speed) { clk_left=~clk_left。ir_mid==1amp。amp。 } if(ir_left==1amp。 delay(400)。 move_right(15,0,1)。ir_right==1)//前、左有障礙，右轉(zhuǎn) { move_left(15,0,1)。amp。 //所以實際應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)調(diào)節(jié)到速度可力矩比較合適的數(shù)值 } //應(yīng)考慮到電池電壓，輪胎直徑等因素 else { cw_right=0。 TR1=1。i++) { for(j=0。 //定時器 1 初始化函數(shù) void move_left(uint speed_l,uchar cw,uchar en)。//左電機方向控制位 sbit clk_left= P1^2。 TL1=(65536100)%256。 move_right(15,0,1)。 } if(ir_left==0amp。 //cw 控制電機正反轉(zhuǎn)， 1 與 0 各代表一個方向 } if(en==1) { //en 為使能位 1：能 0：不能 en_right=1。//定時器啟動后 運動控制脈沖將一直產(chǎn)生 小車的運動方式受 cw 和 en 控制 } void move_left(uint speed_l,uchar cw,uchar en) { //speed_l 速度控制變量 cw 方向控制變量 en 使能 控制變量 speed=speed_l。j121。//左電機運動函數(shù) void move_right(uint speed_r,uchar cw,uchar en)。//左電機方向控制位 基于單片機的步進電機小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計 28 sbit clk_left= P1^2。 } } void timer1_serve() interrupt 3 { TH1=(65536100)/256。 //speed 數(shù)值與速度成反比 請結(jié)合實際情況進行調(diào)節(jié)， if(cw==1) //但速度不能無限加快因為步進電機有速度上限 { //而且速度加快是力矩會下降，容易導(dǎo)致丟步現(xiàn)象 cw_right=1。 TL1=(65536100)%256。ik。//右電機脈沖控制位 /////////////////////////函數(shù)聲明 //////////////////////////////////////// void timer1_init()。 展望 克服了很多困難之后，雖然勉強完成了畢業(yè)設(shè)計，但其中還是存在許多不足，例如：沒有考慮到小車在行進過程中，由于打滑對行進的影響；沒有精確測量電機的轉(zhuǎn)速與小車在行進過程中的速度，同時反饋給單片機經(jīng)行調(diào)節(jié)；避障距離不夠精確，只能由肉眼設(shè)定，如果用其他更先進的傳感器或者避障理論，是否可以經(jīng)行精確避障；使用的元器件是否可以更精確等等， 這都是值得注意的地方。既然是轉(zhuǎn)彎，則轉(zhuǎn)彎的過程要消耗一定時間，因此在程序中加入了 delay()這個延時子程序，延時越長，轉(zhuǎn)彎角度越大。 clk_right=~clk_right。 } else { en_left=0。 具體程序見附錄Ⅰ。 這個模塊的接 線如下： 1. 地連接，要將 PL2303 的 GND 與單片機的 GND 共地； 2. PL2303 芯片的 TXD 管腳與單片機的 管腳連接 ； 3. PL2303 芯片的 RXD 管腳與單片機的 管腳連接 ； 4. 電腦端的 USB 電源作為單片機系統(tǒng)的電源。它可以穩(wěn)定下載，并可以支持多種操作系統(tǒng)。 紅外反射式傳感器是集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器 .具有探測距離遠 (最遠可達到 80 cm)、受可見光干擾小、體 積小、功耗低、應(yīng)用方便等特點 .而且它檢測障礙物的距離可以根據(jù)實際要求通過尾部的電位器旋鈕進行調(diào)節(jié)，非常適用于小車避障 . 在本設(shè)計中選用紅外反射式傳感器，它的使用非常方便，只需將傳感器檢測到的開關(guān)信號直接送入單片機處理即可，無障礙物時傳感器輸出高電平，有障礙物時輸出低電平，并且傳感器尾部指示燈亮起 . 圖 311 紅外傳感器位置圖 本設(shè)計中為避障功能設(shè)計了三個紅外傳感器，分別放置在車身的正前方、左前方和右前方，水平互成 60o角，如圖 311 所示，這樣就可以把發(fā)射的紅外線排布在小車的前方任何范圍，提高小車反應(yīng)及增強避障的能力。 基于單片機的步進電機小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計 14 TCRT5000 光電傳感器模塊是基于 TCRT5000 紅外光電傳感器設(shè)計的一款紅外反射式光電開關(guān)。 光電傳感器是一種能進行非接觸檢測的傳感器 ， 其具有檢測范圍廣 、 檢測距離遠的優(yōu)點 。 表 31 電機正轉(zhuǎn)表 A+ B+ A B 驅(qū)動器輸 1 1 0 0 第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 出電平 正轉(zhuǎn) 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 表 32 電機反轉(zhuǎn)表 A+ B+ A B 驅(qū)動器輸出電平 反轉(zhuǎn) 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 系統(tǒng)功能設(shè)計 循跡功能 循跡功能是步進電機小車沿著一條黑色固定軌跡前進的功能，小車跟隨軌跡就要用到光電傳感器。 L297是意大利 SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 步進電機專用控制器，它能產(chǎn)生 4相控制信號，可用于計算機控制的兩相雙極和四相單相步進電機，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進電機。因此 ,步進電機可工作于單相通電 ,雙相通電 ,以及雙相交叉通電 [13]。 7．根椐給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。如圖 36 所示。在最大輸出電流時， AMS1117 器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計如下： C1 的大小直接影響單片機的復(fù)位時 間，一般采用 10~30uF，單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時間越短。此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空航 天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 （ 5）實用性好 :體積小 ,功耗低 ,價格便宜 ,易于產(chǎn)品化。 單片機的特點 單片機就是將 CPU， RAM， ROM，定時 /計時器和多種接口集成在一塊芯片上的微型計算機 [4]。 到這里只是能讓步進電機執(zhí)行預(yù)定的動作，并沒有體現(xiàn)單片機控制步進電機的靈活性 。 本系統(tǒng)設(shè)計各部分框圖如圖 21 所示： 單片機供電電路時鐘電路復(fù)位電路I/ O 電路循跡功能避障功能驅(qū)動系統(tǒng) 圖 21 系統(tǒng)框圖 設(shè)計規(guī)劃 由于整個系統(tǒng)基于單片機，首先應(yīng)該了解單片機的特點以及應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方法。 課題研究的內(nèi)容 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。步進電機有以下優(yōu)點 : （ 1） 通常不需要反饋就能對位置和速度進行控制 。 文章中不僅包括了在步進電機驅(qū)動電路基礎(chǔ)上的單片機擴展電路，也包括了專門為單片機供電的 5V 穩(wěn)壓電路的分析與設(shè)計，以及使單片機串口與計算機 USB 接口直接進行通信的上位機電路的設(shè)計。文章包括了步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速這些基本旋轉(zhuǎn)，以及在此基礎(chǔ)之上同時控制兩個步進電機，實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。 obstacle avoidance I 目 錄 第 1 章緒論 ......................................................................... 1 課題背景 ..................................................................... 1 課題研究的內(nèi)容 .............................................................. 1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 .............................................................. 2 系統(tǒng)設(shè)計要求 ................................................................ 2 系統(tǒng)框圖 ..................................................................... 2 設(shè)計規(guī)劃 ..................................................................... 2 第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................................ 4 單片機介紹 ................................................................... 4 單片機概述 ............................................................. 4 單片機的特點 ........................................................... 4 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 ....................................................... 4 單片機選用 ............................................................ 5 控制電路設(shè)計 ........................................................... 6 單片機供電模塊設(shè)計 ..................................................... 9 步進電機介紹 ................................................................ 10 步進電機的概述 ........................................................ 10 步進電機的特點 ........................................................ 10 步進電機的工作原理 .................................................... 11 步進電機選用 .......................................................... 11 步進電機驅(qū)動器的設(shè)計 ........................................................ 11 系統(tǒng)功能設(shè)計 ................................................................ 13 循跡功能 .............................................................. 13 避障功能 .............................................................. 15 上位機電路設(shè)計 .............................................................. 15 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................... 19 電機控制流程圖 .............................................................. 19 電機方向控制 ............................................................... 19 速度控制 .................................................................... 20 循跡 ........................................................................ 21 避障流程圖 .................................................................. 21 第 5 章總結(jié)與展望 ................................................................. 23 總結(jié) .........................