【文章內(nèi)容簡介】 小車循跡的原理是 在鋪有約 四 厘米寬 黑膠帶 的 白紙 “ 路面 ” 上行駛 ，由于黑紙和白色路面對光線的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收的反射光的強弱來判斷道路 —— 黑紙軌跡。本設(shè)計采用簡單易用，應(yīng)用也較為普遍的紅外探測法。 紅外探測法，即用紅外線在不同顏色的物表面具有不同的反射性質(zhì)的特點[7]。在小車行駛過程中 傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射 紅外線，當發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為低電平， 當紅外線遇到白色地面時發(fā)生漫反射， 紅外線被反射回來 反射光被裝在小車上的接收管接收 且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為高電平 ；如果遇到黑紙則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到信號 ， 再通過 LM393 作比較器來采集高低電平，從而實現(xiàn)信號的檢測。避障亦是此原理。 12 通過設(shè)計了如圖 35所示的電路來檢測，圖中 R18 為限流電阻，當有光反射回來時，光電傳感器的三極管導(dǎo)通，在 LM393 的 2腳出 產(chǎn)生低電平電壓，通過 LM393處理后在 出產(chǎn)生高電平，返回給單片機，從而達到檢測的目的。并通過變阻器 RV1 可調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度。 圖 35 循跡原理圖 測速電路 采用 透射式光電傳感器（凹槽型 ） 進行測速。槽型光耦是由紅外發(fā)光管和光敏三極管構(gòu)成的， 將碼盤安裝在電機軸上，當電機轉(zhuǎn)動時，碼盤也隨之轉(zhuǎn)動。 工作時紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光線透過光耦的槽投射到光敏三極管上，光敏三極管導(dǎo)通，集電極輸出低電平。當紅外光線被檢測物遮斷時，光敏三極管截止，集電極輸出高電平。遮擋一次槽型光耦輸出一個脈沖，因此脈沖的個數(shù)就是被 檢測物的數(shù)量。車輪轉(zhuǎn)動時帶動碼盤轉(zhuǎn)動，單片機內(nèi)部計時可測出給定的時間內(nèi)通過的脈沖數(shù)，從而測出小車的實時速度。其電路原理圖與循跡原理圖類似。如圖 36 所示。 13 圖 36 測速電路原理圖 顯示電路 用 LCD1602 來顯示數(shù)據(jù)， LCD 液晶具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，顯示速度較快等特點。 其中用滑動變阻器 RV0 來調(diào)節(jié)顯示器的背光亮度。 電路原理圖如下圖 37。 圖 37 顯示電路原理圖 主控電路 單片機是控制單元的核心。起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。單片機控制模塊使用的是 宏晶 公司生產(chǎn)的 STC89C52，使用該芯片很容易實現(xiàn)對其 它 模塊的控制。通過對單片機 STC89C52 寫入程序，可以方便的用軟件來控制 ， 整個過程 的 14 控制部分如圖 38 所示 。 圖 38 單片機最小系統(tǒng) STC89C52單片機最小系統(tǒng)包括了 晶振電路，電源電路以及 復(fù)位 電路 ， 其中復(fù)位電路的復(fù)位按鍵 用于小車 的 復(fù)位。 ~ 分別控制電機驅(qū)動。其 它 P 口用外接控制小車的各種控制開關(guān)， P0口外接上拉電阻，可用于外接 LCD1602。 STC89C52 單片機介紹 [5]： STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6 時鐘 /機器周期可以任意選擇。 主要特性如下： 1. 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 2. 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz。 3. 工作電壓： ～ （ 5V單片機） /～ （ 3V單片機） 15 4. 片上集成 512字節(jié) RAM。 5. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)。 6. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無 需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。 7. 通用 I/O口（ 32 個），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱上拉，P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。 8. 具有看門狗功能。 9. 具有 EEPROM 功能。 10. 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2。 11. 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 12. 通用異步串行口（ UART）， 還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART。 13. 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） 14. PDIP 封裝。 STC89C52 單片機的引腳圖如下圖 39。 16 圖 39 STC89C52RC 引腳圖 另外 STC 單片機有兩種時鐘模式，一種是單倍速，也就是 12 時鐘模式，在該模式下， STC 單片機與其他公司 51 系列單片機具有相同的機器周期，即 12 個振蕩周期為一個機器周期；另一種是雙倍速，又稱 6 時鐘模式，在該模式下， STC單片機比其他公司的 51 單片機運行速度快一倍。 17 第 4章 軟件設(shè)計 主程序模塊的設(shè)計 主程序的流程圖 圖 41 主程序流程圖 在圖 41 主程序流程圖中，開始時先是單片機的初始化，包括定時器初始化，外部中斷的初始化，液晶的初始化。然后調(diào)用循跡子程序，小車循跡前進，如果定時時間到了則調(diào)用超聲波模塊子程序，判斷前方 50cm 處是否有障礙物，如果有的話 led 閃爍，如果檢測到停止線則小車停止。 18 主程序的設(shè)計 void main() { Timer_Init()。 //定時器初始化 INT0_Init()。 //外部中斷初始 化 LCD_Init()。 //LCD1602初始化 TR1=1。 //啟動定時器 lcd_write_cmd(0x80)。 LED1 = 1。 LED2 = 1。 while(1) { PWM()。 //pwm調(diào)速 track()。 //調(diào)用循跡子程序 lcd_write_cmd(0x80+0x09)。 lcd_write_dat(qian)。 lcd_write_cmd(0x80+0x0a)。 lcd_write_dat(bai2)。 lcd_write_cmd(0x80+0x0b)。 lcd_write_dat(shi2)。 lcd_write_cmd(0x80+0x0c)。 lcd_write_dat(ge2)。 lcd_write_cmd(0x80+0x47)。 lcd_write_dat(bai1)。 lcd_write_cmd(0x80+0x48)。 lcd_write_dat(shi1)。 lcd_write_cmd(0x80+0x49)。 lcd_write_dat(ge1)。 if(flag1==1amp。amp。flag2==1) { csb()。 //調(diào)用超聲波子程序 flag1=0。 } } } 19 電機驅(qū)動程序的設(shè)計 電機驅(qū)動程序流程圖 圖 42 電機驅(qū)動程序流程圖 電機驅(qū)動程序流程圖如上圖 42，開始先檢測小車的狀態(tài)如果相對黑線是直的，則調(diào)用直走子程序，即左右兩個電機都正轉(zhuǎn)；如果小車偏向黑線的左邊則調(diào)用向右走子程序，即左電機正轉(zhuǎn)右電機反轉(zhuǎn)；如果小車偏向黑線的右邊則調(diào)用向左走子程序，即左電機反轉(zhuǎn)右 電機正轉(zhuǎn)；如果小車完全偏離黑線則調(diào)用向后退子程序，即兩個電機都反轉(zhuǎn)；如果小車到終點了則調(diào)用停止子程序，即兩個電機都不轉(zhuǎn)。 20 電機驅(qū)動程序的設(shè)計 void goahead() //小車直走 { IN1 = 1。 IN2 = 0。 IN3 = 1。 IN4 = 0。 } void goback() //小車后退 { IN1 = 0。 IN2 = 1。 IN3 = 0。 IN4 = 1。 } void turnright() //小車向右轉(zhuǎn) { IN1 = 1。 IN2 = 0。 IN3 = 0。 IN4 = 1。 } void turnleft() //小車向左轉(zhuǎn) { IN1 = 0。 IN2 = 1。 IN3 = 1。 IN4 = 0。 } void zw_turnright() //用于轉(zhuǎn)彎 時 的左轉(zhuǎn) { IN1 = 1。 IN2 = 0。 IN3 = 0。 IN4 = 0。 } void zw_turnleft() //用于轉(zhuǎn)彎時 的右轉(zhuǎn) { 21 IN1 = 0。 IN2 = 0。 IN3 = 1。 IN4 = 0。 } void stop() //小車停止 { IN1 = 0。 IN2 = 0。 IN3 = 0。 IN4 = 0。 } void PWM(void) //小車調(diào)速 { PWM_ENA = 1。 PWM_ENB = 1。 delayXms(H)。 PWM_ENA = 0。 PWM_ENB = 1。 delayXms(L)。 PWM_ENA = 0。 PWM_ENB = 0。 delayXms(N)。 } 22 循跡模塊程序的設(shè)計 循跡模塊流程圖 圖 43 循跡模塊流程圖 在圖 43 循跡模塊流程圖中，通過檢測 P1 口第四位的電平并把它賦給變量temp 然后用 switchcase 語句來根據(jù) P1 口低四位的電平，給出相應(yīng)的電平送到電機驅(qū)動芯片 L298N 去，從而控制小車的直走，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，后退，停止等動作。 循跡模塊子程序設(shè)計 void track( void ) { uchar temp = 0。 temp = P1 amp。 0x0f。 //取 P1口低四位賦給變量 temp switch( temp ) 23 { case 0x09: goahead()。 //直走 break。 case 0x0c: case 0x0e: turnleft()。//左轉(zhuǎn) break。 case 0x03: case 0x07: turnright()。//右轉(zhuǎn) break。 case 0x0f: goback()。// 后退 break。 case 0x00: stop()。 //停止 break。 case 0x08: zw_turnleft()。//用于直角轉(zhuǎn)彎 時 的左轉(zhuǎn) delayXms(20)。 break。 case 0x01: zw_turnright()。 //用于直角轉(zhuǎn)彎時的右轉(zhuǎn) delayXms(20)。 break。 default: break。 } } 24 測距避障模塊程序的設(shè)計 測