【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，177。2%精度，可支持UART操作；時(shí)鐘乘法器可達(dá)50MHz；外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時(shí)鐘；smaRTClock振蕩器：32KHz晶體或諧振器；可在運(yùn)行中切換時(shí)鐘源 ⑦ 32腳LQFP或28腳5x5 QFN封裝 溫度范圍：40176。C +85176。C 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) L298N介紹L298N是一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。L298N的主要特點(diǎn)是:工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線(xiàn)圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線(xiàn)圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。 L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便?？紤]到節(jié)省能耗和成本的高低，我們選用L298驅(qū)動(dòng)兩相步進(jìn)電機(jī)。原理圖如圖2所示：圖2 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片引腳說(shuō)明 L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，VSS可接4．5～7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46 V。輸出電流可達(dá)2．5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。L298N邏輯功能控制表如圖3所示，外形及封裝如圖4所示：ENAIN1IN2運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)0停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停110停止 圖3 L298N功能 In3，In4的邏輯控制表與上表相同。由上表可知EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制不起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。圖3 L298N實(shí)物圖 循跡模塊設(shè)計(jì) 循跡是指小車(chē)在白色地板上循黑線(xiàn)行走通常采取的方法是紅外探測(cè)法,紅外探測(cè)法即利用紅外線(xiàn)在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn),在小車(chē)行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光,當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射反射光被裝在小車(chē)上的接收管接收,如果遇到黑線(xiàn)則紅外光被吸收小車(chē)上的接收管接收不到紅外光 ,單片機(jī)就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線(xiàn)的位置和小車(chē)的行走路線(xiàn) ,從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的循跡功能。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限一般最大不應(yīng)超過(guò)3cm。循跡功能如圖所示： 避障測(cè)距模塊設(shè)計(jì) 超聲波模塊是用來(lái)測(cè)距并且避障用的，當(dāng)檢測(cè)到距離障礙物很近時(shí)，就給主程序一個(gè)信號(hào)，提示要轉(zhuǎn)彎了，而轉(zhuǎn)彎的角度則通過(guò)不斷的測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)距離穩(wěn)定后則不再偏轉(zhuǎn)。我們沒(méi)有選用現(xiàn)有的超聲波測(cè)距模塊，而是自己根據(jù)超聲波的原理，利用超聲波探頭和一些外圍電路而搭建起超聲波模塊。超聲波測(cè)距的原理如下： 首先超聲波傳感器向空氣中發(fā)射聲脈沖, 聲波遇到被測(cè)物體反射回來(lái), 若可以測(cè)出第一個(gè)回波達(dá)到的時(shí)間與發(fā)射脈沖間的時(shí)間差t,利用,即可算得傳感器與反射點(diǎn)間的距離s , 測(cè)量距離,若sh 時(shí),則d ≈ s。系統(tǒng)中有三個(gè)超聲波模塊，其中每個(gè)都有接收探頭與發(fā)射探頭，這兩個(gè)模塊分別位于小車(chē)的左、右處，來(lái)進(jìn)行測(cè)距以達(dá)到避障的效果。對(duì)于放射探頭，我們選用的是發(fā)射頻率為40KHz的一種，該類(lèi)型現(xiàn)在應(yīng)用較普遍，電路也比較簡(jiǎn)單，只需給發(fā)射端40KHz的脈沖，發(fā)射探頭即不斷的往外發(fā)送超聲波。對(duì)于接收探頭，因?yàn)榻邮盏某暡ㄐ盘?hào)很微弱而且考慮到干擾的因素，接收端有放大電路與濾波電路。當(dāng)接收到超聲波時(shí)，IO口即為高電平。若此IO支持外部中斷，則可在MCU中引發(fā)中斷。在我們的系統(tǒng)中，三個(gè)超聲波模塊接收端都有外部中斷功能的IO口來(lái)確定是否檢測(cè)到超聲波。因此通過(guò)計(jì)算測(cè)的距離障礙物的距離然后就可以判斷是否轉(zhuǎn)彎。測(cè)速模塊的功能是完成當(dāng)前小車(chē)速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，供單片機(jī)處理，運(yùn)算出小車(chē)實(shí)時(shí)速度。我們使用的是光電傳感器，光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。光電式傳感器的工作原理是:首先將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后通過(guò)光電器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電式傳感器一般由輻射源、光學(xué)通路和光電器件三部分組成。被測(cè)量通過(guò)對(duì)輻射源或光學(xué)通路的影響，將被測(cè)信息調(diào)制到光波上，通常改變光波的強(qiáng)度、相位、空間分布和頻譜分布等，光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)后續(xù)電路的解調(diào)分離出被測(cè)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的測(cè)量。 LCD顯示模塊設(shè)計(jì)采用市面上容易購(gòu)買(mǎi)1602LCD，由單片機(jī)的總線(xiàn)模式連接。為節(jié)約電源電量并且不影響LCD的功能，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制，使LCD的背光在小車(chē)行駛的過(guò)程中不亮，因?yàn)槲覀儾槐乜雌滹@示；在其它我們需要看顯示的內(nèi)容的時(shí)候LCD背光亮。4 軟件設(shè)計(jì) 軟件調(diào)試平臺(tái)Keil for C51是美國(guó)Keil Software公司出品的C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil for C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil for C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。C51開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的源程序要變?yōu)镃51可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。隨著C51開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件除了致力于單片機(jī)的編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)外，還針對(duì)目前最流行C51開(kāi)發(fā)項(xiàng)目出品了Keil for 51軟件平臺(tái)以及支持在線(xiàn)調(diào)試的串口燒寫(xiě)。從近年來(lái)各仿真機(jī)廠(chǎng)商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision2）將這些部份組合在一起。如圖41所示圖41 Keil for 51 開(kāi)發(fā)平臺(tái)截圖KEIL for C51 編譯平臺(tái)對(duì)51單片機(jī)的器件選型設(shè)置。如圖42所示。圖42 MCU選型設(shè)置 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)若小車(chē)偏左的時(shí)候，車(chē)輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車(chē)偏右，車(chē)輪將向左偏轉(zhuǎn)；為了識(shí)別大小彎道我們用一個(gè)長(zhǎng)的循跡模塊和一個(gè)短的循跡模塊配合使用，這樣更能避免小車(chē)沖出跑道，若沒(méi)有偏移，小車(chē)將繼續(xù)向前；若小車(chē)完全偏離黑色軌跡，小車(chē)后邊的循跡傳感器會(huì)自動(dòng)讓它停車(chē)。后邊的循跡模塊主要完成終點(diǎn)線(xiàn)的檢測(cè)。 避障程序流程圖我們的作品用2個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)蔽障，前后兩個(gè)用來(lái)判斷前方是否有障礙物。左右靠前的位置有兩個(gè)傳感器，探測(cè)距離比較近，防止左右碰壁。左邊車(chē)身中間位置有一個(gè)傳感器，此傳感器探測(cè)距離比較遠(yuǎn)，用來(lái)判斷左邊是否是出口。上邊還加一個(gè)超聲波避障傳感器，來(lái)配合紅外避障。軟件設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到障礙物，左邊車(chē)身中間的傳感器也檢測(cè)到障礙物時(shí)則向左轉(zhuǎn)，否則向右轉(zhuǎn)，當(dāng)完成了4次轉(zhuǎn)彎，即進(jìn)入第三條直到，只需檢測(cè)左邊這個(gè)傳感器，當(dāng)無(wú)障礙物時(shí)，向右轉(zhuǎn)，然后直走，直到前面兩個(gè)傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，向右轉(zhuǎn)，然后進(jìn)入正常檢測(cè)，最終完成蔽障。5