【文章內(nèi)容簡介】 ，177。2%精度，可支持UART操作；時鐘乘法器可達(dá)50MHz；外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時鐘；smaRTClock振蕩器：32KHz晶體或諧振器；可在運(yùn)行中切換時鐘源 ⑦ 32腳LQFP或28腳5x5 QFN封裝 溫度范圍：40176。C +85176。C 電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計 L298N介紹L298N是一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。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H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，： 電機(jī)驅(qū)動電路 L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。 L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號；而且電路簡單，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)動芯片引腳說明 L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，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。L298可驅(qū)動2個電動機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機(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，輸入電平對電機(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 循跡是指小車在白色地板上循黑線行走通常采取的方法是紅外探測法,紅外探測法即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn),在小車行駛過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)地板時發(fā)生漫反射反射光被裝在小車上的接收管接收,如果遇到黑線則紅外光被吸收小車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的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線 ,從而實(shí)現(xiàn)小車的循跡功能。紅外探測器探測距離有限一般最大不應(yīng)超過3cm。循跡功能如圖所示： 避障測距模塊設(shè)計 超聲波模塊是用來測距并且避障用的，當(dāng)檢測到距離障礙物很近時，就給主程序一個信號，提示要轉(zhuǎn)彎了，而轉(zhuǎn)彎的角度則通過不斷的測距來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)距離穩(wěn)定后則不再偏轉(zhuǎn)。我們沒有選用現(xiàn)有的超聲波測距模塊，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, 聲波遇到被測物體反射回來, 若可以測出第一個回波達(dá)到的時間與發(fā)射脈沖間的時間差t,利用,即可算得傳感器與反射點(diǎn)間的距離s , 測量距離,若sh 時,則d ≈ s。系統(tǒng)中有三個超聲波模塊，其中每個都有接收探頭與發(fā)射探頭，這兩個模塊分別位于小車的左、右處，來進(jìn)行測距以達(dá)到避障的效果。對于放射探頭，我們選用的是發(fā)射頻率為40KHz的一種，該類型現(xiàn)在應(yīng)用較普遍，電路也比較簡單，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。對于接收探頭，因?yàn)榻邮盏某暡ㄐ盘柡芪⑷醵铱紤]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，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，三個超聲波模塊接收端都有外部中斷功能的IO口來確定是否檢測到超聲波。因此通過計算測的距離障礙物的距離然后就可以判斷是否轉(zhuǎn)彎。測速模塊的功能是完成當(dāng)前小車速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，供單片機(jī)處理，運(yùn)算出小車實(shí)時速度。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:首先將被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后通過光電器件轉(zhuǎn)換成電信號。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。被測量通過對輻射源或光學(xué)通路的影響，將被測信息調(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，光電器件將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。電信號經(jīng)后續(xù)電路的解調(diào)分離出被測信息，從而實(shí)現(xiàn)對被測量的測量。 LCD顯示模塊設(shè)計采用市面上容易購買1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。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的背光在小車行駛的過程中不亮，因?yàn)槲覀儾槐乜雌滹@示；在其它我們需要看顯示的內(nèi)容的時候LCD背光亮。4 軟件設(shè)計 軟件調(diào)試平臺Keil for C51是美國Keil Software公司出品的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(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，就能體會到Keil for C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil for C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。C51開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的源程序要變?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開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件除了致力于單片機(jī)的編程開發(fā)平臺外，還針對目前最流行C51開發(fā)項(xiàng)目出品了Keil for 51軟件平臺以及支持在線調(diào)試的串口燒寫。從近年來各仿真機(jī)廠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、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(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 開發(fā)平臺截圖KEIL for C51 編譯平臺對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)計若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；為了識別大小彎道我們用一個長的循跡模塊和一個短的循跡模塊配合使用，這樣更能避免小車沖出跑道，若沒有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后邊的循跡傳感器會自動讓它停車。后邊的循跡模塊主要完成終點(diǎn)線的檢測。 避障程序流程圖我們的作品用2個傳感器實(shí)現(xiàn)蔽障，前后兩個用來判斷前方是否有障礙物。左右靠前的位置有兩個傳感器，探測距離比較近，防止左右碰壁。左邊車身中間位置有一個傳感器，此傳感器探測距離比較遠(yuǎn)，用來判斷左邊是否是出口。上邊還加一個超聲波避障傳感器，來配合紅外避障。軟件設(shè)計時當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測到障礙物，左邊車身中間的傳感器也檢測到障礙物時則向左轉(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，只需檢測左邊這個傳感器，當(dāng)無障礙物時，向右轉(zhuǎn)，然后直走，直到前面兩個傳感器檢測到障礙物時，向右轉(zhuǎn)，然后進(jìn)入正常檢測，最終完成蔽障。5