【正文】 設計案例 學習內容 第 13章 基于 C51單片機的超聲波導航模塊 1 3 相關知識 思考練習與拓展訓練 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 系統(tǒng)設計方案 系統(tǒng)采用“ MCU+傳感器 +顯示設備 +執(zhí)行機構”的總體設計方案，要求 MCU對非接觸式傳感器獲取的外部距離信息進行計算轉換，將得出的輪式機器人與前方障礙物的距離值送到顯示設備顯示，并根據(jù)程序設定的距離閾值控制輪式機器人實現(xiàn)自動導航功能。系統(tǒng)總體框圖如下： 圖 9— 1 直流伺服電機控制框圖 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 系統(tǒng)設計方案 圖 9— 1 直流伺服電機控制框圖 AT89C51復 位 電 路時 鐘 電 路右 輪 伺 服 電 機單 片 機 最 小 系 統(tǒng)左 輪 伺 服 電 機超聲波傳感器發(fā) 射 波障 礙 物回 波圖 134 系統(tǒng)框圖 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 硬件電路設計 基于 C51單片機的超聲波距離檢測電路原理如圖 13— 5所示。 ===========================================================*/ include include 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務一：超聲波距離測量 本任務是根據(jù)超聲波傳感器的時序原理圖，應用 c51單片機定時 /計數(shù)器實現(xiàn)對前方物體距離的測量并在 LCD模塊上顯示 源程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char void delay_n181。 void delay_nms(uint n)。 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務一：超聲波距離測量 本任務是根據(jù)超聲波傳感器的時序原理圖，應用 c51單片機定時 /計數(shù)器實現(xiàn)對前方物體距離的測量并在 LCD模塊上顯示 源程序 void main(void) { uint count,x,H,L,x1,x2。 //串口初始化 Time0_Init()。 //LCD模塊初始化 printf(Program Running!\n)。 //計數(shù)器低位賦初值 0 TH0 = 0。 //置 P1_3為 0 P1_3 = 1。s(5)。s P1_3 = 0 。s(750)。 TR0 = 1。 TR0 = 0。 L = TL0。 L = TL0。 x=count/。amp。 x1=x/10。 Set_xy_LCM(0,0)。//在 LCD上顯示距離的十位數(shù) Set_xy_LCM(0,1)。 //在 LCD上顯示距離的顯示個位數(shù) Display_List_Char(0, 2, cm)。 //在 PC機上顯示器上顯示所測到的距離 } else 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務一：超聲波距離測量 本任務是根據(jù)超聲波傳感器的時序原理圖，應用 c51單片機定時 /計數(shù)器實現(xiàn)對前方物體距離的測量并在 LCD模塊上顯示 源程序 printf(no ping!!)。 //延時 200ms } } 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務一：超聲波距離測量 本任務是根據(jù)超聲波傳感器的時序原理圖，應用 c51單片機定時 /計數(shù)器實現(xiàn)對前方物體距離的測量并在 LCD模塊上顯示 源程序 void delay_n181。s { i=i/10。 } void delay_nms(uint n) //延時 n ms { 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務一：超聲波距離測量 本任務是根據(jù)超聲波傳感器的時序原理圖，應用 c51單片機定時 /計數(shù)器實現(xiàn)對前方物體距離的測量并在 LCD模塊上顯示 源程序 n=n+1。s(900)。 //計數(shù)器選擇工作模式 1 TL0 = 0。 //計數(shù)器高四位賦初值零 TR0 = 0。 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 程序設計思路 下面簡要分析以上程序的設計思路，程序設計流程如下： 開 始L C M 及 串 口 初 始 化產 生 5 181。 s控 制 引 腳 置 高定 時 器 計 數(shù) 開 始定 時 器 停 止 計 數(shù)將 計 數(shù) 值 轉 換 為 距 離調 顯 示 函 數(shù)YN引 腳 電 平 下 降 沿 ？圖 136主程序流程圖 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 主要分為兩步： 先是根據(jù)位差超聲波傳感器的控制時序圖，起動位差超聲波距離傳感器，即通過單片機編程，給超聲波傳感器的信號引腳提供一個持續(xù)時間為 5181。s,這樣位差超聲波傳感器就被啟動，發(fā)出超聲爆裂，與此同時，啟動單片機的定時器開始計數(shù)，當超聲波遇到物體時會立即反射回來，位差超聲波傳感器的接收器接到回波時，會自動拉低其信號引腳的電平，單片機查詢到此引腳的電平下降沿到來時停止定時器計數(shù)，此時定時器計數(shù)值就間接反應了超聲波從反射到返回所經歷的時間。 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務二： 超聲波導航 在本任務中，輪式教育機器人根據(jù)位差超聲波距離傳感器測量得的“距離”信息 進行避障行走；當輪式教育機器人距離前面障礙物小于 20cm時，它會向左拐改變行 進方向，避免與物體碰撞。s(uint i)。 void Forward(void)。 void Right_Turn(void) 。 void Time0_Init (void)。 //定義無符號整型變量 count,x, Time0_Init ()。//計數(shù)器低位賦初值 0 TH0 = 0。 //置 P1_4輸出為高電平，其余的輸出低電平 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 P1_3 = 1。s(5)。s P1_3 = 0 。s(750)。 TR0 = 1。 TR0 = 0。 L = TL0。 x=count/。 //后退 Left_Turn()。 //向前走 } delay_nms(30)。s(uint i) //延時 n181。 while(i)。 while(n) delay_n181。 } 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 void Time0_Init (void) //計數(shù)器初始化 { TMOD |= 0x01。//計數(shù)器低位賦初值 0 TH0 = 0。 //停止計數(shù) } 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 void Forward(void) //聲明一個前進子函數(shù) { P1_0 = 1。s(1700)。 //設置 P1_0輸出低電平 P1_1 = 1。s(1300)。 //設置 P1_1輸出低電平 delay_nms(20)。 for(i=1。i++) { P1_0 = 1。s(1300)。 //設置 P1_0輸出低電平 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 P1_1 = 1。s(1300)。 //設置 P1_1輸出低電平 delay_nms(20)。 for(i=1。i++) { P1_0 = 1。s(1300)。 //設置 P1_0輸出低電平 P1_1 = 1。s(1700)。 //設置 P1_1輸出低電平 delay_nms(20)。 第一章 MCS—51單片機硬件結構及指令系統(tǒng) 主講：雷道仲 設計案例 軟件設計 任務二：超聲波導航 程序設計思路 下面簡要分析以上程序的基本設計思路，程序設計流程如下： 圖 137主程序流程圖 開 始定 時 器 初 始 化產 生 5 181。 s控 制 引 腳 置 高定 時 器 計 數(shù) 開 始定 時 器 停 止 計 數(shù)將 計 數(shù)