基于51单片机的自动往返小车.docx

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1、基于单片机的自动往返小车摘要本设计以一片单片机 STC89C52 作为核心来控制自动往返小车，加以控 制芯片 L298N 和单片机联合控制小车的前进与后退。 路面的黑带检测使用反 射式红外传感器，通过 STC89C52 对输入的信号进行处理，以动态显示的形 式通过一个四位的数码管显示即时里程，另外一个四位数码管动态显示小车 行驶时间。以红外传感器对路面黑线检测用，行驶距离使用霍尔元件进行检 测。关键词： 光电检测 霍尔检测 动态显示 L298N 控制电动机 小组成员：李亚昊、陈国翠、成晓斌、丁玉娇黑带检测1. 电机驱动调速模块采用 L298N 来控制电机的正转和反转来实现小车的前进和后退。加上

2、单片机 的程序 PWM ，实现整车的加速与减速，精确小车的速度。2. 路面黑带检测模块 黑带检测的原理是：红外光线照射到路面并反射，由于黑带和白纸的系数不 同，可根据接的红外线的强弱判断是否到达黑带。反射式的红外发射接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低 环境干扰。3. 电源选择 双电源供电，将电动机驱动电源与单片机以及周边电路电源完全隔离，这样 做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高 了系统的稳定性。4. 控制单元模块 用单片机控制 用光电检测不同的信号，并经单片机对其处理，传送给 L298 信号，使其控制 电机的正转和反转，配合 PWM 程序控制，

3、来实现加速减速和刹车。通过单片机 内部定数器 /计数器进行定时、计数，在用单片机串行输入 /输出口进行显示控制。 此方案电路成熟、工作稳定、容易实现控制。1. 光电检测部分：我们采用反射式光电检测电路对跑道上的黑线进行检测，并用两个遮光套管 套住发光管和接收管以一定的角度紧贴跑道，这样可以消除外界光线的干扰,用LM358 电压比较器输出高低电平检测信号。如图所示：2. STC89C52 单片机基本系统此系统以 89C52 为核心，每检测到一个黑带由光电检测部分产生一个的脉冲， 使单片机产生一个外部中断 1，定义检测黑带数的变量加 1，同时车轮每转一圈， 霍尔元件输出一个脉冲，是安单片机产生一个

4、外部中断0，定义圈数的变量加 1.通过P1.0和P1.1控制L298来控制电机的正转与反转及刹车。 当P1.0输出低电平， P1.1输出高电平时，电机正转，相反则电机反转，当 P1.0和 P1.1都是低电平时， 使电动机被短路，提高了刹车效率，基本杜绝了由于制动惯性造成的小车的前冲 现象。通过P0口进行两个数码管的位选， P2口进行段码输出， 其中一个数码管显 示行驶时间，另外一个数码管显示行驶路程。如图所示：3. L298N 电动机驱动模块部分该电路采用电动机驱动芯片 L298 来控制电动机的正转与反转， 加以第二路电 机电源保证了电动机启动时有足够的电流。在试验中控制电压为单片机输出的高

5、低电平直接控制。具体电路图连接如下：4. 电源部分 由于电动机工作电流大，需要选用内阻小，供电电流强，质量轻，可反复使 用的经济型电池，我们选用可充电电池组。为使单片机工作稳定，避免电动机开 关机和其转动时对其电源的影响，在此用两个电池组和稳压块 7805 分别为 89C52 和电动机驱动显示部分分别进行供电。保证小车工作和显示的稳定性。5. 软件设计部分单片机控制电路主要由一片 STC89C52组成，通过 P3 口控制小车正转与反转， 刹车，加速减速，通过两个四联数码管控制显示时间和里程以及小车行驶的时间。 其中 P0 口进行位选， P2口进行显示段码输出。该系统采用上电复位加上手动复位联合

6、复位系统进行初始化，单片机通过P1.0，P1.1输出脉冲控制电机正转反转以及刹车，当 P1.0，P1.1分别输出 01 是电 动机正转，输出 10 时电动机反转，输出 00 时电动机两边短路，小车立即刹车。 流程图如下：（ 1）外部中断 0 车轮美转一次， 霍尔元件产生一个脉冲 P3.3，通过下降沿触发外部中断 0，并 且在每进行一次外部中断记录圈数的变量加 1.（ 2）外中断 1 光电检测每检测到一条黑带就产生一个脉冲输入 P3.2 口，通过下降沿的方式 触发外中断 1，每中断一次记录黑带的变量加 1，当检测到第六条黑带时， p1.0=1， p1.1=1，小车的电动机由于短路刹车， 当检测到

7、第十二条黑带时， 小车再次刹车同 时关掉所有中断退出（ 3）定时器中断 0 使用定时器 T0 产生 5ms定时中断，每次执行该中断前要先给定时器 0赋初值， 定时器中断每执行一次，变量加 1。当 i=200 时，即每当计时 1 秒时，时间变量 t 加 1 ，速度等于一秒转的圈数和小车车轮的周长相乘。（ 4）定时器中断 1 主要用来产生不同的占空比的波型进行高低速控制，每次执行时，定时器 1 要赋初值。（ 5）主程序 主程序主要用来控制两个四联数码管的显示，通过循环语句不断的调用显示 程序，使两个四联数码管按位不断循环亮点，当小车行驶时动态显示时间和路程， 小车停止时显示小车行驶过程中的时间和路

8、程。6. 安装与调试 自动小车为玩具遥控小汽车的改装品，在改装的过程中最重要的是考虑设计 光电检测管的位置，检测黑带的光电管放在车体的中央，用遮光管将其以一定反 射角度压到跑道上。路程检测用槽型光耦，放在小车的从动轮上。轮子的周长约 为 21.6 厘米，在轮子上用了一个霍尔元件，每转一圈一个脉冲。在组装前对每一 个单元电路进行测试，以保证外部硬件电路的无误，有利于最后的统调。调整是 以点到线，最后到整体调试的方法。在调整的过程中我们发现了许多问题，如响 应中断的次数的调整等。并且为了小车碰到墙壁不至于停车，我们在小车的四角 上都加上了导向轮，导向轮用随身听的压带轮制作即可。7. 附录元器件及程

9、序如下： 基本元器件列表一个 STC89C52 单片机2 个四位共阳数码管 一个 L298N 芯片 一个霍尔元件和小磁钢片 一路循迹模块 晶振（ 12M）及 30pf 电容 开关电阻 10k 100欧姆 1k 20k 可调程序： #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit dianji1=P10; sbit dianji2=P11; sbit hdjc=P32; uchar code duma= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;uc

10、har code dianduma= 0xbf,0x86,0xdb,0xcf, 0xe6,0xed,0xfd,0x87, 0xff,0xef;uchar code wema= 0x01,0x02,0x04,0x08, 0x10,0x20,0x40,0x80, 0x00,0xff;uchar num,ge,shi,bai,qian; uint miao,lc,heidai=0; long int qs;void fenwei(uint); void shuma(uchar,uchar);/包含头文件/宏常量定义/宏常量定义/P1_0 设置为电机控制一/P1_1 设置为电机控制二/P3_2 设置为

11、黑带检测位/段编码/带小数点段编码void shumadian(uchar,uchar); 数据void miaoxianshi(uint);void lcxs(uint); void djkz();void delay(uchar); void delay10s(); void fenwei(uint x) /位编码/定义几个字符型变量 /定义几个整形变量 /定义一个长整形变量用来记录小车所转的圈数 /声明一个分位函数用来把要显示的数分位 /声明一个数码上显示函数用来在数码管上显示数据 /声明另一个数码显示函数用来显示带小数点的/声明一个显示时间的函数/声明一个显示路程的函数/声明一个电机控

12、制函数/声明一个延时函数 /声明另一个延时函数用来延时十秒钟 /把需要在数码管上显示的数据分位ge=x%10;shi=(x%100)/10;bai=(x%1000)/100;qian=x/1000;void shuma(uchar x,uchar y)P0=wema8;P2=dumax;P0=wemay;delay(5);void shumadian(uchar x,uchar y)P0=wema8;P2=diandumax;P0=wemay;delay(5);void miaoxianshi(uint x)f enwei(x);shuma(ge,3);shuma(shi,2);shumadi

13、an(bai,1); shuma(qian,0);void lcxs(uint z)f enwei(z);shuma(ge,7);shuma(shi,6);shumadian(bai,5);shuma(qian,4);void djkz()uchar n=20,m=60;switch(heidai)/将需要显示的数据显示在数码管上/将需要显示的数据显示在数码管上/将定时器 0 输出的时间显示在数码管上/将外部中断 1 输出的路程显示在数码/控制电机运转case 0:case 1:case 2:dianji1=1;dianji2=0; miaoxianshi(miao); lcxs(lc);br

14、eak;case 3:while(m-)dianji1=1;dianji2=0; delay(70);dianji1=0;dianji2=0; delay(30); miaoxianshi(miao); lcxs(lc);while(heidai=3)dianji1=1;dianji2=0;delay(13);dianji1=0;dianji2=0;delay(1); miaoxianshi(miao); lcxs(lc); break;case 4:while(heidai=4)dianji1=1;dianji2=0;delay(25);dianji1=0;dianji2=0;delay(1

15、); miaoxianshi(miao); lcxs(lc); break; case 5:case 6:while(n-)dianji1=1; dianji2=0; delay(50); dianji1=0; dianji2=0; delay(50); miaoxianshi(miao); lcxs(lc);dianji1=1;dianji2=1; delay10s(); while(heidai=6) dianji1=0;dianji2=1;break;case 7:break;case 8:dianji1=0;dianji2=1; miaoxianshi(miao); lcxs(lc);

16、case 9:while(n-)dianji1=0; dianji2=1; delay(50); dianji1=0; dianji2=0; delay(50); miaoxianshi(miao); lcxs(lc); while(heidai=7)dianji1=0;dianji2=1; delay(90); dianji1=0; dianji2=0; delay(1); miaoxianshi(miao); lcxs(lc);break;case 10:dianji1=0;dianji2=1; miaoxianshi(miao); lcxs(lc);break;case 11:dianj

17、i1=0;dianji2=1; miaoxianshi(miao); lcxs(lc);case 12: while(n-) dianji1=0; dianji2=1; delay(50); dianji1=0; dianji2=0; delay(50); miaoxianshi(miao); lcxs(lc);dianji1=1;dianji2=1;TR0=0;while(1)miaoxianshi(miao);lcxs(lc);default: break;void delay(uchar x)uchar i,j;f or(i=x;i0;i-)for(j=50;j0;j-);void de

18、lay10s()uint i,j;for(i=15;i0;i-) for(j=123;j0;j-) miaoxianshi(miao); lcxs(lc);void ext0() interrupt 0delay(50);i f(hdjc=0)heidai+;void time0() interrupt 1TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%256; num+;i f(num=20)num=0;miao+;void ext1() interrupt 2qs+;lc=(int)(qs*38.5);void main()EA=1;ET0=1;EX0=1;IT0=1;/延时/延时十秒钟/外部中断 0，用来检测黑带/函数功能：定时器中断 0，用来记录时间/函数功能：外部中断 1，记录车轮转过的圈数/打开总中断/打开定时器中断 0/打开外部中断 1/外部中断 0 设置为跳变沿触发方式/打开外部中断 1/外部中断 1 设置为跳变沿触发方式/设置定时器 0 为方式 1/定时器 0 高八位装初值/定时器 0 低八位装初值/打开定时器 0/进入主循环/进入电机控制函数EX1=1;IT1=1;TMOD=0x01;TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;TR0=1;while(1)djkz();