基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)-wenkub.com

　 　

【正文】 } else { Stop()。 p1_2==0 amp。 } else if(p1_0==0 amp。amp。amp。 p1_2==1 amp。 } else if(p1_0==1 amp。amp。 p2_3=1。 speakerfunc(3,20,20)。 } void YouZhuan() { p2_0=0。 p2_1=0。 p2_1=1。kSpFreq。j++) { for(k=0。 for(i=0。j72。 sbit p2_2 = P2^2。 sbit p1_3 = P1^3。 typedef unsigned char uchar。 7805 的 內(nèi)部框架 如圖 4 所示。 輸出電壓為 5V； 6V； 8V； 9V； 10V； 12V； 15V； 18V； 24V。Out4 Outputs of the Bridge current that flows through the load connected between thses two pins is monitored at pin 15. 3。15 Input3。11 8。the current that flows through the load connected between thsese two pins is monitored at pin 1. 4 6 Vs Suppy Voltage for the Power Output 100nF capacitor must be connected between this pin and ground. 5。Sense B Between this pin and ground is connected the sense resistor to control the current of the load. 2。 圖 3 L298N 引腳圖 L298N 的管腳分布及其功能描述見表 4 所示。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)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用 驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào) VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V電壓。50 nA 輸入偏置電流 Ib 65 250 nA 共模輸入電壓 VIC 0 V 靜態(tài)電流 ICC VCC=177。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 27 表 3 電特性（除非特別說(shuō)明， VCC=,Tamb=25℃ ） 數(shù)名稱 符號(hào) 測(cè)試條件 最小 典型 最大 單位 輸入失調(diào)電壓 VIO VCM=0 to (P)=, Rs=0 177。 表 1 LM339 引腳功能排列表 引腳功能 符號(hào) 引 引腳功能 符號(hào) 1 輸出端 2 OUT2 8 反向輸入端 3 IN(3) 2 輸出端 1 OUT1 9 正向輸入端 3 IN+(3) 3 電源 VCC+ 10 反向輸入端 4 IN(4) 4 反向輸入端 1 IN(1) 11 正向輸入端 4 IN+(4) 5 正像輸入端 1 IN+(1) 12 電源 Vcc 6 反向輸入端 2 IN(2) 13 輸出端 4 OUT4 7 正向輸入端 2 IN+(2) 14 輸出端 3 OUT3 LM339 芯片的主要參數(shù)見表 2 所示。因此，把 LM339 用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合比較理想。當(dāng) “”端電壓高于 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。18V；3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬； 4）共模范圍很大，為 0~（ ） Vo； 5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓； 6）輸 出端電位可靈活方便地選用。1V177。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的 輸入和輸出。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 口管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 24 /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （記時(shí)器 0 外部輸入） T1 （記時(shí)器 1 外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管 腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來(lái)在 89C51 中的 ROM 是一種電可擦除的 ROM，稱為 FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì) ROM 進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作 條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為 ROM。（見圖 9，其中 R1 是限流電阻） 按照這個(gè) 圖的接法，當(dāng) 1 腳是高電平時(shí)， LED 不亮，只有 1 腳是低電平時(shí)， LED 才發(fā)亮。 復(fù)位引腳：按圖 9 中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 22 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。 MCS51 單片機(jī)和 805 803 89C51 等的關(guān)系我們平常老是講 8051，又有什么 8031，現(xiàn)在又有 89C51，它們之間究竟是什么關(guān)系 ? MCS51 是指由美國(guó) INTEL公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的 INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如 8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051 是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在 8051 的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用 8051來(lái)稱呼 MCS51 系列單片機(jī)，而 8031 是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到 8031 的名稱。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。它在整個(gè)裝置中，起 著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC 上來(lái)運(yùn)行，家用 PC 的也是承受不了的。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò) 10 元即可 ......用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 19 參考文獻(xiàn) [1] 劉坤、宋戈 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全 [M].人民郵電出版社 .20219 [2] 張義和、徐宏昌 .例說(shuō) 51 單片機(jī) (C 語(yǔ)言版 )[M].人民郵電出版社 .20214 [3] 龔尚福 .C/C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 .202112 [4] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].高等教育出版社 .20215 [5] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].高等教育 出版社 .20211 [6] 龔尚福、朱宇 .微機(jī)原理與接口技術(shù) [M].西安電子科技大學(xué)出版社 .20218(4) [7] 趙家貴、付小美、董平 .新編傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè) .中國(guó)計(jì)量出版社 .2021 [8] 李華等 .MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 .2021 [9] 王曉明 .電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 .北京航空航天大學(xué)出版社 .2021 [10] (美 )西蒙 .嵌入式系統(tǒng)軟件教程 (英文版 )[M].20219 [11] 李問(wèn) .C_and_the_8051(英文版 )[M].20215 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 20 附 錄 1 相關(guān) 芯片介紹 單片機(jī)概述 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在此，請(qǐng)?jiān)试S我表示我深深的敬意和衷心的感謝。 首先感謝我的導(dǎo)師朱宇副教授！本文的研究工作是在朱老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。由于設(shè)計(jì)要求并不復(fù)雜，我們沒(méi)有在電路中增加冗余的功能，但是我們保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。 圖 小車循跡路線圖 A B C 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 17 5 結(jié)束語(yǔ) 此方案選擇的器件比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中也很容易實(shí)現(xiàn)。該穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)如圖 所示。 其電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如圖 (b)所示。 N Y 啟動(dòng)（開始前進(jìn)） 初始化程序 I/O 口 掃描 I/O口是否有變化？ 進(jìn)入判斷程序，輸出相應(yīng)的信號(hào)控制電機(jī) 終止 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元 從單片機(jī)輸出的信號(hào)功率很弱，即使在沒(méi)有其它外在負(fù)載時(shí)也無(wú)法帶動(dòng)電機(jī)，所以在實(shí)際電路中我們加入了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片提高輸入電機(jī)信號(hào)的功率，從而能夠 根據(jù)需要控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 系統(tǒng)的程序流程圖 小車進(jìn)入循跡模式后，即開始不停地掃描與探測(cè)器連接的單片機(jī) I/O 口，一旦檢測(cè)到某個(gè) I/O 口有信號(hào)變化，程序就進(jìn)入判斷程序，把相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給電動(dòng)機(jī)從而糾正小車的狀態(tài)。第二級(jí)方向探測(cè)器實(shí)際是第一級(jí)的后備保護(hù)，它的存在是考慮到小車由于慣性過(guò)大會(huì)依舊偏離軌道，再次對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行糾正，從而提高了小車循跡的可靠性。從簡(jiǎn)單、方便、可靠等角度出發(fā)，同時(shí)在底盤裝設(shè) 4 個(gè)紅外探測(cè)頭 ，進(jìn)行兩級(jí)方向糾正控制，將大大提高其循跡的可靠性，具體位置分布如圖 所示。筆者經(jīng)過(guò)多次測(cè)試、比較，發(fā)現(xiàn)把傳感器安裝在距離檢測(cè)物表面 10 毫米時(shí)，檢測(cè)效果最好。 傳感器的選擇 及 檢測(cè) 電路設(shè)計(jì) 市場(chǎng)上用于紅外探測(cè)法的器件較多，可以利用反射式傳感器外接簡(jiǎn)單電路自制探頭，也可以使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能可靠的集成式紅外探頭。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 11 圖 智能小車尋跡系統(tǒng)框圖 傳感檢測(cè)單元 小車循跡原理 該智能小車在畫有黑線的白紙 “路面 ”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷 “道路 ”—黑線。 施密特觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的變形，它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，觸發(fā)方式為電平觸發(fā)，只要外加觸發(fā)信號(hào)的幅值增加到足夠大，它就從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。所以抗干擾能力強(qiáng)。如果用這樣的輸出電壓控制電機(jī)或繼電器，將出現(xiàn)頻繁動(dòng)作或起停現(xiàn)象。 (3) 如果選用集成運(yùn)放構(gòu)成比較器，為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避免集成計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 10 運(yùn)放內(nèi)部的管子進(jìn)入深飽和區(qū)。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間。由于比較器的輸入信號(hào)是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的過(guò)渡電路。 (2) 非線性。對(duì)它的要求是：鑒別要準(zhǔn)確，反應(yīng)要靈敏，動(dòng)作要迅速，抗干擾能力要強(qiáng)，還應(yīng)有一定的保護(hù)措施，以防止因過(guò)電壓或過(guò)電流而造成器件損壞。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 9 方案三：電壓比較器方案。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達(dá)到一定的精度，但有時(shí)仍不能滿足某些特殊要求。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試 方便、價(jià)格低廉。最后經(jīng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。 此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。見圖 電動(dòng)車的方向檢測(cè)電路 (a)。 1）．行車起始、終點(diǎn)及光線檢測(cè)： 本系統(tǒng)采用反射式紅外線光電傳感器用于檢測(cè)路面的起始、終點(diǎn)（ 2cm寬的黑 線），