前言

應(yīng)學(xué)校暑期課程要求，也作為和小組成員完成一次對51單片機(jī)的練手，制作了簡易的光電小車，完成了循跡功能，下面包括較為詳細(xì)的小車搭建過程以及完整代碼。

硬件部分準(zhǔn)備

電源

可充電的電池組是智能車的唯一動力來源。一般要求額定電壓在7.2—9.6V 之間。可充電電池按化學(xué)組成分類,有鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰離子、鋰聚合物等不同類型，其主要指標(biāo)為電壓、容量等。然而在選擇可充電電池時，除考慮電壓和容量，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用著重考慮電池的放電能力。電池放電能力習(xí)慣上以 C 為單位進(jìn)行評價，C 即電池容量。智能車競速的特點要求充電電池要有大容量、高放電能力的特點。常見的可充電電池有鎳鎘充電電池、鎳氫充電電池、鋰離子充電電池等
1）鎳鎘充電電池的單個電壓較低，僅有 1.2V；而且鎳鎘金屬會污染環(huán)境，電池的記憶效應(yīng)嚴(yán)重，能量密度較低，現(xiàn)在基本已經(jīng)被淘汰，因此不適合使用。
2）鎳氫充電電池的單個電壓也為 1.2V，它的記憶效應(yīng)稍微比鎳鎘充電電池輕微，但是自放電現(xiàn)象嚴(yán)重，能量密度中等；好處是價格便宜，應(yīng)用廣泛。
3）鋰離子充電電池，單個電壓為 3.6V，無記憶效應(yīng)，能量密度高。
綜上，我們選擇型號為 18650 的鋰離子電池作為電源，能量密度高，而且只需兩塊即可達(dá)到額定電壓為 7.2V 的要求。

降壓模塊

因為供電需求不同，我們還需要使用降壓模塊實現(xiàn)7.2V到5V的電壓轉(zhuǎn)換，此次我們采用了LM2596S（一定注意正負(fù)極）

控制模塊

對于智能車的控制模塊，我們選擇最為熟悉的 STC89C51 單片機(jī)，它是一款基于 8 位單片機(jī)處理芯片 STC89C51RC 的系統(tǒng)。采用STC89C51 單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，通過預(yù)先寫入 STC89C51 中的控制程序來控制小車的運(yùn)動，進(jìn)而達(dá)到對智能小車的控制。另外，STC89C51 的供電電壓為 5V，可通過 7.2V 電源經(jīng)過降壓模塊來給單片機(jī)進(jìn)行供電。

驅(qū)動模塊

在智能小車兩個前輪上各安裝一個直流電機(jī)（小黃電機(jī)），分別控制小車的兩個輪子的轉(zhuǎn)速。當(dāng)兩個輪子的轉(zhuǎn)速不同時，根據(jù)慣性，小車會轉(zhuǎn)彎；當(dāng)兩個輪子的轉(zhuǎn)速相同時，小車將直行。我們采用LM298N 實現(xiàn)對直流電機(jī)的驅(qū)動，其內(nèi)部設(shè)有兩個 H 橋高電壓大電流全橋式驅(qū)動器。通過單片機(jī)將 PWM 脈沖信號傳輸給 L298N 電機(jī)驅(qū)動芯片，從而達(dá)到控制直流電機(jī)的速度、停止和正反轉(zhuǎn)向，保證小車能夠?qū)崿F(xiàn)沿著預(yù)先設(shè)置的軌道行走、躲避障礙物以及自動糾正偏離。

檢測模塊

智能車的檢測模塊主要分為三種：攝像頭、電磁、光電。本次課設(shè)中我們選擇 TCRT5000 光電傳感器作為檢測模塊。TCRT5000 是一款紅外反射式光電開關(guān)。傳感器采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，常用于黑白線檢測的場合。

整體實現(xiàn)框圖

程序部分準(zhǔn)備

定時器部分

void Timer1_10ms(void) { TMOD |= 0x10 ; //使用模式 1 TH0 = (65536 - 10000)/256; //取高 8 位 TL0 = (65536 - 10000)%256; //取低 8 位 共定時 10ms TR1 = 1; //打開定時器 1 開關(guān) EA = 1; //打開中斷總開關(guān) ET1 = 1; //打開定時器中斷 1 的開關(guān) } void Timer1_Isr(void) interrupt 3 { static unsigned char i = 0; TH0 = (65536 - 10000)/256; //重載初值 TL0 = (65536 - 10000)%256; i++; if(i == 11) //100ms 反轉(zhuǎn)一次 {//所需控制內(nèi)容——PWM 定時 }

PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速

原理

電機(jī)本質(zhì)上是一個電感元件，那么數(shù)字信號表現(xiàn)在電機(jī)上就是平均值。平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快。而通過 PWM 輸出不同占空比數(shù)字電壓信號，即不同電壓值的模擬信號，便能控制電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動。
電機(jī)輸出端引腳是高電平電機(jī)就可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)輸出端高電平時，電機(jī)會轉(zhuǎn)動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉(zhuǎn)向低電平時，電機(jī)由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實質(zhì)上我們調(diào)速是將電機(jī)處于一種，似停非停，似全速轉(zhuǎn)動又非全速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。

功能框圖

后期

成品及局部展示

整體造型

主控和驅(qū)動

光電管檢測部分

電源管理

黑膠帶制作簡易車道

調(diào)試及效果

初始調(diào)試建議光電小車時，采用了差速控制的方法，在模擬車道上能夠?qū)崿F(xiàn)較好的轉(zhuǎn)彎的功能，但問題是無法很好的通過急彎。為此，想到了使一側(cè)的車輪反轉(zhuǎn)，另一側(cè)車輪正轉(zhuǎn)以獲得最大程度的轉(zhuǎn)速差，至此小車能夠比較好的通過所有模擬的彎道。在一次次調(diào)試的過程中，將電機(jī)驅(qū)動引腳的占空比提高，并將周期縮小，小車獲得了更高的車速，與此同時小車的過彎性能降低了，為了解決這個問題，經(jīng)過大量依賴程序的調(diào)試并沒有獲得很好的效果。于是我們想到了改變小車光電管的位置，以提前感知彎道，將兩對光電管改為“八”字構(gòu)，并將最外側(cè)的一對光電管向前伸展，最終獲得了比較好的效果。

CODE

最后附上所有代碼

#主程序部分 #include"stc15.h" #include"start_set.h" #include"motor.h" #include"time.h" void main() { time_start(); while(1){if(left2==0&&left1==0&&right1==0&&right2==0)//?±DDstraight(count1,650,count2,650);else if(left2==0&&left1==1&&right1==0&&right2==0)//×óD?×astraight(count1,1,count2,1000);else if(left2==0&&left1==0&&right1==1&&right2==0)//óòD?×astraight(count1,1000,count2,1);else if(left2==1&&left1==1&&right1==0&&right2==0)//×ó′ó×aacute_left(count1,800,count2,800);else if(left2==0&&left1==0&&right1==1&&right2==1)//óò′ó×aacute_right(count1,800,count2,800);else if(left2==1&&left1==0&&right1==0&&right2==0)//×ó?±×a{acute_left(count1,1000,count2,1000);}else if(left2==0&&left1==0&&right1==0&&right2==1)//óò?±×a{acute_right(count1,1000,count2,1000);}} }# 電機(jī)控制部分 #include"stc15.h" void left_motor(int count1,int time1) {IN1=1;IN2=0;if ( count1<time1)ENA=1;elseENA=0; } void right_motor(int count2,int time2) {IN3=0;IN4=1;if ( count2<time2)ENB=1;elseENB=0; } void back_left(int count1,int time1) {IN1=0;IN2=1;if(count1<time1)ENA=1;elseENA=0; } void back_right(int count2,int time2) {IN3=1;IN4=0;if ( count2<time2)ENB=1;elseENB=0; } void straight(int count1,int time1,int count2,int time2) {right_motor(count2,time2);left_motor(count1,time1); } void acute_left(int count1,int time1,int count2,int time2) {back_left(count1,time1);right_motor(count2,time2); } void acute_right(int count1,int time1,int count2,int time2) {left_motor(count1,time1);back_right(count2,time2); }# 初始化 #include"stc15.h" sbit ENA=P0^0; sbit IN1=P0^1; sbit IN2=P0^2; sbit ENB=P1^0; sbit IN3=P1^1; sbit IN4=P1^2; sbit left1=P2^3; sbit left2=P2^4; sbit right1=P2^1; sbit right2=P2^2; int count1=0; int count2=0; void time_start(void) {TMOD=0x00;TH0=(65536-120)/256;TL0=(65536-120)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;TH1=(65536-120)/256;TL1=(65536-120)%256;EA=1;ET1=1;TR1=1; }# 定時中斷 #include"stc15.h" #include"intrins.h" void timer0()interrupt 1 {TH0=(65536-120)/256;TL0=(65536-120)%256;count1++;if(count1>1000)count1=0; } void timer1()interrupt 3 {TH1=(65536-120)/256;TL1=(65536-120)%256;count2++;if(count2>=1000)count2=0; }

參考其他博主的資料

https://blog.csdn.net/qq_37369201/article/details/84065322
https://blog.csdn.net/luoqisimieji/article/details/103107314
https://blog.csdn.net/Qinlong_Stm32/article/details/104161667
https://blog.csdn.net/qq_45467083/article/details/103975788
https://blog.csdn.net/li707414287/article/details/98721120

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的51单片机 简易光电循迹小车的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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