智能小车实训报告

智能小车实验报告目录1.1项目概述……………………11.2项目要求……………………11.3实训目的……………………11.4系统设计……………………11.4.1框图设计………………11.4.2知识点…………………11.5硬件设计……………………1.5.1总体设计……………1.5.2原件清单……………1.5.3元器件介绍…………1.6软件设计……………………1.6.1程序流程图…………1.6.2程序清单……………1.6.3程序下载调试………………………1.7智能小车运行效果图………………………1.8总结…………………………1.9参考文献……………………1.1项目概述本次实训是基于单片机（STC89C51）智能小车的设计与开发，开发中涉及控制、程序设计、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等。开发智能小车的学习与发展，对促进学习综合运用所学的嵌入式知识以及电子技术的知识提高，具有良好的推动作用。1.2项目要求(1)理解程序、硬件电路图，查阅相关资料；（2）焊接电路板；（3）软硬件调试；（4）完成循迹，避障，遥控等功能。1.3实训目的（1）理解并掌握单片机控制小车的循迹，遥控、避障的原理；（2）了解电子路的布局、PCB板的设计；（3）掌握电路板焊接技术，如何用万用表线判断元器件的好坏；（4）掌握单片机C语言的编程及软硬件调试。1.4系统设计1.4.1框图设计基于STC89C52单片机智能小车系统设计由STC89C52单片机、电机驱动、晶振电路、按键电路、数码管显示电路、红外感应电路几部分组成，系统框图如图1-1所示。图1-1基于STC89C52单片机智能小车系统框图1.4.2知识点该项目需要了解以下知识点。（1）+5V电源原理及设计。（2）单片机复位电路工作原理及设计。（3）单片机晶振电路工作原理及设计。（4）案件电路的设计。（5）数码管的特性及应用。（6）电路板焊接技术。（7）STC89C52单片机引脚。（8）单片机C语言程序设计（9）红外线感应原理。1.5硬件设计1.5.1总体设计智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用。循迹光电对管分别装在车体下的左右。当车身下左边的传感器检测到黑线为主控芯片控制左轮电机停止，车向左修正，当车身下右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车向右修正。如图1-2所示图1-2智能小车循迹光电对管图避障的原理和循线一样，在车身右边装一个光电对管，当其检测到障碍物时，主控芯片给出信号报警并控制车子倒退,转向，从而避开障碍物。如图1-3所示。图1-3智能小车避障光电对管图1.5.2原件清单：基于单片机STC89C51元器件如表1-4所示。表1-4基于STC89C51智能小车原件清单1.5.3元器件介绍1）STC89C52单片机管脚图及功能如图1-5为STC89C51的引脚功能图，其各个引脚功能概述如下： VCC：供电电压。 GND：接地图1-5STC89C52引脚功能图P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚备选功能 P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） P3.2/INT0（外部中断0） P3.3/INT1（外部中断1） P3.4T0（记时器0外部输入） P3.5T1（记时器1外部输入） P3.6/WR（外部数据存储器写选通） P3.7/RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。2）L293D驱动引脚原理图图1-6L293D驱动与电机相连原理图图1-6为L293D采用16引脚DIP封装，其内部集成了双极型H-桥电路，所有的开量都做成n型。这种双极型脉冲调宽方式具有很多优点，如电流连续；电机可四角限运行；电机停止时有微振电流，起到“动力润滑”作用，消除正反向时的静摩擦死区：低速平稳性好等。L293D通过内部逻辑生成使能信号。H-桥电路的输入量可以用来设置马达转动方向，使能信号可以用于脉宽调整（PWM）。另外，L293D将2个H-桥电路集成到1片芯片上，这就意味着用1片芯片可以同时控制2个电机。每1个电机需要3个控制信号EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信号，IN1、IN2为电机转动方向控制信号，IN1、IN2分别为1，0时，电机正转，反之，电机反转。选用一路PWM连接EN12引脚，通过调整PWM的占空比可以调整电机的转速。选择一路I/O口，经反向器74HC14分别接IN1和IN2引脚，控制电机的正反转。L293D驱动器管脚赋值表表1-7为L293D驱动器小车电机转动的管脚图赋值表：表1-7L293D驱动管脚赋值表行进引脚停止左转右转前进后退原路返回Out1（P2.0）0011001Out2（P2.1）0000110Out3（P2.2）0101010Out4（P2.3）0000101电机驱动一般采用H桥式驱动电路，L293N内部集成了H桥式驱动电路，从而可以采用L293N电路来驱动电机。通过单片机给予L293N电路PWM信号来控制小车的速度，起停。驱动原理图如图1-8所示。图1-8L298N引脚图1.6软件设计1.6.1程序流程图智能循迹避障小车程序流程图如图1-9所示。1.6.2程序清单智能小车程序清单如下所示：#include<reg52.h>#define ucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitK1=P1^0; //P1.0到P1.4为寻线检测端sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2;sbitK4=P1^3;sbitK5=P1^4;sbitKIN1=P1^5; //P1.5P1.6是避障检测端sbitKIN2=P1^6;sbitout1=P2^0; //P2.0到P2.3是电机驱动输出控制端sbitout2=P2^1;sbitout3=P2^2;sbitout4=P2^3;sbitbeem=P3^7; //蜂鸣器控制引脚unsignedlongxdatarec_code;unsignedlongxdatatime_us;unsignedcharxdatarec_cnt;unsignedcharxdatakbuf;ucharsdata,flag; //sdata是红外遥控接收键值变量flag是启动小车或停止小车变量bitrec_b;bitkey_save;bitkeyp;ucharcounter=0;sbitSET1=P2^4 ;sbitSET2=P2^5;sbitSET3=P2^6;sbitSET4=P2^7;ucharcodeseg7code[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay1(uchart)//延时程序1{ ucharj;while(t--) {for(j=50;j>0;j--);}}voiddisplay(uchari){ P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[i/100]; SET1=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[(i/10)%10]; SET2=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[i%10]; SET3=0; delay1(10); P2=P2|0XF0; P0=~seg7code[(i+3)%10]; SET4=0; delay1(10); P2=P2|0XF0;}voiddelay(uintt)//延时程序1{ ucharj;while(t--) {for(j=5;j>0;j--);}}voidbeep() //蜂鸣器提示音{ beem=0; delay(1000); beem=1; delay(1000); beem=0; delay(1000); beem=1; delay(1000); }voidInit() //初始化{ TMOD=0x09; //T/C1采用16位定时器/计数器 ET1=1; //定时器1开中断TH0=0x00;TL0=0x00;ET0=0;TR0 =1; //定时计数器启动计数 EX0 =1; //外部中断0关中断 EX1 =0; //外中断1关中断 EA =1; //CPU开中断}//左转voidcomeleft(){ uchari; out1=0; out2=0; out3=1; out4=0; for(i=0;i<10;i++) { out1=!out1; delay(1); }}//左微转voidsleft(){ uchari; out1=0; out2=0; out3=1; out4=0; for(i=0;i<5;i++) { out1=!out1; delay(1); }}//右微转voidsright(){ uchari; out1=1; out2=0; out3=0; out4=0; for(i=0;i<5;i++) { out3=!out3; delay(1); }}//右转voidcomeright(){ uchari; out1=1; out2=0; out3=0; out4=0; for(i=0;i<10;i++) { out3=!out3; delay(1); }}//前进加速；voidcomeon(){ out2=0; out4=0; out1=1; out3=1;}voidstop() //停止{ out1=0; out2=0; out3=0; out4=0;}voidinter_x0()interrupt0{TR0=0;time_us=(unsignedlong)(TH0<<8)+TL0;TH0=0;TL0=0;TR0=1;if(time_us>3800&&time_us<4500){rec_cnt=0;rec_code=0;}elseif(time_us>300&&time_us<700){rec_cnt++;rec_code=rec_code<<1;//rec_code=rec_code&0x00000000;}elseif(time_us>1300&&time_us<1750){rec_cnt++;rec_code=rec_code<<1;rec_code=rec_code|0x00000001;//IO_buzz=0;}elseif(time_us>1800&&time_us<2200){rec_code=rec_code;rec_cnt++;//if(rec_cnt>1){rec_cnt=0;key_save=1;}}if(rec_cnt==32){rec_b=1;key_save=0;rec_cnt=0;}}voidGetKeyValue() //红外遥控键值取值{if(rec_b){unsignedcharda;rec_b=0;kbuf=(rec_code&0x0000ff00)>>8;da=rec_code&0x000000ff;if(kbuf==~da){ sdata=da;}}}//避障原路返回voidshunback(){ if(!KIN1) { out1=0; out2=1; out3=1; out4=0; delay(1000); while(K1&&K2&&K3&&K4&&K5); } elseif(!KIN2) { out1=1; out2=0; out3=0; out4=1; delay(1000); while(K1&&K2&&K3&&K4&&K5); } else{;}}//循迹voidscanline(){ P1=0XFF; if(!(K1||K2||K3||K4||K5)) {counter++; if(counter==5)stop(); } if(K5==0){comeleft();} elseif(!K1){ comeright();} elseif(!K4){ sleft();comeon(); } elseif(!K2){ sright();comeon(); } elseif(!K3){ comeon();comeon(); } else{P2=P2;}}voidmain(void){ P1=0XFF; P2=0XFF; P3=0XFF; P0=0XFF; Init(); while(1) {display(counter); GetKeyValue();//红外遥控键值取值 if(sdata==221) //按221键则小车停止运行 { flag=0; //小车停止变量 beep(); //蜂鸣器叫两声 stop(); //小车停止 sdata=0; //红外遥控键变量归零 } elseif(sdata==93)//按93键则小车启动 { flag=1; //小车启动变量 beep(); //蜂鸣器叫两声 comeon(); //小车启动 sdata=0; //红外遥控键变量归零 } else{;} if(flag==1) // //小车启动,则进行寻线避障操作 { shunback(); //避障 scanline(); //寻线 } }}1.6.3程序下载调试图1-10程序下载软件界面如图1-10是STC89C51单片机程序下载软件STC-ISP.exe。下载方式步骤如下：（1）首先像2-5连接串口，安装硬件驱动。右击“我的电脑”，点击“属性”，选择“硬件/设备管理器”单击“端口”查看串口是否被连接。连接成功则显示com端口号。（2）首先点击STC-ISP.exe快捷方式进入图2-4界面。点击“OpenFile”按钮选择要下载的程序确定，在选择下载点串口COM，下一步点击“Download/下载”，按“Download/下载”之前小车处于断电状态，按下瞬间必须给小车供电。1.7智能小车运行效果图1.8总结经过为期两周的实训让我有如下几点的感想和收获，首先让