小车的功能简介

小车的功能简介：1） 小车以声音来启动，即小车上的驻极体接受到一定的声音信号，再通过对信号的放大处理，将信号传给单片机，使小车启动（开始寻线）；2） 小车可以寻迹黑线，能够沿白线的走向而自动完成小车的转向等动作，在寻线的过程中还要对黑线下的铁片进行检测，当检测到第5块铁片后，小车退出寻线程序，开是避障；3） 在小车的避障阶段，小车能够通过自己前方的红外发射接收模块，检测前行方向的障碍物，并自动避开障碍物，继续前行（避障的结束是以小车上的光敏传感器检测到200W灯泡的光为标志）；4） 当在发现障碍物时，小车会发出报警信号：小车上的蜂鸣器会响起，并且报警灯（LED）会亮起；5） 寻线和避障结束后（即光敏电阻检测到光信号），小车能够在200可的灯泡的光线指引下，完成小车的入库动作；6） 利用小车底座上的霍尔元件检测行驶途中的铁片，并且在检测到铁片时，小车回暂停1秒，并且指示灯LED会亮起，在1秒后小车继续开始寻线，检测到铁片的信息会传到单片机进行记录；7） 小车的一系列动作完成后，液晶显示屏上还将显示小车的行驶时间，以及检测到的铁片数目。寻迹检测方案的选择探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。下面几种可行的方案是根据本原理设计的：方案一：采用集成的红外发射接收对管（型号：）的信号检测方案，如图1-1所示。其工作原理：利用电位器的分压作用，从比较器的正输入端5输入一个某一定幅值的电压。当无光照时，光敏电阻呈现高阻状态，输入比较器的负输入端6输入一个高电平（大于端口5的电压值），则此时比较器输出低电平；反之，当有光照的时候，光敏电阻接收到反射的光，其阻值下降，则负输入端6输入的是低电平（小于端口5的电压值），则此时比较器输出高电平。本方案能达到基本的控制要求，但是它的缺点在于容易受到外界光线的干扰，不易于控制小车的行迹，损坏了信号采集的效果。解决办法：调整传感器的安装位置，尽量避免外界光线的干扰。

VCC1-1发光二极管及光敏电阻组成的发射接收方案方案二：脉冲调制的反射式红外发射接收器。由于采用该有交流分量的调制信号，侧可大幅度减少外界干扰；另外红外发射接收管的最大工作电流取决于平均电流。如果采用占空比小的调制信号，再平均电流不变的情况下，瞬时电流很大（50〜100mA），则大大提高了信噪比。并且其反应灵敏，外围电路也很简单。如图1-2所示。它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度，制作比较简单。1-2脉冲调制的反射式红外发射接收方案由以上两种方案比较可知。方案二要比方案一优势大，但是方案一的电路简单，工作性能还算比较稳定，能够基本满足项目的需求。从而避免了电路的复杂性，因此我先用方案一作为小车的线路监测系统。电动机的选择市场上用很多种类的小电压直流电动机，购买也很方便。主要有普通电动机、和步进电动机。方案一：采用步进电机，步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力，而且最重要的还是它能够准确地行使我们所要求的路程，能够达到我们所要求的标准。对于步进电机而言当，当负荷不超过其所能提供的动态转矩值时，步进电机就能够立即启动或反转。其转换灵敏度比较高。正转、反转控制灵活。但是步进电机的价格比较昂贵，且编程也相对复杂些，占用过多的IO口，对于单片机的资源是种浪费。因此性价比较低。方案二：采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便。调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。能满足各种不容的特殊运行要求，最重要的是它使用容易且价格便宜。由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单，因此建议采用直流电机作为动力源。电动机驱动方案的选择方案一：采用电路网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调整速度目的。但是组织网络只能是先有极调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵，且可能存在于干扰。更主要的问题在于一般电动机的电阻比较小但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。方案二：采用继电器对电动机的开关控制，通过控制开关的切换速度实现对小车的速度进行调整。这个电路的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间长，易于损坏，寿命较短、可靠性小。方案三：采用四个大功率晶体管组成H桥式电路，四个大功率晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制使之工作在开关状态，进而控制电机的运行。该控制电路由于四个大功率晶体管只工作在饱和与截止状态下，效率非常高，并且大功率晶体管开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的电路，可以选择了四个大功率晶体管组成H桥式电路的293集成。^CC1VCC21-3L293集成芯片由于本项目所选用的电机所须用的电流较小，并没有超过了293所能承受的范围，因此，我们L293进行驱动。障碍物探测方案的选择方案一：采用光电开关，因为其反应灵敏，外围电路也很简单。它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度。方案二：采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，如则通知单片机可以向前行驶。市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性。但是由于光电开关的输出电压较高，因此在电路的设计当中我们还采用了电位器进行分压，使其产生适合于单片机接受的电平。我们在这里采用的是第一种方案如图1-4所示。因为第二种方案超声波传感器价格比较昂贵。

JP_O2RO2Res21K9VGNDJP_O2RO2Res21K9VGND在这里接 插光电开关Header3Obs220KP23图1-4光电开关使用电路图寻找光源的方案方案一：采用光敏电阻为传感器件，将光敏电阻置于黑盒子里面，黑盒子开有一条细逢，而光敏电阻就被安置在盒子中一定的位置上，然后在将盒子安置在车子的恰当位置上，这样：当光线照射于两光敏电阻之间时，小车就执行前进的动作；当光线照射在左边的光敏电阻时，小车就执行右转的动作；而当右边的光敏电阻感受到光照时，小车则左转；在小顶部的光敏电阻受到光照时，表明已成功抵达目的地，任务完成。电路原理如图1-5：光敏的m图光敏的m图1-56.声音传感启动的方案话筒的原理：话筒中的震动片根据声波的变化情况进行震动，从而导致话筒的电阻值的变化，因此，在这里我们采用了和寻找光源相同的电路原理，如图1-6所示，及当驻集体感受到一定强度的声波时，驻集体的电阻值会变小，从而分压值也会随着变化，因此当电压值的变化超过比较值时，比较器的输出值也会变化，从而向单片机发出启动的指令。

VCCU2CLM324NP2_0VCCU2CLM324NP2_0图1-6声音的功放电路我们采用了TDA2822运放芯片，在J_Speak处连接喇叭，那么从?_37输入的电信号就会经过功放电路从喇叭输出VCCU4P37|R-Spk110K213"IFVsInput+(1)NCNCNCNCNCInput-(1)Input+(2)Input-(2)16100uFU4P37|R-Spk110K213"IFVsInput+(1)NCNCNCNCNCInput-(1)Input+(2)Input-(2)16100uF14C-Spk2T10uFI'4.7KI、1000uF*0.1uF1'21'2JHeader2GNDGNDOutput(1)GNDOutput(2)GNDTDA2822铁片检测的方案考虑到铁片的性质，因此我们主要想利用霍尔元件来实现对铁片的检测。方案一：打算自己设计霍尔检测电路。这样可以降低成本。但是，它不易安装，使

用的性能无法保证。方案二：采用市场上现有的霍尔开关，其特点是使用简单，稳定性好，对于本项目来说，安装也相当的方便。其设计设计电路，如图1-8所示（与光电开关的使用一样）：JPI1JPI1图1-8（霍尔开关的使用电路）路程的检测：方案一：采用光电编码器。光电编码器能够对路程进行精确的检测，具有十分良好的性能，现在对光电编码器的使用也很普遍。方案二：利用在履带上黏结铁皮，通过记录检测到铁皮的次数N，再测量出履带的长度L，于是利用行使路程S=N*L。由于是对铁片的检测，因此检测电路采用了跟前面铁片检测相同的电路，如图1-9JPI2安插霍尔开关2Iron2.20K P35―I1'图1-9（霍尔开关的使用电路）供电方案的选择方案一：采用两个电源供电，将电动机驱动电源与电片机以及其周边电路电源完全隔离，利用光电耦合器传输信号。这样可以使电动机驱动所造成的十扰彻底消除，提高了系统的稳定性，但是多一组电池，增加了小车的重量，同时也增加了小车的惯性，消弱因为电动机的控制性能，降低了灵敏度，而且从成本上来讲也增加了不少。方案二：采用单一电源供电。电源直接给电动机供电，因电动机起动瞬间电流较大，会造成电源电压波动，因而控制与检测部分电路通过集成稳压块供电，将电压稳定在一定数值范围内，以免有波动电压造成电路的损毁，其供电也比方案一简单。我们在选用的时候，我们选用第二种方案供电，如图1-5所示。因为，这样可以减小在电源方面的开销，使电动机驱动所造成的干扰比较小，能够保证系统的稳定性，可以达到比赛所追求的目标。图1-6电路供电方案图8.控制核心CPU的选择方案一:市场上流通很多种类的单片机，在一般性能上都可以达到要求，例如AT89C51、羚羊系列等都可以用于控制小车，缺点在于：要么是不能够电反复擦写，要么就是下载器的价格太高，且羚羊的单片机价钱比较贵。不利于小资本实验。方案=:AT89S52系列单片机价钱容易接受，可以在线下载，下载器也比较容易购买到，方便携带应用。例如，AT89S52拥有足够的内存来存储程序及数据，它也拥有足够多的IO端口和中断响应端口，方便我们对小车的控制。因此，我选择了第二种方案，采用AT89S52作为控制核心，利用从传感信号对小车进行控制。如图1-5所示。

迫农通PD.Q'ADD38]37]P0.2W皿36]叩.*占。335]=,D.^.AD4倒11姑U0533]叩.卧3532]PD.7/AD731|zA.''.'pp3D]ALE29)JL!LN弋.了以亏27]吒.曲匕32.SA-3片引脚图)24]弋123]久.泌c22]如70弋二拓第二部分：软件的设计程序的流程图：本项目完整的程序：#include<reg52.h>#include<math.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharR=2;//对铁片数量进行全局变量的设定ucharcom;uchardat;uchartdata;uchari;uintshe;// 有关液晶的函数声明voiddsp(); //显示voiddelay(uintshijin); 〃延时voidwritedata(uchar com); //写数据voidwritecode(uchar cmd); //写命令// 各种数据的定义uintjourney=0;//路程ucharjourney1=0;ucharjourney2=0;ucharjourney3=0;ucharjourney4=0;uinttime=1; 〃时间uinttime_1=1;uinttime1=0;uinttime2=0;uinttime3=0;uintspeed=0;

ucharspeed1=0;ucharspeed2=0;// 293对电机的控制信号的sbitEnable=P1"0;//左和右电机使能控制sbitL1=P1"1;sbitL2=P1”2;sbitR1=P1”3;sbitL1=P1"1;sbitL2=P1”2;sbitR1=P1”3;sbitR2=P1”4;// sbitLightL=P1"5;sbitLightR=P1"6;sbitLightM=P1"7;sbitVoice=P2”0;sbitLineL=P2”1;sbitLineR=P2”2;sbitObstacleL=P2”3;sbitObstacleR=P2”4;sbitRS=P2”6;sbitRW=P2”7;sbitE=P3”3;sbitIron=P3”2;〃左电机控制1〃左电机控制2〃右电机控制1〃右电机控制2传感信号的获取//左光源的检测//右光源的检测〃中间光源的检测//声音启动信号//寻线左传感器//寻线右传感器〃左障碍物的检测//右障碍物的检测//液晶屏使能端//检测到铁片的外部中断INT0voiddelay(uintshijin)//100us(uinti;ucharj;for(i=0;i<shijin;i++);for(j=0;j<120;j++);}voiddelay50us(unsignedcharn)//50us(unsignedchari,j;for(i=n;i>0;i--)for(j=50;j>0;j--);}// 液晶屏幕的写数据函数和写命令函数voidwritedata(ucharcom)// 写数据函数(RS=0;RW=1;do(P0=0XFF;E=1;E=0;}while(tdata&0x80);(RS=1;RW=0;P0=com;E=1;delay(2);E=0;}}voidwritecode(ucharcmd)// 写命令函数(RW=1;RS=0;do(P0=0xff;E=1;tdata=P0;E=0;}while(tdata&0x80);(RW=0;P0=cmd;E=1;delay(2);E=0;}}// 行使方式的定义voidHead(void) 〃前进(L1=1;L2=0;R1=1;R2=0;}voidTurn_right(void)〃右转(L1=1;L2=0;R1=0;R2=0;}voidTurn_left(void)〃左转(L1=0;L2=0;R1=1;R2=0;}voidStop(void) 〃停车(L1=0;L2=0;R1=0;R2=0;}voidBack(void)(L1=0;L2=1;R1=0;R2=1;}寻线子程序voidFollow_Line(void)(if(LineL==0&&LineR==0)Stop();elseif(LineL==0)Turn_right();elseif(LineR==0)Turn_left();elseHead();}// 寻找光源voidSearch_Light(void)(while(1)(if(LightL==0)(Turn_right();delay50us(1);}elseif(LightR==0)(Turn_left();delay50us(1);}elseif(LightM==0)(Head();delay50us(1);}else(Stop();}}}// 躲避障碍物的程序voidAvoid(void)if(ObstacleR==0&&ObstacleL==0)(Back();delay50us(5);Turn_right();delay50us(5);}elseif(ObstacleR==0&&ObstacleL!=0)(Turn_left();delay50us(5);}elseif(ObstacleR!=0&&ObstacleL==0)(Turn_right();delay50us(5);}else(Head();delay50us(5);}Iron_Disp(ucharn)(switch(n)// 检测到铁片时的显示记录函数(case1:writecode(0x01);writedata(0xcc);writedata(0xfa);writedata(0xc6);writedata(0xac);writedata(0xca);writedata(0xfd);writedata(0xa1);writedata(0xc3);writedata(0xa3);writedata(0xb1);break;//铁片数：1case2:writecode(0x01);writedata(0xcc);writedata(0xfa);writedata(0xc6);writedata(0xac);writedata(0xca);writedata(0xfd);writedata(0xa1);writedata(0xc3);;writedata(0xa3);writedata(0xb2);break;case3:writecode(0x01);writedata(0xcc);writedata(0xfa);writedata(0xc6);writedata(0xac);writedata(0xca);writedata(0xfd);writedata(0xa1);writedata(0xc3);;writedata(0xa3);writedata(0xb3);break;case4:writecode(0x01);writedata(0xcc);writedata(0xfa);writedata(0xc6);writedata(0xac);writedata(0xca);writedata(0xfd);writedata(0xa1);writedata(0xc3);;writedata(0xa3);writedata(0xb4);break;case5:writecode(0x01);writedata(0xcc);writedata(0xfa);writedata(0xc6);writedata(0xac);writedata(0xca);writedata(0xfd);writedata(0xa1);writedata(0xc3);;writedata(0xa3);writedata(0xb5);break;}}Num_Disp(charn)(switch(n)(case0:writedata(0xa3);writedata(0xb0);break;case1:writedata(0xa3);writedata(0xb1);break;case2:writedata(0xa3);writedata(0xb2);break;case3:writedata(0xa3);writedata(0xb3);break;case4:writedata(0xa3);writedata(0xb4);break;case5:writedata(0xa3);writedata(0xb5);break;case6:writedata(0xa3);writedata(0xb6);break;case7:writedata(0xa3);writedata(0xb7);break;case8:writedata(0xa3);writedata(0xb8);break;case9:writedata(0xa3);writedata(0xb9);break;}}// 主函数voidmain(void)(writecode(0x01);//对液晶屏的初始化delay(200);writecode(0x30);writecode(0x0c);writedata(0xcb);writedata(0xc9);writedata(0xfa);writedata(0xd7);writedata(0xd5);writedata(0xb9);writedata(0xc5);writedata(0xcb);writedata(0xad);writedata(0xce);writedata(0xde);writedata(0xcb);writedata(0xc0);writedata(0xa1);writedata(0xa0);writedata(0xf4);writedata(0xc8);writedata(0xa1);writedata(0xb5);writedata(0xa5);writedata(0xd0);writedata(0xc5);writedata(0xd5);writedata(0xd6);writedata(0xba);writedata(0xb9);writedata(0xc7);writedata(0xe0);writedata(0xa1);writedata(0xa0);writedata(0xb4);writedata(0xd2);writedata(0xb4);writedata(0xd2);writedata(0xb5);writedata(0xc4);writedata(0xce);writedata(0xd2);writedata(0xc0);writedata(0xb4);writedata(0xc1);writedata(0xcb);while(Voice)();if(Voice==0)(TMOD=0xEA;〃用于T0计时，工作模式2；T1计数，工作模式2；TH0=0x06; //每250us中断一次TL0=0x06;TH1=0X00;TL1=0X00;EA=1; //开中断ET0=1; 〃允许TF0中断EX0=0; 〃允许INT0EX1=1;TR0=1; 〃启动关闭控制位TR1=1;while(1)(do(Search_Light();}while(LightL==0||LightR==0||LightM==0||ObstacleR==0||ObstacleL==0);do(Search_Light();}while(LightL==0||LightR==0||LightM==0);do(Avoid();}while(ObstacleR==0||ObstacleL==0);}}}// 中断函数01,输出pwm信号voidPwm1()interrupt1(unsignedintij;Enable=0;for(ij=4;ij>0;ij--);Enable=1;time_1++;if(time1==4000)(time++;time1=0;

//外部中断//外部中断INT0/*voidIroner()interrupt2(// 判断是否检测到铁片intii;intjj;if(R<=5)(Stop();switch(R);delay50us(8000);R++;for(ii;ii<600;ii--)(for(jj;jj<600;jj--)(Follow_Line();}}}}*/

voidTimer()interrupt3(time_1++;if(time_1==4000)(time++;time_1=0;}}// 外部中断INT0voidMission_End()interrupt0(Stop();journey=(TH1*16+TL1)*27;//路程journey1二journey/1000;journey2=(journey/100)%10;journey3=(journey/10)%10;journey4=journey%1000;time1=time/100;〃时间time2=(time/10)%10;time3=time%100;speed二journey/time;writecode(0x01);/*writedata(0xc8);//任wri