智能循迹小车设计之欧阳体创编.docx

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智能循迹小车设计之欧阳体创编

智能循迹/避障小车研究

时间：

2021.02.03

创作：

欧阳体

工作报告

一、智能循迹小车程序结构框图

二、Proteus仿真图

三、软件程序设计

一、智能循迹小车程序结构框图

经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了解，

一般有三个模块：

1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯；

2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理；

3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。

N

Y

N

Y

二、Proteus仿真图

我用Proteus大概地仿真了小车的运行状态。

图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N芯片来驱动步进电机。

用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0,P1_1,P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。

同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。

P1_3口则用于检测小车是否到达终点。

1、小车驱动模块：

使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。

2、小车循迹模块：

左边为三个单刀双制开关模拟小车循迹使用的红外对管的输出信号，经一个与门和三极管开关送至P3_3口，有P1_4口定时响应中断程序。

又经或门送至P1_3口（图因找不到或门，所以用7411和7404代替），检测小车是否到达终点.

3、避障模块：

（用一个开关代替车头红外对管的输出信号）

4、仿真结果：

根据两个步进电机的转动情况，小车可以按照预先设计好的程序进行循迹（转弯，直走），避障处理，最后停止前进。

三、软件程序设计

#include

#defineucharunsignedchar

sbitP1_2=P1^2;//P1口的低三位作为小车循迹的三个红外对管与单片机的信号接口

sbitP1_0=P1^0;

sbitP1_1=P1^1;

sbitP1_3=P1^3;//三个循迹的红外对管输出口经或门后的结果与P1_3接，用于实时检测

sbitP1_7=P1^7;//控制两个二相四线步进电机的启动与停止

sbitP1_6=P1^6;

sbitP1_4=P1^4;//为循迹中断所用的定时/计数器0输出口

uchari,j,ms;

uchardianji[]={0x11,0x22,0x44,0x88};//电机的转动使小车前进

ucharback[]={0x88,0x44,0x22,0x11};//电机的转动使小车后退

voiddelay（intz）//延时程序

{

intx,y;

for（x=0;x

for（y=0;y<500;y++）;

}

voidgoahead（）//小车前进程序，一个循环使小车的车轮转动一周

{

P1_6=1;

P1_7=1;

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=dianji[i];

delay（50）;

}

}

voidturnleft（）//小车左转程序，小车采用两个步进电机驱动，分别控制小车左右

{两个车轮的转动。

小车左转时，左边的电机停止转动，右边的电机

P1_6=0;仍然转动，即实现小车的左转动作；反之则是小车的右转动作

P1_7=1;

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=dianji[i];

delay（50）;

}

}

voidturnright（）//小车右转程序

{

P1_6=1;

P1_7=0;

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=dianji[i];

delay（50）;

}

}

voidqianjin（）//小车前进程序，此程序是为小车遇到障碍时进行躲避处理时小车前

{进程序，一个循环小车的车轮转动三周

P1_6=1;

P1_7=1;

for（j=0;j<3;j++）

{

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=dianji[i];

delay（50）;

}

}

}

voidgoback（）//小车后退程序，此程序也是小车避障环节中的为小车后退的程序，

{一个循环，小车的车轮向后转动三周

P1_6=1;

P1_7=1;

for（j=0;j<3;j++）

{

for（i=0;i<4;i++）

{

P2=back[i];

delay（50）;

}

}

}

voidmain（void）//主程序

{

TMOD=0x01;//为循迹中断时，设置了一个定时/计数器0，使得循迹中断会定时被响应

TH0=（65536-50000）/256;//设置定时/计数器的初值

TL0=（65536-50000）%256;

TR0=1;//开启定时/计数器0

IE=0x87;//打开T0，INT0，INT1的中断

IT0=1;//两个外部中断的中断触发方式

IT1=1;

P1_4=0;//设定初值

ms=0;

while（P1_3）//场地为白纸黑线，红外对管发射接收后，若为黑色则向单片机输出低电

{平，若为白色则输出高电平。

三个红外对管接一个或门后到P1_3口，只

goahead（）;要有一个对管检测到白线，小车就一直向前走。

场地的终点为一条与循

}迹线路相垂直的黑线，若三个对管都检测到黑线，即输出都为低电平，

P1_6=0;此时跳出循环，关闭两个步进电机，小车停止运行。

P1_7=0;

}

voidtime0（）interrupt0//避障中断处理程序。

在小车车头安装一个或是两个红外对

{管，用于检测循迹轨道上的障碍物。

若有障碍物出现则红外

P1_6=0;对管向单片机的P3_2口输出低电平，做出相应处理。

P1_7=0;//先关闭两个步进电机，使其正转与反转之间有一个缓冲时间

goback（）;//后退，左转，前进，右转，前进，右转，直走

turnleft（）;

qianjin（）;

turnright（）;

qianjin（）;

turnright（）;

goahead（）;

}

voidtt_0（）interrupt2//循迹中断程序。

由于安装在小车下面的三个红外对管会长时间地保持一个电平不变，若直接将此信号经与门连接到P3_3口时，中断程序只执行一次便不再继续响应，所以我加了一个三极管开关。

这样隔一段时间三极管导通，将信号传送到P3_3口。

由定时器设定每100ms导通三极管一次，将三个用于循迹的对管的输出经或门后送到P3_3口。

{

if（P1_0==0&&P1_2==1）//若左边红外管输出为低电平，右边的为高电平，则左转

turnleft（）;

if（P1_0==1&&P1_2==0）//若左边红外管输出为高电平，右边的为低电平，则右转

turnright（）;

if（P1_0==0&&P1_1==0&&P1_2==0）//若三个都为低电平，则关闭步进电机，小车停止

{

P1_6=0;

P1_7=0;

}

}

voidtime_0（）interrupt1//定时100ms，P1_4口反相

{

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;

ms++;

if（ms>=2）

{

P1_4=!

P1_4;

ms=0;

}

}

时间：

2021.02.03

创作：

欧阳体