寻线机器人Word格式文档下载.docx

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STC12C5A16S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8-12倍。

如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。

它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。

但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

内部集成MAX810专用集成电路，针对电机控制、强干扰场合。

40引脚双列直插封装（DIP）形式，内部由CPU，8KB的ROM，1280B的RAM，2个16b的定时/计数器TO和T1，4个8B的I/O端I：

IP0，P1，P2，P3，2路PWM,8路10位A/D以及全双功串行通信口等组成。

使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。

图2.0

电机控制部分

电机的控制部分采用直流H桥集成功放电路直流H桥功放电路是用于控制直流电机双向运动的基本电路，该电路使电机在单电源供电下可以双向运转。

该控制模块主要采用L298N驱动芯片，该芯片内部集成有两个桥式电路所组成的电机驱动电路，是驱动二相和四相步进电机的专用芯片，我们利用它内部的桥式电路来驱动直流电机。

L298N驱动芯片的内部结构如图2.1所示。

图2.1

每一组PWM波用来控制一个电机的速度。

每一组PWM波用来控制一个电机的速度，而另外两个I/O口可以控制电机的正反转，控制比较简单，电路也很简单，一个芯片内包含有8个功率管，这样简化了电路的复杂性，如图2.2所示IN1、IN2控制第一个电机的方向，ENA输入的PWM控制第一个电机的速度；

IN3、IN4控制第二个电机的方向，ENB输入的PWM控制第二个电机的速度。

电机采用两个直流电机，工作电压高于5V，左右各一个电机，控制小车的转向。

并用TLP521-2光耦把该模块和主控制器隔离，避免了干扰。

图2.2

寻线控制模块

寻线模块主要用了TCRT5000反射式红外发射－接收器，由红外发射头和光敏三极管组成。

电路原理如图2.4所示直接用直流电压对发射管进行供电。

由于黑色物体和白色物体的反射系数不同，调节红外对管和北侧物体的距离，使光敏三极管只能接收到白色物体反射回来的光束。

而对于黑色物体，由于反射系数小，几乎所有的光线都会被黑色物体吸收，所反射回来的光束很弱，则光敏三极管将无法接收到足够的反射光。

当检测物为黑色时，红外对管发射的光几乎被黑色物体吸收，光敏三极管没有接收到足够的光线将无法导通，则TCRT5000输出为高电平，并将信号送到比较器中进行比较，则比较器输出高电平，发光二极管不亮，最后OUT输出为高电平；

当检测为白色物体时，红外对管发射的光束被反射回来，光敏三极管接收到足够光束而导通，则TCRT5000输出为低电平，并送到比较器中进行比较，比较器输出低电平，发光二极管亮，最后输出低电平。

图2.4

里程计算电路

计里程模块主要采用对射式红外传感器。

原理与电路图和寻线时用的电路图一样。

安装时在小车传动齿轮上刻出四个孔，并在齿轮两侧固定相对的红外发射、接收器件。

在过孔处接收器可以接收到信号。

从而轮子转动时可以产生连续脉冲信号，通过对脉冲的计数，可以计算出小车轮子运行圈数，只要用尺子测出轮子的周长，则可计算出小车运行的路程。

智能小车的着轮直径为Φ=3.5cm，则周长L=Φπ=11.0cm，大齿轮与小齿轮组的比值为1:

2,传感器检测小齿轮的转的圈数N。

则用单片机可以计算出小车行驶的路程S=11N/8cm，并在液晶上显示出来。

.金属探测电路

金属探测部分电路主要是利用电感与电容组成的震荡电路，震荡器即是由缠绕在铁氧体磁芯上的线圈构成的LC震荡电路。

震荡器通过传感器的感应面，在其前方产生一个高频交变的电磁场。

当外界的金属性导电物体接近这一磁场，并到达感应区时，在金属物体内产生涡流效应，从而导致LC震荡电路震荡减弱，振幅变小，即称之为阻尼现象。

这一震荡的变化，即被开关的后置电路放大处理并转换为一确定的输出信号，触发开关并驱动控制器件，从而做非接触式目标检测。

电路原理如图2.5所示。

工作原理：

反相器集成ICA与外围的电感和电容构成了一个电容三点式振荡器，振荡频率主要由电感L，电容器C16、C13、C15决定。

调节电位器R13可使电路处在刚刚起振状态下。

微小的振荡信号通过由ICB和R31组成的放大电路进行放大。

再经二极管VD整流，电容器C14滤波，最后经过反相器ICC和ICD进行放大和整形。

在ICD和ICE的输出端得到两路反相的输出信号。

在金属探测器的探头电感L没有接近金属物体时，电路正常起振，振荡信号通过反相器ICB放大及整流滤波，在反相器ICC的输入端形成一个负电压，使ICC的输出端为高电平，反相器ICD的输出端为低电平，ICE的输出端为高电平，发光二极管发光，有利于控制器拾取该信号。

当有金属物体接近时，电感L的Q值下降，使电路停振。

由于反相器ICC的输入端通过电阻R33上拉到Vcc，所以ICC的输出端为低电平，ICD、ICE输出端分别为高电平和低电平，发光二极管不发光。

此电路的特点是：

使用六个反相器，用一片CD4069就能满足需求，电路简单。

功耗低，没有磨损，探测高度达到10mm，不会产生误动作；

无接触，因而可免于保养；

使用低电压5V输入，则输出为高低电平，可直接供单片机使用，方便MCU处理控制。

图2.5

.声光报警模块

由于要求小车在规定的地点发出声光报警，则根据需要电路采用了高亮度LED和蜂鸣器，如图2.6所示，当输入高电平时，发光二极管亮，同时NPN三极管导通，蜂鸣器工作；

当输入为低电平时，发光二极管熄灭，NPN三极管截止，蜂鸣器不工作。

若给该模块通入高低变化的电平，则蜂鸣器将发出“滴，滴……”的声音，则实现报警功能。

图2.6

.显示模块

由于智能小车显示的内容比较多，包括运行时间、状态信息、路程、探测的铁块数目等，若用一般的数码管显示达不到显示的要求，因此采用LCD1602液晶显示。

LCD1602是一种点阵字符型液晶显示模块，显示两行16个字符共32个字符，又可以显示简单的图形。

字符的点阵为5x8,是一种很常用的小型液晶显示模块，以其微功耗、体积小、重量轻、超薄型等诸多其他显示器件所无法比拟的优点，在袖珍仪表和低功耗系统中得到了广泛的运用。

LCD1602外围电路如图2.7所示。

图2.7

四．软件部分

/*****************************************************************

***************本设计使用STC12C5A08S2单片机为主控制器*************

Project:

智能小车

Date:

2009-11-20

Author:

李爽

Company:

重庆工业职业技术学院

Comments:

Chiptype:

STC12C5A08S2L

Programtype:

Thesis

Clockfrequency:

11.0592MHz

Memorymodel:

8K

ExternalSRAMsize:

0

Cyclestyle:

1T

DataStacksize:

1280

*****************************************************/

#include<

stc12c5a60s2.h>

intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineXUNJIP3&

0xf8

sbitSPEAKER=P2^3;

sbitCCAP00L=P1^3;

sbitCCAP11L=P1^4;

sbitIN1=P1^0;

sbitIN2=P1^1;

sbitIN3=P1^6;

sbitIN4=P1^7;

sbitRS=P2^7;

sbitRW=P2^6;

sbitEN=P2^5;

sbitRUN=P2^4;

sbitSTOP=P2^2;

sbitNUM=P2^1;

/*************************全局变量声明*************************

***************************************************************/

uchardisbuf[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

ucharcodelcd1602_data[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,

0x37,0x38,0x39,0x3a};

//lcd1602显示代码

ucharcount=0,counts=0;

ucharseconds=0,minutes=0;

uintsum=0,sum1=0;

//定义计里程字符变量

ucharnum=0;

//定义探测的铁块数目变量

ucharcount1=0,count2=0;

ucharx1,x2;

/*************************************************************/

/***********************函数声明******************************/

voidXUNJI_RUN（）;

voidNUM_RUN（）;

voidSTOP_RUN（）;

voidFRONT_RUN（）;

voidBACK_RUN（）;

voidLEFT_RUN（）;

voidRIGHT_RUN（）;

voidCIRCLE_RUN（）;

voidSPEED_RUN（ucharm,ucharn）;

voidlcd1602_display1（ucharstring[],ucharm,ucharn）;

//lcd1602显示字符串函数

voidlcd1602_display2（ucharx,uchary,ucharz）;

//lcd1602显示数字变量函数

/**************************************************************/

voiddelay5ms（uintx）//延时5ms函数

{

unsignedchara,b;

while（x--）

{

for（b=15;

b>

0;

b--）

for（a=152;

a>

a--）;

}

}

voidshort_delay（uintx）//延时20us函数

unsignedchara,b,c;

for（b=1;

for（a=10;

a--）

for（c=x;

c>

c--）;

/****检测金属传感器计算探测金属的数目*****

*****************NUM_RUN（）****************/

voidNUM_RUN（）

{

uchari=100;

if（NUM==0）//判断是否NUM=0

{

short_delay（100）;

if（NUM==0）

{

num++;

disbuf[9]=num/10;

disbuf[8]=num%10;

TR0=0;

STOP_RUN（）;

lcd1602_display1（"

STOP!

"

0,10）;

while（i--）//启动报警并延时5s=5000ms

{

STOP=1;

SPEAKER=~SPEAKER;

delay5ms（10）;

//延时50ms

}

FRONT_RUN（）;

//5S停止后启动运行

SPEED_RUN（15,15）;

TR0=1;

delay5ms（200）;

}

/************lcd1602显示模块**************

*************lcd160_display***************/

voidwritecommand（uchardictate）//写指令到LCD_1602

short_delay（50）;

EN=1;

RS=0;

RW=0;

P0=dictate;

EN=0;

voidwritedata（ucharddata）//写数据到lcd1602

RS=1;

P0=ddata;

voidINIT_LCD1602（）//初始化lcd1602函数

writecommand（0x38）;

_nop_（）;

writecommand（0x06）;

writecommand（0x0c）;

writecommand（0x01）;

voidlcd1602_display1（ucharstring[],ucharm,ucharn）//lcd1602显示字符串函数

uchara;

writecommand（0x40*m+0x80+n）;

while（string[a]!

='

\0'

）

writedata（string[a]）;

a++;

}

a=0;

voidlcd1602_display2（ucharx,uchary,ucharz）//lcd1602显示数字变量函数

writecommand（0xc0+x）;

//探测到的铁块数目显示

writedata（lcd1602_data[disbuf[9]]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[8]]）;

writecommand（0xc0+y）;

//计里程显示

writedata（lcd1602_data[disbuf[7]]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[6]]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[5]]）;

writecommand（0x80+z）;

//运行时间显示

writedata（lcd1602_data[disbuf[4]]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[3]]）;

writedata（lcd1602_data[10]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[1]]）;

writedata（lcd1602_data[disbuf[0]]）;

/*******************电机方向控制函数***********************

*********************f0为左PWM频率*************************

*********************f1为右PWM频率*************************/

voidSTOP_RUN（）//停止函数

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

STOP=1;

RUN=0;

voidFRONT_RUN（）//f0=f1;

前进函数;

f0>

f1则为右转；

f0<

f1则为左转

IN1=1;

IN3=1;

STOP=0;

RUN=1;

voidBACK_RUN（）//后退函数

IN2=1;

IN4=1;

lcd1602_display1（"

BACK!

voidLEFT_RUN（）//左急转调整函数

LADJ"

voidRIGHT_RUN（）//右急转调整函数

RADJ"

voidCIRCLE_RUN（）//原地打转函数寻线

CIRCLE!

"

/*********************速度控制函数********************

***********************SPEED-RUN（）********************/

voidSPEED_RUN（ucharm,ucharn）//调节PWM的频率，从而控制电机运行速度

x1=m;

x2=n;

/*********************寻线控制函数**********************

***********************XUNJI_RUN（）**********************/

voidXUNJI_RUN（）//寻线函数

switch（XUNJI）

case0x00:

STOP_RUN（）;

//停止

delay5ms（50）;

//延时防止误动作

TR1=0;

TR0=0;

P1=0x00;

while

（1）

{

STOP=1;

RUN=0;

break;

case0x70:

FRONT_RUN（）;

//前进f0=f1时为前进

SPEED_RUN（85,80）;

lcd1602_display1（"

FRONT!

case0x20:

case0x40:

//左

SPEED_RUN（90,80）;

case0x10:

//右

SPEED_RUN（80,90）;

case0x60:

//左转

//f0<

SPEED_RUN（90,70）;

LEFT!

case0x30:

//右转

//f0>

f1则为右转

SPEED_RUN（70,90）;

RIGHT!

case0xe0:

//左快转

STOP_RUN（）;

LEFT_RUN（）;

delay5ms（100）;

SPEED_RUN（60,90）;

case0xc0:

STOP