1 簡介

Hi，大家好，這里是丹成學(xué)長，今天向大家介紹一個(gè) 單片機(jī)項(xiàng)目

基于單片機(jī)的智能小車

大家可用于 課程設(shè)計(jì) 或 畢業(yè)設(shè)計(jì)

技術(shù)解答、畢設(shè)幫助、開題指導(dǎo)print("Q 746876041") 

2 緒論

2.1 課題背景與目的

智能化作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的新趨勢， 是今后的電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。智能化設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)運(yùn)作， 不需要人為的管理， 可應(yīng)用于科學(xué)勘探、 環(huán)境監(jiān)測、 智能家居等方面。 基于單片機(jī)的智能小車控制就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)避障智能模型車系統(tǒng)， 通過紅外傳感器采集路況信息， 通過對檢測信息的分析， 自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)向， 改變行駛路徑， 繞過障礙物， 從而實(shí)現(xiàn)車穩(wěn)定避障。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)學(xué)長采用直流減速電機(jī)， 電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片L298N進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制， 主控芯片為STC89C52， 測距部分采用超聲波模塊， 控制器采用24L01無線電通信模塊， 自動(dòng)避障部分采用紅外收發(fā)模塊。

這個(gè)設(shè)計(jì)雖然只是學(xué)長的一個(gè)演示模型， 但是具有充分的科學(xué)性和實(shí)用性。 首先我們根據(jù)交通路面的復(fù)雜情況， 按照適當(dāng)?shù)谋壤谱鞒鲆粋€(gè)路況模型， 包括彎道、直道以及路面上設(shè)置的障礙物等。 在彎、 直道上， 小車沿著預(yù)定軌道自由行使，當(dāng)小車遇到障礙物時(shí)， 脈沖調(diào)制的紅外線傳感器將檢測到的信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)控制小車自動(dòng)避開障礙物。 由無線模塊控制小車進(jìn)行倒車、 前進(jìn)、 左轉(zhuǎn)、 右轉(zhuǎn)等動(dòng)作。

3.1 設(shè)計(jì)方案

3.1.1 小車遙控部分

方案一

小車的無線通信模塊采用紅外遙控， 紅外收發(fā)遙控是目前大部份遙控小車采用的遙控手段， 紅外遙控具有代碼簡單， 操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。 如圖為紅外遙控模塊實(shí)物圖。

方案二

小車的通信模塊采用無線電 NRF24L01 模塊， NRF24L01 是一款工作在 2. 4~2. 5GHz， 世界通用 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。 無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、 增強(qiáng)型 SchockburstTM 模式控制器、 功率放大器、 晶體振蕩器、 調(diào)制器、 解調(diào)器。 輸出功率、 頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過 SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。如下圖為 NRF24L01 無線模塊實(shí)物圖。

3.1.2 小車驅(qū)動(dòng)部分

方案一

小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用自己搭建的 9012 三極管電路來實(shí)行小車的驅(qū)動(dòng)， 9012 三極管電路具有電路簡單， 操作方便的等特點(diǎn)。

方案二

小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用 L298N 芯片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊， 該模塊具有較大的驅(qū)動(dòng)帶載能力， 驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs： +5V~+35V， 并且另外自帶了 5V、 3V 的輸出端口。

方案論證

本設(shè)計(jì)為 4 輪驅(qū)動(dòng)的小車， 對于小車驅(qū)動(dòng)部分要求能夠有較大的帯載能力， 并且在小車的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中， 需要不同的輸出電壓來提供給小車的各個(gè)模塊。 因此綜上所述采用方案二， 小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分使用 L298N 芯片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本設(shè)計(jì)主要分為兩部分： 遙控部分和小車部分。 遙控部分主要由電源電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)， 無線電模塊組成， 遙控部分的系統(tǒng)框圖如圖所示。

小車部分由電源電路， 單片機(jī)最小系統(tǒng)， 顯示電路， 無線電木塊， 報(bào)警電路，超聲波電路等電路模塊組成， 小車部分的系統(tǒng)框圖如圖所示。

3.3 主要設(shè)計(jì)流程

注意這里學(xué)長設(shè)計(jì)的是藍(lán)牙通信方式的小車

3.3.1 材料

1.4wd小車一臺(tái)，包含馬達(dá)，兩個(gè)底盤，和螺絲等（要自己組裝）

L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊兩個(gè)，用來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，方向，停止與否。

51單片機(jī)最小系統(tǒng)板一個(gè)和STC89C52RC芯片一個(gè)

HC-05藍(lán)牙模塊一個(gè)（藍(lán)牙遙控)和usb轉(zhuǎn)TTL轉(zhuǎn)接模塊一個(gè)（用于設(shè)置和調(diào)試藍(lán)牙模塊)

路紅外循跡模塊（黑白循跡)

8650電池四個(gè)和18650電池盒和杜邦線若干。

3.3.2 組裝

• 1.先把四個(gè)馬達(dá)和車輪裝在一起，組裝成一個(gè)小車框架。

• 2.L298N電機(jī)的接線
  

一個(gè)L298N有四個(gè)輸出口(out1,out2,out3,out4）接馬達(dá)，每兩個(gè)輸出口控制一個(gè)馬達(dá)，因此可以控制兩個(gè)馬達(dá)，12v接口接電源正極，5v接口是給最小系統(tǒng)板供電，所以5v接系統(tǒng)板5v口。

四個(gè)IO輸入口（in1,in2,in3,in4）通過芯片控制輸出口。兩個(gè)使能端口（A,B)，只有高電平時(shí)電機(jī)才有有效，低電平時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。因?yàn)橛袃蓚€(gè)電機(jī)只有一個(gè)供電源所以兩個(gè)電機(jī)要并聯(lián)連接在一起。

下面是電機(jī)的控制表，當(dāng)使能端位低電平(0)時(shí)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)輸出口為（00或11）時(shí)處于制動(dòng)狀態(tài)，阻止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

L298N無效，無法驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的原因(1.電壓不夠，起碼要7v以上。2.使能端沒有處于高電平狀態(tài) 。3.L298N或馬達(dá)壞了).

藍(lán)牙的接線

藍(lán)牙接在最小系統(tǒng)板，藍(lán)牙的TXD(發(fā)送口)口接系統(tǒng)板的RXD(接收口)口,RXD口接TXD口也就是交叉連接，發(fā)送口對接收口。

在接在系統(tǒng)板之前，要對藍(lán)牙進(jìn)行一些設(shè)置（名稱，密碼，波特率)，這時(shí)就要用到usb轉(zhuǎn)TTL模塊。

接在電腦上，打開串口調(diào)試助手（軟件在后面的鏈接）,進(jìn)入AT模式 (進(jìn)入方法，藍(lán)牙模塊上面有個(gè)按鈕，在usb口插入電腦前，長按不放，插入電腦即可，如果看到藍(lán)牙模塊上的燈在快速閃爍，說明已經(jīng)進(jìn)入AT模式，慢閃是工作模式）。

紅外的接線

紅外模塊的接線很簡單，按照引腳上的說明，一一對應(yīng)接在系統(tǒng)板上即可。

3.4 軟件部分

3.4.1 遙控部分主程序流程

遙控部分主程序流程圖如圖所示。 程序從主函數(shù)開始執(zhí)行， 無線藍(lán)牙模塊初始化， 同時(shí)在主函數(shù)中定義單片機(jī)口對應(yīng)的按鍵按下時(shí)所發(fā)出的函數(shù)值。接下來判斷是否有按鍵按下， 如果有按鍵按下， 則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對應(yīng)的函數(shù)值，接著判斷是否又有按鍵按下。 如果未發(fā)現(xiàn)按鍵按下則在主函數(shù)中循環(huán)判斷是否有按鍵按下。

3.4.2 小車部分主程序流程圖

小車部分主程序流程圖如圖所示。

程序從主函數(shù)開始執(zhí)行， 藍(lán)牙無線模塊初始化， 液晶顯示模塊初始化， 藍(lán)牙無線電模塊初始化， 超聲波模塊初始化。

各個(gè)模塊初始化完畢后， 單片機(jī)判斷是否接受到了信號(hào)， 如果接收到信號(hào)，則判斷相應(yīng)的按鍵值， 如果沒有接收到按鍵值則返回繼續(xù)判斷是否接受到信號(hào)。接收到信號(hào)后， 小車開始執(zhí)行鍵值對應(yīng)的相應(yīng)的命令。 而超聲波測距， 并在液晶上顯示相應(yīng)距離， 危險(xiǎn)距離報(bào)警都是貫穿在整個(gè) while（1） 的語句中的。

3.5 實(shí)現(xiàn)效果

3.5.1 手機(jī)控制軟件

3.5.2 小車部分效果

3.6 部分相關(guān)代碼

/************************************************  作者：丹成學(xué)長，Q746876041************************************************/#include#includesbit LEA=P1^0;//左邊輪的使能端Asbit LEB=P1^1;//左邊輪的使能端B//左前輪sbit LIN1=P1^2;//sbit LIN2=P1^3;////左后輪sbit LIN3=P1^4;sbit LIN4=P1^5;sbit REA=P3^2;//右邊輪使能端Asbit REB=P3^3;//右邊輪使能端B//右前輪sbit RIN1=P3^4;sbit RIN2=P3^5;//右后輪sbit RIN3=P3^6;sbit RIN4=P3^7;//方向控制void delay(int time);//延時(shí)函數(shù)void forward();//前進(jìn)void back();//后退void stop();//停止void start();//啟動(dòng)void turnLeft();//左轉(zhuǎn)void turnRight();//右轉(zhuǎn)//藍(lán)牙模塊//定時(shí)器1用作串口發(fā)生器，用于與藍(lán)牙通信void time1Init();//定時(shí)器1的初始化void processMsg();//處理藍(lán)牙接收到的信息//紅外模塊//從右到左//in1是最右邊的紅外燈sbit in1=P2^0;sbit in2=P2^1;sbit in3=P2^2;sbit in4=P2^3;int isTrace=0;//是否開啟循跡功能void trace();//紅外循跡//PWM調(diào)速//通過控制使能端高低電平輸出的時(shí)間從而控制速度int count=0; //用于計(jì)數(shù)int pwm=20;      //表示啟動(dòng)的時(shí)間，20表示啟動(dòng)20msvoid time0Init();//定時(shí)器0的初始化.                //用于控制高低電平的時(shí)間                //定時(shí)器比較準(zhǔn)確void go();//啟動(dòng) 使能端為高電平 1void pause();//停止    使能端為低電平 0void time0Fun();//定時(shí)器0的中斷函數(shù)int main(){    EA=1;//打開總中斷    time1Init();//定時(shí)器1初始化    time0Init();//定時(shí)器0初始化    start();//使車的方向一開始向前    while(1)    {        if(isTrace)            trace();        if(count>=100) //100ms一個(gè)周期            count=0;        if(count<pwm) //pwm表示啟動(dòng)的時(shí)間                      //pwm越大 速度越快            go();        else if(count>=pwm)            pause();    }    return 0;}void delay(int time)//延時(shí)函數(shù){    int i;    for(i=0;i<time;i++)    {        _nop_();//在晶振12M下                //一個(gè)nop函數(shù)延時(shí)1us    }}void forward()//前進(jìn){    //前進(jìn)，所有輪正轉(zhuǎn)    LIN1=0;    LIN2=1;    LIN3=0;    LIN4=1;    RIN1=0;    RIN2=1;    RIN3=0;    RIN4=1;}void back()//后退{      //前進(jìn)，所有輪反轉(zhuǎn)    LIN1=1;    LIN2=0;    LIN3=1;    LIN4=0;    RIN1=1;    RIN2=0;    RIN3=1;    RIN4=0;}void turnLeft()//左轉(zhuǎn){    //左轉(zhuǎn)  左邊的輪正轉(zhuǎn)，右邊輪反轉(zhuǎn)    LIN1=0;    LIN2=1;    LIN3=0;    LIN4=1;    RIN1=1;    RIN2=0;    RIN3=1;    RIN4=0;    delay(5000);//延時(shí)5ms 控制轉(zhuǎn)彎的角度}void turnRight()//右轉(zhuǎn){    //右轉(zhuǎn)，左邊輪反轉(zhuǎn)，右邊輪正轉(zhuǎn)    LIN1=1;    LIN2=0;    LIN3=1;    LIN4=0;    RIN1=1;    RIN2=0;    RIN3=1;    RIN4=0;    delay(5000);//延時(shí)5ms 控制轉(zhuǎn)彎的角度}void stop()//停止{    //停止，全部高電平或低電平    LIN1=0;    LIN2=0;    LIN3=0;    LIN4=0;    RIN1=0;    RIN2=0;    RIN3=0;    RIN4=0;}void start(){    forward();//一開始，前進(jìn)方向}//定時(shí)器1用作串口發(fā)生器，用于與藍(lán)牙通信void time1Init()//定時(shí)器1的初始化{    TMOD=0x20;//定時(shí)器1，工作模式2,8位自動(dòng)重裝模式    TH1=0xfd;//9600波特率，要與藍(lán)牙的一致    TL1=0xfd;    //串口通信方式1    SM0=0;    SM1=1;    PCON=0x00;//波特率不加倍    SCON=0x50;//工作方式一    REN=1;//允許接收    ES=1;//開啟串口中斷    TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)1}void processMsg() interrupt 4 //中斷4//處理藍(lán)牙接收到的信息{    char ch;    //等待接收完畢    while(!RI)//當(dāng)RI為0時(shí)沒有接收完畢        ;        //為1時(shí)接收完畢    //信息存存在sbuf中    ch=SBUF;//獲取接收的信息    switch(ch)    {        case "f":  //前進(jìn)            forward();            break;        case "b": //后退            back();            break;        case "l": //左轉(zhuǎn)            turnLeft();            break;        case "r": //右轉(zhuǎn)            turnRight();            break;        case "s":    //停止            stop();            break;        case "o":            start();            break;//啟動(dòng)        case "t": //開啟循跡功能            isTrace=1;            break;        case "1":  //一檔            pwm=20;            break;        case "2":  //二檔            pwm=60;            break;        case "3": //三檔            pwm=100;            break;        default:            break;    }}void trace()//紅外循跡{    //當(dāng)紅外遇到黑線時(shí)吸收紅外光，輸出高電平    //遇到白線時(shí)反射紅外，輸出低電平    int dir=0;//0表示直走                //1 代表左轉(zhuǎn)                //2 代表右轉(zhuǎn)    //0 0 0 0    if(in1==0&&in2==0&&in3==0&&in4==0)        dir=0;    //1 0 0 0    else if (in1==1&&in2==0&&in3==0&&in4==0)        dir=2;    //1 1 0 0    else if (in1==1&&in2==1&&in3==0&&in4==0)        dir=2;    //1 1 1 0    else if (in1==1&&in2==1&&in3==1&&in4==0)        dir=0;    //1 1 1 1    else if (in1==1&&in2==1&&in3==1&&in4==1)        dir=0;    //0 1 0 0    else if (in1==0&&in2==1&&in3==0&&in4==0)        dir=2;    //0 1 1 0    else if (in1==0&&in2==1&&in3==1&&in4==0)        dir=0;    //0 1 1 1    else if (in1==0&&in2==1&&in3==1&&in4==1)        dir=1;    //0 0 1 0    else if (in1==0&&in2==0&&in3==1&&in4==0)        dir=1;    //0 0 1 1    else if (in1==0&&in2==0&&in3==1&&in4==1)        dir=1;    //1 0 1 0    else if (in1==1&&in2==0&&in3==1&&in4==0)        dir=1;    //1 1 1 0    else if (in1==1&&in2==1&&in3==1&&in4==0)        dir=2;    //1 0 1 1    else if (in1==1&&in2==0&&in3==1&&in4==1)        dir=0;    //1 0 0 1    else if (in1==1&&in2==0&&in3==0&&in4==1)        dir=0;    //0 0 0 1    else if (in1==0&&in2==0&&in3==0&&in4==1)        dir=1;    //1 1 0 1    else if (in1==1&&in2==1&&in3==0&&in4==1)        dir=0;    switch(dir)    {        case 0:            forward();            break;        case 1:            turnLeft();            break;        case 2:            turnRight();            break;    }}void time0Init()//定時(shí)器0的初始化.                //用于控制高低電平的時(shí)間                //定時(shí)器比較準(zhǔn)確{    TMOD|=0x01;//工作方式一                //用或運(yùn)算是為了不改變                //定時(shí)器1對應(yīng)位的值。    TH0=0xfc;    TL0=0x66;  //定時(shí)1ms    ET0=1;//開啟定時(shí)器0的中斷    TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)器0}void go()//啟動(dòng) 使能端為高電平 1{    LEA=1;    LEB=1;    REA=1;    REB=1;}void pause()//停止    使能端為低電平 0{    LEA=0;    LEB=0;    REA=0;    REB=0;}void time0Fun() interrupt 1{    TH0=0xfc;    TL0=0x66;    //1ms 中斷一次，count加一    count++;}/*******************************************************************篇幅有限，只展示部分代碼作者：丹成學(xué)長，Q746876041********************************************************************/

4 最后

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