循跡車培訓資料,循跡車C程序,循跡車電路圖要點

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1、- 1 -循跡車比賽培訓資料- 2 -目錄1.前言- - 12.軟件以及C語言基礎-13.單片機系統(tǒng)- -4.循跡原理- -5.軟件控制- -6.紅外探頭的安裝- -7.電機驅(qū)動電路 -8.舵機控制 -9.程序調(diào)試-、戶 、.前言西安工業(yè)大學電子信息工程學院科學技術(shù)協(xié)會是一個以實踐為主要方法， 以科學技術(shù)為指導的旨在于鍛煉在校對于電子制作、電子設計以及各類電子大賽活動等有熱情的同學。電信科協(xié)會為廣大同學們提供了一個開放、友誼、互助的平臺，通過在每一學期的活動來達到鍛煉自我的作用。同時電信科協(xié)在此向西安工業(yè)大學的每一位同學發(fā)出邀請，只要你熱愛電子、熱愛集體、同時還擁有堅強的毅力，我們歡迎你的加入

2、。我們的聯(lián)系地點：西安工業(yè)大學未央校區(qū)教 E206、軟件以及C語百基礎- 3 -、首先當然是運行 KEIL軟件，接著按下面的步驟建立您的第一個項目:(1)點擊Project 菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的New Project ,如圖1-2 。接著彈出一個標準 Windows文件對話窗口，如圖1-3。在“文件名”中輸入您的第一個 C程序項 目名稱，這里我們用“ test ”?！氨４妗焙蟮奈募U展名為 uv2 ,這是KEIL uVision2 項 目文件擴展名，以后能直接點擊此文件以打開先前做的項目。感 pVision2Fie Edit View Project 即bug Peripherals

3、 Tools 5VC5 !Import pjVisionl Project,.Open ProjectQ 口號已 ProjectHe Extension?! Books and Environmenttarget句 Groups Files,Select device for T5rget,圖 1-2 New Project 菜單圖1-3文件窗口(2)選擇所要的單片機， 這里選擇常用的 Ateml公司的AT89c51。而且本單片機 c語言 教程里的大部分程序都是基于此芯片的，此時屏幕如圖1-4所示。AT89c51有什么功能、特點呢？看圖中右邊有簡單的介紹。完成上面步驟后，就可以進行程序的編寫了

4、。yew Project.,.- 4 -2J為 曲Vendor: A tn elDtvict； AT&9C51 Vtt & ynktr 051）】我共我 of B151Fwily： KS-51北？ LWbit8051 Fll Sttt a c CMOS t的mil” wi th Thr*t*Liv*l Pl8-二32 I/O 2 Ti1*rwlrs, 6 Interrupts4 K Fl fevK iwory 128 Byts Urrthip KAN圖1-4選取芯片(3)首先在項目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件。如果您沒有現(xiàn)成的程序， 那 么就要新建一個程序文件。 在KEIL中有一些程序的

5、 Demo,在這里我們還是以一個 C程序為 例介紹如何新建一個 C程序和如何加到您的第一個項目中吧。點擊圖 1-5中1的新建文 件的快捷按鈕，在 2中出現(xiàn)一個新的文字編輯窗口，這個操作也能通過菜單File-New 來實現(xiàn)。好了，現(xiàn)在能編寫程序了。實例：#include void main(void)P0_0=1;P0_1=0;P1=0 xff;P2=0 x00;pB； test - S*is*on2Fie Edit View Project Debug Peripherals Tools SV1Select Device for Tart lArcjfrt 1- 5 -當4 M解 息|au|率

6、率J尊道圜離|泰|Tarat 1匕勺匈F 9Target ISource Group 1圖1-5新建程序文件這段程序的功能是不斷從串行口輸出“ Hello World!”字符，先不管程序的語法和意思 吧，先 看看如何把它加入到項目中和如何編譯試運行。(4)點擊圖1-5中的3保存新建的程序，也能用菜單 File-Save或快捷鍵Ctrl+S進行保存。因是新文件所以保存時會彈出類似圖1-3的文件操作窗口，把第一個程序命名為test1.c ，保存在項目所在的目錄中，這個時候您會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不一樣的顏色，說明KEIL的C語言語法檢查生效了。如圖 1-6 鼠標在屏幕左邊的 Source Group1

7、文件夾 圖標上右擊彈出菜單，在這里能做在項目中增加減少文件等操作。選“ Add File to GroupSource Group 1 ”彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按 ADD按鈕，關(guān)閉文件窗， 程序文件已加到項目中了。這個時候在Source Group1文件夾圖標左邊出現(xiàn)了一個小+ 號說明，文件組中有了文件，點擊它能展開查看。= Textl- 6 -圖 test - ffision2File Edit View Project Debug Peripherals Tcols 5VC5 Window Help囪z m）乂電信 q u 垂星蒸汽老亥曬JtincLude J:1 JSelec

8、t Device For Target Target 1Options for Group Source Group 1Open File您 Rebuild target函 Build targetF7Trani late File展 Stop buifdAdd Files to Group Source Group 1Targets, Groups FilesRemove Group Source Group I and its Files圖1-6把文件加入到項目文件組中(5)C程序文件已被加到了項目中了，下面就剩下編譯運行了。使用軟件默認的編譯設 置，它不會生成用于芯片燒寫的HEX文件。鼠

9、標右鍵點擊圖中Targetl 選中Options for Target Targetl 出現(xiàn)如下圖 中對話框。選中 Create HEX Fi 然后保存并退出。然后點擊編譯(圖像中紅色A處)便會產(chǎn)生用于給單片機下載的HEX文件。自D:MYDat6其總我的文章C51C一三日”33 Target 1- 7 -一畸 1趣也、畸睦J車工循跡車hex遁跡車n編譯成功后產(chǎn)生的.hex文件圖1-7編譯程序賽賽 Target 1WcrkspBoe三上富001 . #include 打 Target 1B 工 Source Grou|Jj STARTUP,E-固靖跡節(jié)cJ* x- 8 -二、接下來就是將編譯生成

10、的.hex文件下載到單片機里面。我們用到的軟件名為:ISPlay- 9 - KT8。在法端室器檢測器件擦除寫讀校玷型I卜MOVQ旨令和由蝙釋 禁止讀著件 禁用擴展RDMEEPROMAUTORUN!0000 FF FF FFFF FF FF FFFF000S FF FF FFFF FF FF FFFF010 FF FF FFFF FF FF FFFF0013 FF FF FFFF FF FF FFFF0020 FF FF FFFF FF EFFFFF0023 FF FF FFFF FF FF FFFF?？?3QFF FF FFFF FF FF FFFF003? FF FF FFFF FF FF

11、FFFF0040 FF FF FFFF FF FF FFFF0043 FF FF FFFF FF FF FFFF0050 FF FF FFFF FF FF FFFF0053 FF FFFFFF FF FFFFFF000FF FF EEFF FFFF FFFF00SFF FF FFFF FF FF FFFF0070 FF FF FFFF FF FF FFFF007S FF FF EEFF FF FF FFFFooeo FF FF FFFF FF FF FFFF0086 FF FF FFFF FF FF FFFF自文件寫數(shù)據(jù)(FLASH)讀數(shù)揖于GH； |與入讀出ISFlay vl 5(2005.

12、3, 12)一件庫克即；開口失敗！理序詒請燒寫下載軟件。- 10 - 11 -程器t 1,循跡車.hex* I _巾文件名an ：文件類型此：Me耗文件C*最近打開的文件 0 只擊打開）:然后點擊“ AUTORUN，軟件會提示下載成功。此時單片機已經(jīng)被燒寫進了你所寫的 C語言程序。檢測器件件文件名稱5(5(完失1 1 庫口 V V件開 plpl強 5 5 DTJDTJD ： ：/坡文琪JIRUIE, hexD:戈的文檔途hangdan shuiden 山莪函文屑、新建文件夾江皿d C ： DocumentE and S4ttingEMoc C ： Documents uid SettingsV

13、kx打開文件菜單，選中編譯成功后的.hex文件,例中選擇循跡車.hex ”189s52打開EEPR-AUTOMihMOvc 裝卜遺翳 F 禁用擴展查找范圍工）二|一循跡賽車- 12 -二、單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)即為單片機能夠工作的一個最基本的電路。 才能發(fā)揮它的計算功能。所以只要做好一個單片機的最小系統(tǒng), 電路、控制電路等 就可以完成用戶所需要的期望。只有在這個電路之上單片機 再向外擴展其他的比如驅(qū)動- 13 -單片機最小系統(tǒng)部分電路原理圖三、循跡原理這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅 外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性 質(zhì)的

14、特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色紙 質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅 外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的 紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限， 一般最大不應超過15cmi對于發(fā)射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或 直接采用集成式紅外探頭。(1)自制紅外探頭電路如圖1所示，紅外光的發(fā)送接收選用型號為 ST168的對 管。當小車在白色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)白 色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖中光敏三極管將導 通，比

15、較器輸出為低電平；當小車行駛到黑色引導線時，紅外線信號被黑色吸 收后，光敏三極管截止，比較器輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機I/O 口，當I/O 口檢測到的信號為高電平 時，表明紅外光TN/P1,U T2 EX/PV1 P1.2 P1 3 P1 4 MOSJ/P1.5 1 MISO 甲 1 SCK/P17 -HRST - RXD/P3.QM TQP3 1 INTOiP3.2 INT1/P3.3M TO甲 3 4 . TUP3.5.P3.6 F3.7.-HXTAL2 1 -HXTAL I -_MGND - 201AT89s52Uf -B Po 0BM PO

16、 1P0.2I PO 3 PO P0 6P0,7 捫EA - ALE/PROGPSEN1 P2.7A P2.6A P2.5 P2,4 P P2 3 P2,2P2.11P2Q 21B 5V+ iO N FC1_12 ODMHz- 14 -被地上的黑色引導線吸收了，表明小車處在黑色的引導線上； 同理，當I/O 口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。止匕種 方法簡單，價格便宜，靈敏度可調(diào)，但是容易受到周圍環(huán)境的影響，特別是在 圖1較強的日光燈下，對檢測到的信號有一定的影響。.哥1（2）集成式紅外探頭可以采用型號為 E3F DS10C供成斷續(xù)式光電開關(guān)探測器, 它具有簡單、可靠的工作性能

17、，只要調(diào)節(jié)探頭上的一個旋鈕就可以控制探頭的 靈敏度。該探頭輸出端只有三根線（電源線、地線、信號線），只要將信號線 接在單片機的I/O 口，然后不停地對該I/O 口進行掃描檢測，當其為高電平時 則檢測到白紙，當為低電平時則檢測到黑線。此種探頭還能有效地防止普通光 源（如日光燈等）的干擾。其缺點則是體積比較大，占用了小車有限的空間。四、軟件控制其程序控制框圖如圖3。小車進入循跡模式后，即開始不停地掃描與探測器 連接的單片機I/O 口，一旦檢測到某個I/O 口有信號，即進入判斷處理程序（switch ）,先確定4個探測器中的哪一個探測到了黑線,如果 InfraredML（左 面第一級傳感器）或者In

18、fraredSL（左面第二級傳感器）探測到黑線，即小車左半 部分壓到黑線，車身向右偏出，此時應使小車向左轉(zhuǎn)；如果是 InfraredMR（右面 第一級傳感 器）或InfraredSR（右面第二級傳感器）探測到了黑線，即車身右半 部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應使小車向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過了方向調(diào)整后， 小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復上述動作。- 15 -由于第二級方向控制為第一級的后備，則兩個等級間的轉(zhuǎn)向力度必須 相互配合。第二級通常是在超出第一級的控制范圍的情況下發(fā)生作用，它也是 最后一層保護，所以它必須要保證小車回到正確軌跡上來，則通常使第二級轉(zhuǎn) 向力度大于第一級，即level2lev

19、el1（level1 、level2為小車轉(zhuǎn)向力度，其大 小通過改變單片機輸出的占空比的大小來改變 ），具體數(shù)值在實地實驗中得到。專家點評：根據(jù)本文所講述的方法，我們可以較容易地做出按照一定 軌跡行走的智能電動小車。但是按照該方法行走的小車如果是走直線，有可能 會是蛇形前進。為了使小車能夠按軌跡行走的更流暢，可以在軟件編程時運用 一些簡單的算法。例如，在對小車進行糾偏時，適當提前停止糾偏，而不要等 到小車完全不偏時再停止，以防止小車的過沖。五、紅外探頭的安裝在小車具體的循跡行走過程中，為了能精確測定黑線位置并確定小車行走的方向，需要同時在底盤裝設 4個紅外探測頭，進行兩級方向糾正控制，提高 其

20、循跡的可靠性。這4個紅外探頭的具體位置如圖2所示。圖中循跡傳感器共 安裝4個，全部在一條直線上。其中InfraredMR與InfraredML 為第一級方向 控制傳感器，InfraredSR與InfraredSL 為第二級方向控制傳感器。小車行走時，始終保持黑線（如圖2中所示的行走軌跡黑線）在InfraredMR和InfraredML 這兩個第一級傳感器之間，當小車偏離黑線時，第一級探測器一旦探測到有黑 線，單片機就會按照預先編定的程序發(fā)送指令給小車的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再- 16 -對小車路徑予以糾正。若小車回到了軌道上，即4個探測器都只檢測到白紙，則小車會繼續(xù)行走；若小車由于慣性過大依舊偏離

21、軌道，越出了第一級兩個探 測器的探測范圍，這時第二級動作，再次對小車的運動進行糾正，使之回到正 確軌道上去?？梢钥闯觯诙壏较蛱綔y器實際是第一級的后備保護，從而提 高了小車循跡的可靠性。六、電機驅(qū)動電路由于芯片所提供的電流很小，不足以驅(qū)動電機，所以需要專業(yè)的驅(qū)動芯片為 電機提供大電流，用去驅(qū)動電機的前進后退和停止。 同時還可以通過此芯片來控 制電機的轉(zhuǎn)速，原理即為通過單片機輸出脈沖信號輸入到 L298的ENAEN端口七、舵機控制frarcdSR心 R 弗一攣傳罌端，tifraiedMK（；，而第襤狂虐露:CnrikrGdM k加閹弟找住;第磨.（6也第一城E；提衽*- 17 -舵機簡介及其單

22、片機控制方法1、概述舵機最早出現(xiàn)在航模運動中。在航空模型中，飛行機的飛行姿態(tài)是通過 調(diào)節(jié)發(fā)動機和各個控制舵面來實現(xiàn)的。舉個簡單的四通飛機來說，飛機 上有以下幾個地方需要控制：1.發(fā)動機進氣量，來控制發(fā)動機的拉力（或推力）；2.副翼舵面（安裝在飛機機翼后緣），用來控制飛機的橫滾運動；3.水平尾舵面，用來控制飛機的俯仰角；4.垂直尾舵面，用來控制飛機的偏航角；2、結(jié)構(gòu)和控制一般來講，舵機主要由以下幾個部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計5k、直流電機、控制電路板等。舵機的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這輛根線給舵 機提供最基本的能源保證，主要是電機的轉(zhuǎn)動消耗。電源有兩

23、種規(guī)格，一是 4.8V, 一是6.0V,分別對應不同的轉(zhuǎn)矩標準，即輸出力矩不同，6.0V對應的要大一些，具體看應用條件；另外一根線是控制信號線，一般為白色，或為桔黃色。舵機的控 制信號為周期是20ms的脈寬調(diào)制（PWM ）信號，其中脈沖寬度從 0.5ms-2.5ms, 相對應舵盤的位置為 0-180度，呈線性變化。也就是說，給它提供一定的脈寬， 它的輸出軸就會保持在一個相對應的角度上，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變， 直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上。舵機內(nèi)部有一個基準電路，產(chǎn)生周期20ms,寬度1.5ms的基準信號，有一個比較器，將外加信號與基準信號相比較，判斷

24、出方向和大小， 從而產(chǎn)生電機的轉(zhuǎn)動信號。由此可 見， 舵機是一種位置伺服的驅(qū)動器， 轉(zhuǎn)動范圍不能超過 180 度， 適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動當中。比方說機器人的關(guān)節(jié)、飛機的舵面等。- 18 -3、參考 c 程序/* 中斷程序 1* 用于控制舵機偏轉(zhuǎn)角度 * 周期 20ms*/void timer1() interrupt 1 using 0/ 中斷 1 T0 溢出中斷n1=!n1;if(n1=0)p10=0;TH0=dg;TL0=dd;elsep10=1;TH0=gg;TL0=gd;八、程序調(diào)試程序調(diào)試為此項制作的最重要的環(huán)節(jié)， 因為循跡車的工作大腦為單片機， 而單片機的工

25、作完全在程序的控制下進行。所以程序的好壞會直接的影響到循跡車的工作。附錄參考程序:#include #include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/* 延時函數(shù) 1ms*/void delay(unsigned int ms)unsigned char i;while(ms-)for(i=0;i125;i+);- 19 -uchar t1=63,ts1=63;bit n1=1;n2=1;sbit p10=P2A3;sbit p11=P2A2;uint gg,gd,dg,dd,zgg,zgd,zdg,zdd

26、;/* 中斷程序 1* 用于控制舵機偏轉(zhuǎn)角度* 周期 20ms*/voidtimer1()/ 中斷 1 T0 溢出中斷n1=!n1;if(n1=0)p10=0;TH0=dg;TL0=dd;elsep10=1;TH0=gg;TL0=gd;p11=0;TH1=zdg; TL1=zdd; else p11=1;TH1=zgg;TL1=zgd;interrupt1using0 /* void/ 中斷 3 T1n2=!n2; if(n2=0) 2*timer2()用于控制電機轉(zhuǎn)速interrupt*/using溢出中斷，使用工作組3- 20 -/&一( ) 此段子函數(shù)對舵機方向進行操作&/*左轉(zhuǎn) 90

27、度*高低占空比為 2.5ms:17.5ms*/void zz90()gg=0 xf6;gd=0 x3c;dg=0 xbb;dd=0 xa4;TR0=1;/* 左轉(zhuǎn)45度*高低占空比為 2ms:18ms*/void zz45()gg=0 xF8;gd=0 x30;dg=0 xB9;dd=0 xB0;TR0=1;/* 左轉(zhuǎn)20 度 *void zz20()高低占空比為1.8ms:18.2ms*/gg=0 xf8;gd=0 xf8;dg=0 xB8;dd=0 xe8;TR0=1;/* 右轉(zhuǎn) 90度* void yz90()gg=0 xfd;gd=0 x44;dg=0 xb4;dd=0 x9c;TR0

28、=1;高低占空比為0.5ms:19.5ms*/- 21 -delay(2);/* 右轉(zhuǎn)45度* 高低占空比為 1ms:19ms*/void yz45()gg=0 xfa;gd=0 xEC;dg=0 xb6;dd=0 xF4;TR0=1;/* 右轉(zhuǎn)20 度* 高低占空比為 1.3ms:18.7ms*/void yz20()gg=0 xfa;gd=0 xec;dg=0 xb6;dd=0 xf4;TR0=1;/* 方向復位 * 高低占空比為 1.7ms:18.3ms*/ void fw()gg=0 xf9;gd=0 x5C;dg=0 xB8;dd=0 x84;TR0=1;/& (二)此段子函數(shù)對主電

29、機進行操作&/void qj() /前進P2_0=1;P2_1=0;zgg=0 x01;zgd=0 x01;zdg=0 x0e;zdd=0 x0e;TR1=1;- 22 -void kqj() /快速前進P2_0=1;P2_1=0;zgg=0 xe0;zgd=0 xc0;zdg=0 xf8;zdd=0 x30;TR1=1;void ht()/ 后退P2_0=0;P2_1=1;zgg=0 xe0;zgd=0 xc0;zdg=0 xf8;zdd=0 x30;TR1=1;void tj()P2_0=0;P2_1=0;delay(10);/&三( ) 函數(shù)主體&/void main(void)int

30、m,a8;P0=0XFF;P1=0X00;P2=0X00;P3=0X00;/TMOD=0 x11;/ET0=1;/ET1=1;/端口初始化EA=1;/TR0=0;/TR1=0;/p10=1;/*循跡部分 *while(1)/ 掃描端口狀態(tài)./P0_0=0 黑道 .P0_6=0黑道/ 直走if(P0_3=0)fw();kqj();TR0=1;TR1=0;- 23 -/ 跑飛elseif(P0_0=0&P0_1=0&P0_2=0&P0_3=0&P0_4=0&P0_5=0&P0_6=0&P0_ 7=0)qj();TR0=1;TR1=0;/ 右轉(zhuǎn)else if(P0_4=0)qj();yz20();T

31、R0=1;TR1=0;else if(P0_5=0)qj();yz45();TR0=1;TR1=0;else if(P0_6=0)qj();yz90();TR0=1;TR1=0;/ 左轉(zhuǎn)else if(P0_2=0)qj();zz20();TR0=1;TR1=0;else if(P0_1=0)qj();zz45();TR0=1;TR1=0;else if(P0_0=0)qj();zz90();TR0=1;TR1=0;else delay(2);二、參考電路圖- 24 -單片機、L298驅(qū)動電機、LM393（電位比較器）、紅外傳感器部分- 25 -TOQ-MEGA：色速，1ST3JPH) (TO

32、) 。 (-UXO)PAO FBI ;Tlj M (ADC1： PAI皿爾niX2) PA2吟處L】i；ADC3：PA3PB；畫(ADCJ)PA4PB54MDSIj(AIX5)PA5PB6-：MESOj(ADCPASPHXXKj(ADCPA7pon：Rxa(SOJPCOPD3 EShm$PC1FDiaNTn：i：7Q0PC2PDJONTilms)pc3(OCLBitiroi?c4PD5(OCIA)gPC5FD6QEcrosci)?c6ETP(IVS7)(TOsngRESETAMXXAEff9AGKDK1416230-1,5231CT 78-梵 fF333p5 衣 D5出蝠丁,運金D/VDD 仇

33、TOJV可能需要用到的芯片圖:LM393FJ-*T|ltK I UF1M1口E 舞I _1 _VX- 26 - 27 -LM3 PIN DESCRIPTIONL298PIN CONNECTIONS (top view)nCURRENT SEHSIMGBOUTPUT 4nOlFTPtlT 3二？ INPUT 4:ENABLE -3 INPUT 3二二LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss二 5 GhID與 INPUT 1ENABLE A口口 INPUT 11SUPFLY VOLTAGE V5二二 OUTPUT 2二 OUTPUT I與 CURRENT SENSIMG A穩(wěn)壓電源LINEAR INTEGRA TED CM