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標題: 51紅外循跡小車 [打印本頁]

作者: 5ey6y 時間: 2018-6-4 11:05
標題: 51紅外循跡小車
項目分工：
1、領料、焊接、板子的成型。
2、板子的裝接、調試。
3、程序的編寫與仿真
4、資料的收集與整理、實驗報告總結。
一、課題具體安排與實施實訓時間：第十六周到第十九周；
第十六周收集材料，板子成型；
第十七周寫程序；
第十八周調試、寫實驗報告；
第十九周答辯。
二、課題目標：1、掌握基于C51單片機、FPGA模數混合硬件系統設計和程序設計；
2、學會智能電子產品的功能設計與任務分析，能進行小型電子產品方案的設計；
3、通過智能循跡小車軟件系統設計，整機調試，設計、軟件性能并仿真調試；
4、培養團隊合作能力、溝通能力、創新能力以及組織能力。
三、課題要求： 1.基本要求
（1）輸入電源：12V；

（2）具有前進、左轉、右轉、自動停車的功能；
（3）能根據提供的8字循跡路線進行尋跡。
2.發揮部分

（1）按鍵啟動；

（2）轉向提示；

（3）鳴號提示；

摘要：本循跡小車是AT89C51單片機為控制核心，加以直流電機，電源電路以及其他電路構成。系統AT89C51通過I/O控制小車前進及轉向。尋跡由光敏電阻組成光敏探測器完成。
四、小車循跡原理： 本智能循跡小車以AT89C51單片機為核心控制系統，用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線反射強烈，光線照射到黑線上面時，光線反射較弱。因此光敏在白線和黑線上面上方時，阻值會發生明顯的變化。將阻值的變化值經過比較器就可以輸出高低電平。經單片機處理后，輸出控制信號給電機驅動電路，來控制電機的驅動。所以整個過程不需要人來控制，當不同的光敏電阻檢測到黑線時，電機會有不同的轉動方向。從而實現了簡單的智能控制。

五、硬件設計1、總體設計

電路原理方框圖
2、單片機控制系統模塊設計
我們采用AT89C52片機最小系統電路為整個系統的控制系統，它負責控制小車的運動狀態。

（1）啟動小車

小車在接收到FPGA送過來的啟動指令后，讀取尋跡信號，根據尋跡信號確定小車的運行狀態，將小車的運行狀態送至FPGA，同時根據相應算法，驅動小車的左右電機前進。

（2）正常前進

當尋跡板中間兩個傳感器檢測到黑線（任意一個檢測到黑線或兩個同時檢測到黑線），小車都正常前進。

（3）左拐彎

當最左端的傳感器檢測到黑線，右端3個傳感器檢測到白色時，小車應左拐彎。

（4）右拐彎

當最右端的傳感器檢測到黑線，左端3個傳感器檢測到白色時，小車應右拐彎。

（5）后退

當4個傳感器都檢測到白色，小車后退。

（6）停車

當4個傳感器同時連續多次檢測到黑線（如連續3次），小車停車。小車停車后，發出一個停車標志信號送給FPGA。

3、尋跡模塊的設計

尋跡板送過來的4路檢測信號送到FPGA板，FPGA將此4路信號送出至4個LED燈顯示狀態（檢測至黑線亮，否則滅）；同時將此4路信號送到單片機。

4、顯示模塊的設計

我們采用的是數碼管顯示。

（1）小車啟動

小車啟動時，顯示“1”。

（2）小車左拐

小車左拐時，顯示“2”。

（3）小車右拐

小車右拐時，顯示“3”。

（4）小車前進

小車前進時，顯示“4”。

（5）小車后退

小車后退時，顯示“5”。

（6）停車

小車停車時，顯示“6”。
5、提示音模塊的設計

(1) 小車啟動

小車啟動前發出3聲“嘟、嘟、嘟”的聲音，提示音結束后，FPGA發出一個啟動信號給單片機，從而啟動小車。

(2) 停車

小車停車時，FPGA播放一首音樂，音樂播放結束即表示小車完成了任務。

6、FPGA模塊的設計

（1）尋跡信號處理

尋跡板過來的信號一方面送到LED燈顯示尋跡狀態，另一方面要將此信號送到單片機去處理。

（2）小車狀態顯示

將小車的運行狀態用數碼管顯示出來。

（3）提示音

小車啟動前，發出3聲提示音。小車停車后播放一首音樂。

（4）小車啟動

小車在發出3聲提示音后，FPGA發出一個開始指令給單片機，從而啟動小車前進。

（5）小車停車

小車停車后，FPGA接收到單片機的停車指令，開始播放音樂，直到一首音樂播放完畢。

7、電機驅動模塊設計

我們選用電機驅動芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅動，可直接是對電機進行控制，無需隔離電路，通過單片機的I/O輸入改變控制端的電平，即可以對電機進行正反轉，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機的大電流要求。調試時在依照上表，用程序輸入對應的碼值，能夠實現對應的動作。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系。

EN A(B)	IN1 (IN3)	IN2 (IN4)	電機運行情況
H	H	L	正轉
H	L	H	反轉
H	同IN2 (IN4)	同IN1 (IN3)	快速停止
L	X	X	停止

六、軟件設計 智能小車的控制使用ATMEL公司的AT89C51單片機。程序設計上，通過對檢測信號的采集、分析數據，判斷出小車的運行狀態，進而控制小車沿黑線行駛。
主程序流程圖

開始

開機指示

按鍵選擇

是否在直道？

檢測右轉？

檢測左轉？

是否檢測到全為白線？

停止按鈕

啟動按鈕

直行

左電機轉

小車右轉

停止

左電機轉

小車右轉

七、程序設計：

1、單片機C語言程序設計：

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

unsigned char w0=0;

unsigned char w1=0;

unsigned char t=0;

sbit RT1=P1^0;

sbit RT2=P1^1;

sbit LT1=P1^2;

sbit LT2=P1^3;

sbit IN1=P0^0;

sbit IN2=P0^1;

sbit IN3=P0^2;

sbit IN4=P0^3;

sbit ENA=P0^4;

sbit ENB=P0^5;

void delay(int z)

{

while(z--);

}

void init()

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-100)/256;

TL0=(65536-100)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

void time0()interrupt 1

{

if(t<w0)

ENA=1;

else

ENA=0;

if(t<w1)

ENB=1;

else

ENB=0;

t++;

if(t>=100)

{t=0;}

}

void qianjin()

{

w0=30;

w1=30;

}

void turn_left1()

{w0=0;

w1=50;

}

void turn_left2()

{w0=0;

w1=60;

}

void turn_right1()

{w0=50;

w1=0;

}

void turn_right2()

{w0=60;

w1=0;

}

void xunji()

{

uchar flag;

if((RT1==1)&&(RT2==1)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=0;}//直行

else if((RT1==0)&&(RT2==1)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=1;}//右轉1

else if((RT1==0)&&(RT2==0)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=2;}//2

else if((RT1=＝1)&&(RT2==1)&&(LT1==0)&&(LT2==1))

{flag=3;}//左轉1

else if((RT1==1)&&(RT2==1)&&(LT1==0)&&(LT2==0))

{flag=4;}//2

switch(flag)

{ case0:qianjin();

break;

case1:turn_righ1t();

break;

case2:turn_right2();

break;

case3:turn_left1();

break;

case4:turn_left2();

break;

}

void main()

{init();

w0=30;

w1=30;

while(1)

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

ENA=1;

ENB=1;

while(1)

{xunji();

}

2、循跡程序設計：

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uint tt=0,flag=0,flag1=0,flag2=0,num=0;

sbit in1=P2^0;

sbit in2=P2^1;

sbit in3=P2^2;

sbit in4=P2^3;

sbit a=P0^0;

sbit b=P0^1;

sbit c=P0^2;

sbit d=P0^3;

sbit ENA=P2^4;

sbit ENB=P2^5;

sbit control=P1^0;

sbit FPGA1=P1^1;

sbit FPGA2=P1^2;

sbit FPGA3=P1^3;

sbit FPGA4=P1^4;

sbit buzzer=P1^5;

void init_time();

void delay(unsigned int z);

void Turn_left()

{

in1=0;

in2=0;

in3=1;

in4=0;

}

void Turn_right()

{

in1=1;

in2=0;

in3=0;

in4=0;

}

void Go()

{

in1=1;

in2=0;

in3=1;

in4=0;

}

void Back()

{

in1=0;

in2=1;

in3=0;

in4=1;

}

void Stop()

{

in1=1;

in2=1;

in3=1;

in4=1;

}

void Go_left_right()

{

in1=1;

in2=0;

in3=0;

in4=1;

}

/*void Go_right()

{

in1=0;

in2=1;

in3=0;

in4=0;

}*/

void FPGA_display()

{

FPGA1=a;

FPGA2=b;

FPGA3=c;

FPGA4=d;

}

void FPGA_display1()

{

FPGA1=a&0;

FPGA2=b|1;

FPGA3=c|1;

FPGA4=d&0;

}

void main()

{

uint i=10;

init_time();

delay(2);

control=0;

buzzer=1;

//P0=0xff;

//P1=0xff;

//delay(2000);

//Go();

//delay(100);

while(!control)

{

delay(2);

FPGA_display1();

//delay(200);

}

if(control==1)

{

delay(300);

Go();

delay(100);

Go();

delay(100);

while(2)

{

if((a==0&&b==0&&c==1&&d==1)||(a==0&&b==0&&c==0&&d==1)||(a==0&&b==0&&c==1&&d==0))

Turn_right();FPGA_display();

delay(30);

if((a==1&&b==1&&c==0&&d==0)||(a==1&&b==0&&c==0&&d==0)||(a==0&&b==1&&c==0&&d==0))

Turn_left();FPGA_display();

delay(30);

if(a==0&&b==1&&c==1&&d==0)

Go();FPGA_display();

delay(9);

if(a==0&&b==0&&c==0&&d==0)

{

Back();FPGA_display();

delay(10);

Back();

delay(10);

Back();

flag1++;

flag2++;

if(flag2==13)

flag2=0;

if(flag1==8)

flag1=0;

}

if(flag1==7)

{

flag1=0;

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

}

delay(5);

if(a==1&&b==1&&c==1&&d==1)

{

flag++;

if(flag==12)

flag=4;

}

if(flag==1||flag==2||flag==3)

{

Stop();

//Turn_right();

delay(100);

Stop();

delay(100);

Back();

delay(100);

Back();

delay(100);

Back();

delay(300);

Back();

delay(300);

Turn_right();

delay(500);

Turn_right();

delay(500);

Turn_right();

delay(500);

//Back();

//delay(200);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(500);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(400);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(300);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(200);

flag=4;

Go();

delay(10);

}

//if(flag>=2)

//{

// Go();

// delay(50);

//}

//Go();

//Back();

}

void delay(unsigned int z)

{

unsigned int i,j;

for(i=z;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

void init_time()

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-25000)/256;

TL0=(65536-25000)%256;

EA=1;

TR0=1;

ET0=1;

}

void time_0(void) interrupt 1

{

TH0=(65536-20000)/256;

TL0=(65536-20000)%256;

tt++;

num++;

if(num==500)

{

num=0;

buzzer=0;

}

//delay(1);

if(tt>=9)

tt=0;

if(tt<=4)

{

ENA=1;

ENB=1;

}

else

{

ENA=0;

ENB=0;

}

作者: 夢縈藍寶 時間: 2018-12-16 21:07
如果配上備注的話那就是錦上添花了，謝謝樓主提供程序

歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/)