基于51单片机的智能小车(循迹、避障、蓝牙控制)

文章目录

  • 前言
  • 一、功能
  • 二、主要模块
    • 1.L298N模块
    • 2.循迹模块
    • 3.红外避障模块
    • 4.超声波避障模块
    • 5..蓝牙模块
    • 代码
  • 三、其余模块
  • 四、总结

 


前言

本项目可实现小车红外循迹,L298N电机驱动,红外避障,超声波避障,蓝牙控制等功能的切换。

 

一、功能

红外循迹,L298N电机驱动,PWM电机调速,红外避障,超声波避障,蓝牙控制,

二、模块简介

1.L298N

L298N是比较常用的直流电机驱动板,OUT1~4接入四个电机博主使用的是将两个电机并联的方法,

左右两个电机进行并联),IN1~4接入单片机的I/O口,在IN1~4的两侧有使能ENA、ENB接口,用于PWM变速。

 代码:

#include <REGX52.H>sbit M1A=P0^6;                            //定义左侧电机驱动A端
sbit M1B=P0^5;                            //定义左侧电机驱动B端sbit M2A=P0^4;                            //定义右侧电机驱动A端
sbit M2B=P0^3;                            //定义右侧电机驱动B端sbit M3A=P3^6;                            //定义后左侧电机驱动A端
sbit M3B=P3^5;                            //定义后左侧电机驱动B端sbit M4A=P3^4;                            //定义后右侧电机驱动A端
sbit M4B=P3^3;                             //定义后右侧电机驱动B端sbit EN1A = P0^7;
sbit EN1B = P0^2;sbit EN2A = P3^7;
sbit EN2B = P3^2;unsigned char coutern,compare;void yundong()  //  
{M1A = 0;M1B = 1;M2A = 0;M2B = 1;M3A = 1;M3B = 0;M4A = 1;M4B = 0;}void Timer0_Init(void)        //100微秒@11.0592MHz
{
//    AUXR &= 0x7F;            //定时器时钟12T模式TMOD &= 0xF0;            //设置定时器模式TMOD |= 0x01;            //设置定时器模式TL0 = 0xA4;                //设置定时初始值TH0 = 0xFF;                //设置定时初始值TF0 = 0;                //清除TF0标志TR0 = 1;            //定时器0开始计时ET0 = 1;EA = 1;    PT0=0;
}void Timer0_Serve() interrupt 1
{TL0 = 0xA4;                //设置定时初始值TH0 = 0xFF;           //设置定时初始值 compare = 10;coutern ++;if(coutern > 100){coutern = 0;}if(coutern < compare){EN1A = 1;EN1B = 1;EN2A = 1;EN2B = 1;}else{EN1A = 0;EN1B = 0;EN2A = 0;EN2B = 0;}
}void main()
{Timer0_Init();while(1){yundong();}        
}

 

2. .循迹模块

 这里使用的四路循迹模块

部分端口介绍:主板的OUT1-4端分别连接单片机的IO口,用于检测输出电平主板另一排针侧的VCC GND IN1-4端分别和探头部分对应连接IN端连接OUT端。

模块原理:当探头的红外发射管发射光线经地面反射进入接收管。输出端输出低电平,主板对应的led灯不亮。如果地面有黑色区域将吸收光线,接收管接收不到光线输出端就会输出高电平,主板的led灯会被点亮。 

 

 

代码: 

#include <REGX52.H>
#include <intrins.H>
#include <Delay.h>
#include <xingshi.h>sbit  D1 = P2^7;  //D1,D2为右边循迹模块                    
sbit  D2 = P2^6; 
sbit  D3 = P2^5;  //D3,D4为左边循迹模块
sbit  D4 = P2^4; void xunji()         //高电平检测到,低电平为检测
{if(D1==1&&D2==1&&D3==1&&D4==1)  //检测到黑线,无返回{qianji();}
//*****************************************if(D1==0&&D2==1&&D3==0&&D4==0)   //右边检测到黑线,小车偏左,让车向右移动{        youzhuan();if(D1==0&&D2==0&&D3==0&&D4==0)   //无黑线,检测到白线{            qianji();}}//******************************************if(D1==0&&D2==0&&D3==1&&D4==0)   //左边检测到黑线,小车偏右,让车向左移动{        zuozhuan();if(D1==0&&D2==0&&D3==0&&D4==0)   //无黑线,检测到白线{            qianji();}}    //***********************************************if(D1==0&&D2==0&&D3==1&&D4==1)    //左边检测到黑线,直角左拐{        qianji();Delay(50);   //直角左拐前延时50msif(D1==0&&D2==0&&D3==0&&D4==0)   //无黑线,检测到白线{            tingzhi();Delay(50);zuozhuan();}}    //*********************************************if(D1==0&&D2==0&&D3==1&&D4==1)   //右边检测到黑线,直角右拐{        qianji();Delay(50);   //直角右拐前延时50msif(D1==0&&D2==0&&D3==0&&D4==0)   //无黑线,检测到白线{            tingzhi();Delay(50);youzhuan();}}    //***************************************************    
}

 

3. 红外避障模块

该传感器模块对环境光线适应能力强,其具有一对红外线发射与接收管,发射管发射出一定频率的红外线,当检测方向遇到障碍物(反射面)时,红外线反射回来被接收管接收,经过比较器电路处理之后,绿色指示灯会亮起,同时信号输出接回输出数字信号(一个低电平信号),可通过电位器旋钮调节检测距离,有效距离范围2~30cm,工作电压为3.3v-5v。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点,可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。\n\n模块参数\n当模块检测到前方障碍物信号时,电路板上绿色指示灯点亮,同时OUT端口持续输出低电平信号\n\n该模块测距离2~~30cm,检测角度35°,检测距离可以通过电位器进行调节,顺时针调电位器,检测距离增加;逆时针调电位器,检测距离减少。\n\n传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离小,白色大;小面积物体距离小,大面积距离大。\n\n传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可,也可以直接驱动一个5v继电器\n\n比较器采用LM393,工作稳定;\n\n可采用3-5v直流电源对模块进行供电。当电源接通时,红色电源指示灯点亮;\n\n具有3mm的螺丝孔,便于固定、安装;\n\n电路板尺寸:3.2CM*1.4CM\n\n每个模块在发货已经将阈值比较电压通过电位器调节好,非特殊情况,请勿随意调节电位器。\n\n接口说明\n1.VCC外接3.3v-5v电压(可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连)\n\n2、GND 外接GND\n\n3、OUT小板数字量输出接口(0和1)。

 

 代码:

 #include <REGX52.H>
#include <Delay.H>
#include <xingshi.H>sbit out1 = P1^1;  //左边的红外探头
sbit out2 = P1^2;  //右边的红外探头void HWbizhang()
{if(out1 == 0)     //左边检测到障碍物{tingzhi() ;     //小车停止Delay(500);            //停止500mshoutui();              //小车后退Delay(1000);    //后退1000msyouzhuan();     //小车右转Delay(2000);qianji();         }if(out2 == 0)     //右边检测到障碍物{tingzhi() ;     //小车停止Delay(500);            //停止500mshoutui();              //小车后退Delay(1000);    //后退1000mszuozhuan();     //小车左转Delay(2000);qianji();         }if((out1 == 1)&&(out2 == 1)){qianji();     }if((out1 == 0)&&(out1 == 0)){tingzhi() ;     //小车停止Delay(500);            //停止500mshoutui();              //小车后退Delay(1000);    //后退1000msyouzhuan();     //小车右转Delay(2000);qianji();         }
}

 4.超声波避障模块

(1)给超声波模块接入电源和地

(2)给脉冲触发引脚(trig)输入一个长为20us的高电平方波

(3)输入方波后,模块会自动发射8个40KHz的声波,与此同时回波引脚echo端的电平会由0变为1;(此时应该启动定时器计时)

(4)当超声波返回被模块接收到时,回波引脚端的电平会由1变为0;(此时应该停止定时器计数),定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长

根据声音在空气中的速度为344米/秒,即可计算出所测的距离。

 

 

代码 

#include <REGX52.H>
#include <intrins.H>
#include <xingshi.H>
#include <Timer.H>
sbit Trig = P2^1;
sbit Echo = P2^2;unsigned char sum; //超声波测距
unsigned char stence; //与障碍物的限制距离//***************************************************
void Delay1000ms()		//@11.0592MHz 延时一秒
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}//**********************************************
void Delay20us()		//@11.0592MHz  延时20us
{unsigned char i;_nop_();i = 6;while (--i);
}//******************************************void chaoshengbo()
{TMOD &= 0x0F;			//设置定时器模式TL1 = 0;				//设置定时初始值TH1 = 0;				//设置定时初始值Trig = 1; //发射20US的脉冲Delay20us();Trig = 0;  //关闭while(!Echo);//等待返回脉冲TR1 = 1;							//打开定时器1while(!Echo);//返回脉冲结束TR1 = 0;							//关闭定时器1sum = ((TH1*256+TL1)*0.034)/2+1;					//计算距离公式if( stence > sum){tingzhi();Delay1000ms();}}

 

5. 蓝牙模块

蓝牙模块的介绍:

        蓝牙模块可通过与单片机的串口相连,借助电脑或手机的蓝牙与单片机实现异步全双工通信。常见的蓝牙模块有HC-05主从一体蓝牙模块、HC-06从机蓝牙模块、低功耗BLE蓝牙模块(cc2540或cc2541)。不同的蓝牙模块的AT指令集不完全相同。

        工作模式:AT模式,这时我们可以给模块发AT指令,从而可以查询模块的参数或者对模块进行设置。此时指示灯为慢闪状态。\n透传模式,就是当蓝牙模块连接上之后,我们可以直接发送数据给蓝牙模块,而蓝牙模块不管我们发的是什么,都直接传给对方。(这时发AT命令是无效的。)

        蓝牙模块的使用:设置使用蓝牙模块的第一步为设置参数,如波特率等。方法为将USB转TTL模块与蓝牙模块连接,连接方法为\n\n并将USB转TTL模块插入电脑,检查设备管理器是否显示串口。然后使用串口调试助手写入AT指令进行查询或操作指令。蓝牙模块的响应将在串口调试助手的接收区显示。

 

 

 

代码: 

#include <REGX52.H>
#include <intrins.H>
#include <xingshi.H>#define left     'C'
#define right    'D'
#define up       'A'
#define down     'B'
#define stop     'F'unsigned char U_data;     //接受数据存放
unsigned char Way; void UartInit(void)        //9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;            //波特率不倍速SCON = 0x50;            //8位数据,可变波特率
//AUXR &= 0xBF;            //定时器时钟12T模式
//AUXR &= 0xFE;            //串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;             //设置定时器模式TMOD |= 0x20;             //设置定时器模式TL1 = 0xFD;                //设置定时初始值TH1 = 0xFD;                //设置定时重载值ET1 = 0;                     //禁止定时器中断TR1 = 1;                  //定时器1开始计时EA  = 1;ES  = 1;
}void receive(unsigned char m)
{switch(m){case  'A':      //前进qianji();break;case  'C':zuozhuan();    // 左转break;case  'D':youzhuan();     // 右转break;case 'B':houtui();   //  后退break;case 'F':      // 停止tingzhi();break;}}
//***************************************************************************void UartInit_seve() interrupt 4
{tingzhi();RI = 0;                  //清除接受中断标志位U_data = SBUF;                    //接受数据receive(U_data);}

 

三、其余模块 

1.sg90舵机

SG90舵机简介

       SG90舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

SG90舵机应用

      SG90舵机目前在高档遥控玩具,如航模、包括飞机模型、潜艇模型、遥控机器人中已经使用得比较普遍。

SG90舵机导线

      SG90舵机上有三根线,分别是GND(棕色线)、VCC(红色线)和SIG(黄色线),也就是地线、电源线和信号线。

SG90舵机工作原理

      控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms 的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。
 

 

#include <REGX52.H>
#include <intrins.H>
#include <Delay.h>
#include <xingshi.h>
#include  <Timer1.h>sbit PWM = P1^0;   //型号输入点unsigned char counter,angle;       //计数值和旋转角度void Timer1_Init()		//500微秒@11.0592MHz
{
//	AUXR &= 0xBF;			//定时器时钟12T模式TMOD &= 0x0F;			//设置定时器模式TL1 = 0x33;				//设置定时初始值TH1 = 0xFE;				//设置定时初始值TF1 = 0;				//清除TF1标志TR1 = 1;	ET1 = 1;EA  = 1;PT1 = 1;	}//**************************************************
void Timer1_Sever() interrupt 3
{TL1 = 0x33;				//设置定时初始值TH1 = 0xFE;				//设置定时初始值counter++;if(counter >= 40)  //设置周期为2毫秒{counter=0;}if(counter < angle){PWM = 1;	}else{PWM = 0;}
}//************************************************************void Duoji()    //定时器定时500微妙
{counter = 0; angle = 1;     //   0度Delay(500);counter = 0;     angle = 2;     //   45度  (-45)Delay(500);counter = 0;angle = 3;     //  90度(正)归中Delay(500);Delay(500);counter = 0;   //  135度  (+45)angle = 4;Delay(500);counter = 0;angle = 5;      //  180度Delay(500);}

2.稳压模块

LM2596属于常用的开关电源芯片,其最高输入电压为40V,最高输出电压为37V,LM2596有4个版本,3个固定输出版本3.3V、5V、 12V,以及一个ADJ可调版本,最大输出电流3A,转换效率可达80%~90%左右,使用DCDC模块1205模块实现12V转5V输出,使用1205模块进行电压转换原理也简单,还有一个优点就是输入与输出隔离,该芯片输 出功率2W,最大输出电流400mA。

 四、总结

基于51单片机的智能小车种类很多,博主也是初学者,文中右错误的地方请大家指正,希望本片文章对大家右帮助,大家一起加油!!!

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