智能循迹小车设计

智能循迹/避障小车研究

工作报告

一、智能循迹小车程序结构框图

二、Proteus仿真图

三、软件程序设计

一、智能循迹小车程序结构框图

经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了

解，

一般有三个模块：

1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯；

2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理；

3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。

Y

停止

二、Proteus仿真图

我用Proteus大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N芯片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。

1、小车驱动模块：

使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。

2、小车循迹模块：

左边为三个单刀双制开关模拟小车循迹使用的红外对管的输出信号，经一个与门和三极管开关送至P3_3口，有P1_4口定时响应中断程序。又经或门送至P1_3口（图因找不到或门，所以用7411和7404代替），检测小车是否到达终点.

3、避障模块：（用一个开关代替车头红外对管的输出信号）

4、仿真结果：

根据两个步进电机的转动情况，小车可以按照预先设计好的程序进行循迹（转弯，直走），避障处理，最后停止前进。

三、软件程序设计

#include

#define uchar unsigned char

sbit P1_2=P1^2; //P1口的低三位作为小车循迹的三个红外对管与单片机的信号接口sbit P1_0=P1^0;

sbit P1_1=P1^1;

sbit P1_3=P1^3; //三个循迹的红外对管输出口经或门后的结果与P1_3接，用于实时检测sbit P1_7=P1^7; //控制两个二相四线步进电机的启动与停止

sbit P1_6=P1^6;

sbit P1_4=P1^4; //为循迹中断所用的定时/计数器0输出口

uchar i,j,ms;

uchar dianji[]={0x11,0x22,0x44,0x88}; //电机的转动使小车前进

uchar back[]={0x88,0x44,0x22,0x11}; //电机的转动使小车后退

void delay(int z) //延时程序

{

int x,y;

for(x=0;x

for(y=0;y<500;y++);

}

void goahead() //小车前进程序，一个循环使小车的车轮转动一周

{

P1_6=1;

P1_7=1;

for(i=0;i<4;i++)

{

P2=dianji[i];

delay(50);

}

}

void turnleft() //小车左转程序，小车采用两个步进电机驱动，分别控制小车左右{ 两个车轮的转动。小车左转时，左边的电机停止转动，右边的电机 P1_6=0; 仍然转动，即实现小车的左转动作；反之则是小车的右转动作

P1_7=1;

for(i=0;i<4;i++)

{

P2=dianji[i];

delay(50);

}

}

void turnright() //小车右转程序

{

P1_6=1;

P1_7=0;

for(i=0;i<4;i++)

{

P2=dianji[i];

delay(50);

}

}

void qianjin() //小车前进程序，此程序是为小车遇到障碍时进行躲避处理时小车前{ 进程序，一个循环小车的车轮转动三周

P1_6=1;

P1_7=1;

for(j=0;j<3;j++)

{

for(i=0;i<4;i++)

{

P2=dianji[i];

delay(50);

}

}

}

void goback() //小车后退程序，此程序也是小车避障环节中的为小车后退的程序，{ 一个循环，小车的车轮向后转动三周

P1_6=1;

P1_7=1;

for(j=0;j<3;j++)

{

for(i=0;i<4;i++)

{

P2=back[i];

delay(50);

}

}

}

void main(void) //主程序

{

TMOD=0x01; //为循迹中断时，设置了一个定时/计数器0，使得循迹中断会定时被响应 TH0=(65536-50000)/256; //设置定时/计数器的初值

TL0=(65536-50000)%256;

TR0=1; //开启定时/计数器0

IE=0x87; //打开T0，INT0，INT1的中断

IT0=1; //两个外部中断的中断触发方式

IT1=1;

P1_4=0; //设定初值

ms=0;

while(P1_3) //场地为白纸黑线，红外对管发射接收后，若为黑色则向单片机输出低电 { 平，若为白色则输出高电平。三个红外对管接一个或门后到P1_3口，只 goahead(); 要有一个对管检测到白线，小车就一直向前走。场地的终点为一条与循 } 迹线路相垂直的黑线，若三个对管都检测到黑线，即输出都为低电平， P1_6=0; 此时跳出循环，关闭两个步进电机，小车停止运行。

P1_7=0;

}

void time0() interrupt 0 //避障中断处理程序。在小车车头安装一个或是两个红外对{ 管，用于检测循迹轨道上的障碍物。若有障碍物出现则红外 P1_6=0; 对管向单片机的P3_2口输出低电平，做出相应处理。

P1_7=0; //先关闭两个步进电机，使其正转与反转之间有一个缓冲时间 goback(); //后退，左转，前进，右转，前进，右转，直走

turnleft();

qianjin();

turnright();

qianjin();

turnright();

goahead();

}

void tt_0() interrupt 2 //循迹中断程序。由于安装在小车下面的三个红外对管会长时

间地保持一个电平不变，若直接将此信号经与门连接到P3_3口

时，中断程序只执行一次便不再继续响应，所以我加了一个三极

管开关。这样隔一段时间三极管导通，将信号传送到P3_3口。

由定时器设定每100ms导通三极管一次，将三个用于循迹的对管

的输出经或门后送到P3_3口。

{

if(P1_0==0&&P1_2==1) //若左边红外管输出为低电平，右边的为高电平，则左转

turnleft();

if(P1_0==1&&P1_2==0) //若左边红外管输出为高电平，右边的为低电平，则右转

turnright();