智能机器人制作【全过程】

智能机器人制#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/********************端口定义*****************************/sbit IN1=P1^0; //电机控制端口//sbit IN2=P1^1; //电机控制端口//sbit IN3=P1^2; //电机控制端口//sbit IN4=P1^3; //电机控制端口//sbit LN=P2^0; //红外探测端口//sbit LW=P2^1; //红外探测端口// sbit RW=P2^2; //红外探测端口//sbit RN=P2^3; //红外探测端口///*****************子函数声明****************************/void ahead(void); //前进void left(void); //左转void right(void); //右转void stop(void); //停止main() {while(1){if(RN==1&&LN==1&&RW==1&&LW==1){ahead(); continue;}if((RN==0||LN==0)&&RW==1&&LW==1){right(); continue;}if(RN==1&&LN==1&&(RW==0||LW==0)){left(); continue;}if(RN==0&&LN==0&&RW==0&&LW==0)stop();} } void ahead(){IN2=1;IN3=0;IN4=1;}void left(){IN1=0;IN2=0;IN3=0;IN4=1;} void right(){IN1=0; IN2=1;IN3=0;IN4=0;void stop(){IN1=0;IN2=0; IN3=0;IN4=0;}5.功能模块介绍5.1电源模块供电系统的原理图如下7805的5V输出给单片机以及各个功能模块供电，在实际应用过程中我们可能需要好几块7805，但是我们要注意的是：各个7805之间的输出绝对不能够并联。

7806的6V输出给点击供电作为动力电源。

7805与7806要公地。

5.2 电机驱动模块的原理及驱动程序5.2.1 电机驱动模块的原理L298内部的原理图如下OUT1与OUT2与小车的一个电机的正负极相连，OUT3与OUT4与小车的另一个电机的正负极相连，单片机通过控制IN1与IN2,IN3与IN4分别控制电机的正反转。

ENA与ENB分别控制两个电机的使能。

L298控制表注意：X表示状态不定电机驱动模块原理图L298有两路电源分别为逻辑电源和动力电源，上图中6V为逻辑电源，12V为动力电源。

J4接入逻辑电源，J6接入动力电源，J1与J2分别为单片机控制两个电机的输入端，J3与J5分别与两个电极的正负极相连。

ENA与ENB直接接入6V逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过J1与J2两个接口。

由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。

L298的PCB安装图5.2.2 电机驱动模块测试程序程序清单1/***************************************** 实现电机的方向控制******************************************/#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*************************************** 端口定义****************************************/ sbit IN1=P1^0; //P10与电机驱动IN1相连sbit IN2=P1^1; //P11与电机驱动IN2相连sbit IN3=P1^2; //P12与电机驱动IN3相连sbit IN4=P1^3; //P13与电机驱动IN4相连/*************************************** 各个子函数定义****************************************/ void Turn_left(void) { IN1=0; IN2=1;IN3=0;IN4=1;} void Turn_right(void) {IN1=1; IN2=0; IN3=1;}void Go(void){IN1=0; IN2=1;IN3=1;IN4=0;}void Back(void){IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1;}void Delay(uchar dly){for(;dly>0;dly--)for(i=50000;i>0;i--); }/*************************************主函数**************************************/ main(){ while(1){Go();Delay(20);Back();Delay(20);Turn_left();Delay(20);Turn_right();Delay(20); }}5.3 红外循迹模块的原理及测试程序5.3.1 红外循迹模块的原理在智能机器人小车的设计中我们使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就是发射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光经过反射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。

下图为红外循迹电路的原理图。

上面电路由一组红外对管、电位器、运算放大器和电阻组成的，R1起到限流的作用，用来控制反光管发出红外信号的强弱。

接收管实际上是一个光敏三极管基极的光电流经过放大后流经电阻R2产生电压与电位器调节后得到的电压进行比较。

A1与电阻组成一个比较器。

在有红外信号返回时OUT端输出高电平，反之输出低电平。

红外循迹对管的安装图红外对管安装位置电位器安装位置定位孔X4电源插座X2信号输出5.3.2 红外循迹的测试程序程序清单#include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /********************端口定义*****************************/ sbit IN1=P1^0;//电机控制端口// sbit IN2=P1^1;//电机控制端口// sbit IN3=P1^2;//电机控制端口// sbit IN4=P1^3;//电机控制端口// sbit LN=P2^0;//红外探测端口// sbit LW=P2^1;//红外探测端口// sbit RW=P2^2; //红外探测端口//sbit RN=P2^3; //红外探测端口///*****************子函数声明****************************/ void ahead(void); //前进void left(void); //左转void right(void); //右转void stop(void); //停止main() {while(1){ if(RN==1&&LN==1&&RW==1&&LW==1){ahead(); continue;} if((RN==0||LN==0)&&RW==1&&LW==1){right(); continue;}if(RN==1&&LN==1&&(RW==0||LW==0)){left(); continue;} if(RN==0&&LN==0&&RW==0&&LW==0)} } void ahead(){IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=1;}void left(){IN1=0;IN2=0;IN3=0;IN4=1;}void right()IN1=0; IN2=1;IN3=0;IN4=0;}void stop(){IN1=0;IN2=0; IN3=0;IN4=0;}5.4 7279显示模块原理及测试程序5.4.1 7279显示模块的原理HD7279A是一片具有串行接口的，可以同时驱动8位共阴式数码管(或64只独立LED)的智能显示驱动芯片，该芯片还可同时连接多大64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有两种译码方式，此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。

HD7279A典型应用5.4.2 7279先是模块的测试程序#include<reg51.h> #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long/**************子函数定义****************************/void long_delay(void);void short_delay(void);void delay10ms(uchar); void write7279(uchar,uchar); uchar read7279(uchar);void send_byte(uchar); uchar receive_byte(void); void begin_unit(void); //开机测试void test_key_unit(void); //按键及显示测试void test_number(void); //计数测试void l_r_test(void); //左右移测试void xiaoyin_test(void); //消隐测试void duanxian_test(void); //段显测试/************程序变量定义***************************/ uchar digit[5]; uchar key_number,j,k; uint tmr; ulong wait_cnter;/**************端口初始化**************************/sbit key=P3^4;sbit dat=P3^5; sbit clk=P3^6;sbit cs=P3^7;/***********7279指令初始化*************************/#define DEC0DE0 0x80 //采用译码方式0#define DEC0DE1 0xc8 //采用译码方式1 #define CMD_READ 0x15 //读键盘的数据指令#define UNDECODE 0x90 //不译码#define RTL_CYCLE 0xa3 //循环左移#define RTR_CYCLE 0xa2 //循环右移#define RTL_RESET 0xa4 //左移#define CMD_RESET 0xa4 //复位，所有的显示清除#define CMD_TEST 0xbf //测试，将所有的LED点亮#define RTR_UNCYL 0xa0 //右移#define ACTCTL 0x98 //消隐#define SEGON 0xe0 //段亮#define SEGOFF 0xc0 //断灭#define BLINKCTL 0x88 //闪烁/****************************************************主函数主要功能:测试、复位、不译码显示、译码【0】【1】显示、按键值测试并显示、移位、消隐、段显等***************************************************/ main(){ while(1){ begin_unit();test_key_unit();test_number();l_r_test();xiaoyin_test();duanxian_test();}}/************************************************ 7279写入函数**********************************************/ void write7279(uchar cmd,uchar dta) { send_byte(cmd);send_byte(dta);}/************************************************* 7279读取函数**************************************************/ uchar read7279(uchar command) {send_byte(command);return(receive_byte());} /************************************************* 7279发送字节函数***************************************************/void send_byte(uchar out_byte){uchar i;cs=0; long_delay();for(i=0;i<8;i++){ if(out_byte&0x80){dat=1;}Else{dat=0;}clk=1;short_delay();clk=0;short_delay();out_byte=out_byte*2; } dat=0; }/*************************************************** 7279接受字节函数******************************************************/ uchar receive_byte(void) {uchar i,in_byte;dat=1; long_delay(); for(i=0;i<8;i++) {clk=1;short_delay();in_byte=in_byte*2;if(dat) { in_byte=in_byte|0x01;} clk=0;short_delay();} dat=0;return(in_byte);}/*************************************************** 7279长延迟函数****************************************************/ void long_delay(void) { uchar i;for(i=0;i<0x30;i++);}/*************************************************** 7279短延迟函数*****************************************************/ void short_delay(void){uchar i;for(i=0;i<8;i++);}/*************************************************** 10ms延迟函数****************************************************/ void delay10ms(uchar time) {uchar i;uint j;for(i=0;i<time;i++){for(j=0;j<0x390;j++) {;} }}/**************************************************** 开机测试函数*****************************************************/ void begin_unit(void) { for(tmr=0;tmr<0x1000;tmr++) //开机初始化send_byte(CMD_RESET); //显示复位write7279(DEC0DE1+5,0X0c); write7279(DEC0DE1+4,0X0e); write7279(DEC0DE0+3,0X0a); write7279(DEC0DE0+2,0X05); write7279(DEC0DE0+1,0X0c);write7279(DEC0DE0,0X01);delay10ms(1500);send_byte(CMD_RESET); //显示复位write7279(DEC0DE0+5,0X0a); write7279(DEC0DE1+4,0X08);write7279(DEC0DE1+3,0X0e);write7279(DEC0DE0+2,0X09);write7279(DEC0DE0+1,0X01);write7279(UNDECODE,0X76);delay10ms(1500);send_byte(CMD_RESET); //显示复位send_byte(CMD_TEST); //显示测试for(j=0;j<1;j++){ delay10ms(100); //延迟3秒钟}send_byte(CMD_RESET); //显示复位delay10ms(50); //延迟0.5秒}/***************************************************** 按键及显示测试函数******************************************************/ void test_key_unit(void) { wait_cnter=0; //用来指示显示按键的时间key_number=0xff; //按键初值write7279(BLINKCTL,0xc0); //一二位闪烁write7279(UNDECODE,0x08); //第一位显示“—”write7279(UNDECODE+1,0x08); //第二位显示“—”write7279(UNDECODE+2,0x08); //第三位显示“—”write7279(UNDECODE+3,0x08); //第四位显示“—”write7279(UNDECODE+4,0x08); //第五位显示“—”write7279(UNDECODE+5,0x08); //第六位显示“—”do { if(!key) //如果有键按下{key_number=read7279(CMD_READ); //读键值if(key_number==0x05){write7279(UNDECODE+1,key_number/16);//显示键值的高八位write7279(DEC0DE1,key_number&0x0f);//显示键值的低八位while(!key); //等待按键松开}if(key_number==0x04){write7279(UNDECODE+1,key_number/16);//显示键值的高八位write7279(DEC0DE1+1,key_number&0x0f);//显示键值的低八位while(!key); //等待按键松开}if(key_number==0x03){write7279(DEC0DE1+2,key_number&0x0f); while(!key);} if(key_number==0x02){ write7279(UNDECODE+1,key_number/16);write7279(DEC0DE1+3,key_number&0x0f);while(!key); //等待按键松开}if(key_number==0x01) { //write7279(UNDECODE+1,key_number/16); write7279(DEC0DE1+4,key_number&0x0f); while(!key);} if(key_number==0x00) {write7279(DEC0DE1+5,key_number&0x0f);while(!key);}wait_cnter=0;}wait_cnter++;}while(key_number!=0&&wait_cnter<0x30000);write7279(BLINKCTL,0xff);send_byte(CMD_RESET);}/*********************************************************************计数测试函数**********************************************************************/void test_number(void) { for(j=0;j<5;j++){digit[j]=0;write7279(UNDECODE+j,digit[j]); //初值为5个零}while(digit[1]<2){ digit[0]++;delay10ms(150);if(digit[0]>9){ digit[0]=0;digit[1]++;if(digit[1]>5) { digit[1]=0;digit[2]++;if(digit[2]>9) {digit[2]=0;digit[3]++;if(digit[3]>5){ digit[3]=0;digit[4]++;if(digit[4]>9){digit[4]=0;}} } } } write7279(DEC0DE0,digit[0]); if( digit[0]==0){ write7279(DEC0DE0+1,digit[1]);if( digit[1]==0){write7279(DEC0DE0+2,digit[2]);if( digit[2]==0){write7279(DEC0DE0+3,digit[3]);if( digit[3]==0){write7279(DEC0DE0+4,digit[4]);}}} } } delay10ms(100);send_byte(CMD_RESET); //显示复位}/**********************************************************************左右移测试函数********************************************************************/void l_r_test(void){write7279(UNDECODE+7,0x49); //应用不译码方式显示“三”delay10ms(80);for(j=0;j<23;j++) //循环右移23次{ send_byte(RTR_CYCLE);delay10ms(12); }for(j=0;j<23;j++){ send_byte(RTL_CYCLE); //循环左移23次delay10ms(12);}send_byte(CMD_RESET);delay10ms(50);for(j=0;j<16;j++) { send_byte(RTR_UNCYL);write7279(DEC0DE0+7,j); //不循环左移，不译码delay10ms(50);}delay10ms(150); send_byte(CMD_RESET);for(j=0;j<16;j++){ send_byte(RTR_UNCYL);write7279(DEC0DE1+7,j); //不循环左移，译码方式1 delay10ms(50);}delay10ms(150);}/**********************************************************************消隐测试函数**********************************************************************/void xiaoyin_test(void) { k=0xff; for(j=0;j<6;j++) { k=k*2;write7279(ACTCTL,k); //消隐测试，每秒增加一个消隐位delay10ms(100); } write7279(ACTCTL,0xff); //恢复8位显示delay10ms(100); send_byte(CMD_RESET); //显示复位}/***********************************************************************段显测试函数**********************************************************************/void duanxian_test(void) {for(j=0;j<64;j++){ write7279(SEGON,j); //64个显示位逐个点亮write7279(SEGOFF,j-1); //同时将前一个显示位熄灭delay10ms(20);} send_byte(CMD_RESET); //显示复位write7279(DEC0DE1+3,0X0e);write7279(UNDECODE+2,0X15);write7279(DEC0DE1+1,0X0d);delay10ms(500);send_byte(CMD_RESET); //显示复位}5.5 金属探测器的原理及测试程序5.5.1 金属探测器的原理金属探测器原理图本金属探测器的原理图如上图所示，反相器 U1与外围的电感和电容构成了一个电容三点式振荡器，振荡频率主要由电感 L ，电容器 C1 、 C2 、C5 决定。