小車走迷宮ppP.doc

*四川工程職業(yè)技術學院* 微機原理與接口技術實訓實驗報告（小車走迷宮）所屬系部： 電氣信息工程系 班 級： 通信技術 姓 名： 指導老師： - 5 - 摘 要本次所做的課題是小車走迷宮。即通過編程使小車在事先準備的迷宮中行走，通過小車上安裝的紅外模塊對迷宮障礙的判斷來改變小車的前進方向，使小車在不碰撞迷宮擋板的情況下，用最短時間走出迷宮。小車使用Philips公司生產(chǎn)的P89V51增強型芯片，用匯編語言進行程序編寫，傳感器使用紅外發(fā)射接收模塊。對每個紅外模塊的發(fā)射距離要在迷宮當中進行適當?shù)恼{(diào)整，使紅外模塊的探測距離剛好，從而更好地判斷小車的當前狀態(tài)，紅外模塊分別安裝在小車的左、右、前方，用一個端口發(fā)射，然后分別接收。將每個端口接收的數(shù)據(jù)，存放后再比較，根據(jù)自己編寫的程序，使小車接收的數(shù)據(jù)有對應的動作。在這次課題所使用的迷宮地圖中，有四個“丁”字路口，因此在單片機編程中，我們通過一個寄存器如 R7對“丁”字路口的個數(shù)進行計數(shù)。然后將所計的數(shù)據(jù)值與自己所設置數(shù)據(jù)進行判斷，滿足自己所設定的數(shù)據(jù)，就給小車對應的動作，使小車順利走過每個“丁”字路口。關鍵字：迷宮；紅外發(fā)射接收模塊；“丁”字口計數(shù)目 錄第一章 整體闡述- 4 -1.項目要求- 4 -2.解決方法- 5 -3.流程圖- 5 -第二章 硬件描述- 8 -1.硬件電路- 8 -1.1復位監(jiān)控電路、時鐘振蕩電路、二極管顯示- 8 -1.2聲控電路- 8 -1.3通信電路- 9 -1.4按鍵及顯示- 9 -1.5模塊與電機接口- 10 -1.6傳感器部分- 10 -1.7電機驅(qū)動與電源- 11 -2.主要功能描述- 11 -2.1單片機- 11 -2.2傳感器- 12 -2.3驅(qū)動部分- 13 -2.4驅(qū)動子程序- 15 -2.5總體功能- 16 -第三章 程序清單- 17 -第四章 總結- 20 -1、總結1- 20 -2、總結2- 22 -第五章 參考文獻- 23 -第一章 整體闡述1.項目要求使用計算機編程軟件keil uvision編寫小車單片機程序，單片機使用Philips公司生產(chǎn)的P89V51RD2XX增強型芯片，在小車上加裝35個紅外發(fā)射接收模塊，通過紅外模塊發(fā)射接收紅外線來判斷迷宮的障礙位置，然后將判斷的結果與實際迷宮狀況相結合，根據(jù)迷宮的狀態(tài)在程序中給予正確的小車行進動作，小車驅(qū)動使用PWM調(diào)速，使小車成功的避開迷宮障礙，走出迷宮。迷宮圖形： 2.解決方法 在這次課題中，我們選擇的是三個紅外發(fā)射模塊，那么紅外模塊檢測的結果就有23=8種情況，將數(shù)據(jù)放20H單元的02H，01H，00H中。左邊的數(shù)據(jù)放02H，前邊放01H，右邊放00H。其中有的情況不需要特別的給予小車動作，可以讓它保持上一個動作。這樣可以減少程序的繁瑣，避免小車在運行中不斷變化路線。在迷宮中的關鍵是對“丁”字路口的判斷，由上面的迷宮圖可以知道，小車從起點出發(fā)，第一個“丁”字路口是向左轉(zhuǎn)，第二個是向右轉(zhuǎn)，第三個是向右轉(zhuǎn)，第四個是向左轉(zhuǎn)。在編寫程序時，我們用R7來計“丁”字路口的個數(shù)，首先要對R7清零 例： MOVR7，#00H 然后在R7四次路口判斷完了之后要重新給R7賦初值，使R7的計數(shù)個數(shù)在4以內(nèi)，保證對“丁”字路口的正確判斷，然后我們在編寫程序的時候就可根據(jù)R7與我們編程序的值，給它對應的轉(zhuǎn)向驅(qū)動程序。除了“丁”字路口的判斷，還有在第一個“丁”字路口下面的路口轉(zhuǎn)向判斷，這里就要對紅外模塊檢測距離進行調(diào)整，用螺絲刀對模塊上的R2電位器調(diào)整，可以改變檢測的距離。當小車運動到這里的時候，其檢測結果(20H)=01H，則給小車左轉(zhuǎn)的程序。在紅外模塊的檢測中，我們循環(huán)開發(fā)射，以此來判斷迷宮障礙的方位。同時小車的驅(qū)動也有要求，速度不能太大，否則會撞到迷宮擋板。因此，小車用的是PWM的調(diào)速程序，通過改變占空比來改變小車的轉(zhuǎn)速，使小車速度不致過大。3.流程圖NYNYNY判斷R7是否為1NYYNYN開始PWM初始化 停車顯示P執(zhí)行程序，開發(fā)射判斷是否有障礙左中右0 0 1左中右1 0 1左中右1 0 0左中右0 1 1左中右1 1 0左中右1 1 1左中右0 1 0左中右0 0 0調(diào)左轉(zhuǎn)調(diào)左轉(zhuǎn)R7+1調(diào)前進調(diào)左轉(zhuǎn)調(diào)前進調(diào)右轉(zhuǎn)調(diào)后退判斷R7是否為2判斷R7是否為3調(diào)左轉(zhuǎn)Y調(diào)右轉(zhuǎn)調(diào)右轉(zhuǎn)聲音判斷判斷R7是否為4R7置1保持上一動作- 22 -傳感器子程序：（以左為例）紅外模塊流程子程序：NYN脈沖個數(shù)10賦給R1R0寄存器清零入口開發(fā)射延時600US（R1）+1關發(fā)射延時600USNYSETB 00HYCLR 00H出口(R1)=6?收到(R0)-1=0第二章 硬件描述1.硬件電路1.1復位監(jiān)控電路、時鐘振蕩電路、二極管顯示：1.2聲控電路端口P3.2，聲音控制小車啟動1.3通信電路D9用于通信指示，當接收端有信號時，D9會閃爍1.4按鍵及顯示1.5模塊與電機接口1.6傳感器部分紅外接收發(fā)射模塊3個：左、前、右開發(fā)射端口：P3.3接收端口 ：左 P2.2右 P3.4前：P2.3紅外傳感器，它主要是通過發(fā)射紅外線和接收紅外線來判斷障礙物的方向及障礙物的距離，模塊由發(fā)射部分和接收部分組成。當傳感器前方有障礙物時，發(fā)射模塊發(fā)射的紅外信號就會反射回來，接受模塊接收到反射的紅外信號后輸出端OUT為低電平，沒有接收到信號時OUT端子為高電平。1.7電機驅(qū)動與電源2.主要功能描述2.1單片機P89V51RD2是一款80C51微控制器，包16/32/64kB Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。它典型特性是它的X2方式選項。利用該特性，設計工程師可使應用程序以傳統(tǒng)的80C51時鐘頻率（每個機器周期包含12個時鐘）或X2方式（每個機器周期包含6個時鐘）的時鐘頻率運行，選擇X2方式可在相同時鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。 Flash程序存儲器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時間。ISP允許在軟件控制下對成品中的器件進行重復編程。應用固件的產(chǎn)生/更新能力實現(xiàn)了ISP的大范圍應用。P89V51RD2也可采用在應用中編程（IAP），允許隨時對Flash程序存儲器重新配置，即使是應用程序正在運行也不例外。2.2傳感器這次實驗所應用的傳感器是由三個傳感器分別接在小車的正前方、左方、還有右方。他們的作用是通過自己的發(fā)送紅外線，再來通過自己是否接收到自己發(fā)送的紅外線以及判斷接收到的脈沖個數(shù)，來判斷是否自己所檢測的方向上有障礙物，將傳感器結果判斷后顯示在數(shù)碼管上： 檢測左方有，數(shù)碼管顯r檢測前面有，數(shù)碼管顯L檢測右邊有，數(shù)碼管顯L檢測左方、前方有，數(shù)碼管顯r檢測右方、前方有，數(shù)碼管顯L三個方向都檢測到時，數(shù)碼管顯b相關程序：JUDGE:MOVA,20HANLA,#07H;屏蔽高5位CJNEA,#00H,BJMOV P0,#03HRETBJ:CJNEA,#01H,T2MOV P0,#071HLCALLZP;調(diào)驅(qū)動程序RETT2:CJNEA,#02H,T3INCR7S:CJNER7,#01H,D1LCALLLEFTMOVP0,#0E3HLCALLDELRETD1:CJNER7,#02H,D2LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HLCALLDELRETD2:CJNER7,#03H,D3LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HLCALLDELRETD3:CJNER7,#04H,D4LCALLLEFTMOVP0,#0E3HLCALLDELRETD4:MOVR7,#00HRETT3:CJNEA,#03H,T4MOVP0,#0E3HLCALLLEFTRETT4:CJNEA,#04H,T5MOVP0,#71HLCALLYPRETT5:CJNEA,#05H,T6MOVP0,#71HLCALLGORETT6:CJNEA,#06H,T7LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HRETT7:LCALLBACKMOVP0,#0C1HRET、2.3驅(qū)動部分驅(qū)動部分主要由4個晶體管和電動機組成，構成了一個H橋a、硬件電路分析當左側(cè)電機需要前進時，L-端保持為“1”，電機的轉(zhuǎn)動速度由L+端的占空比決定；當左側(cè)電機需要后退時，L+端保持為“1”，電機的轉(zhuǎn)動速度由L-端的占空比決定；當右側(cè)電機需要前進時，R-端保持為“1”，電機的轉(zhuǎn)動速度由R+端的占空比決定；當右側(cè)電機需要后退時，R+端保持為“1”，電機的轉(zhuǎn)動速度由R-端的占空比決定。b、軟件思路智能小車左轉(zhuǎn)的條件：左側(cè)電機反轉(zhuǎn)，同時右側(cè)電機正轉(zhuǎn)。智能小車右轉(zhuǎn)的條件：右側(cè)電機反轉(zhuǎn)，同時左側(cè)電機正轉(zhuǎn)。智能小車加速的條件：減少PWM脈沖的占空比。智能小車減速的條件：增加PWM脈沖的占空比。c、單片機硬件資源分配單片機I/O口分配 左側(cè)電機前進PWM控制信號: P1.7(CEX4) 左側(cè)電機后退PWM控制信號: P1.6(CEX3) 右側(cè)電機前進PWM控制信號: P1.5(CEX2) 右側(cè)電機后退PWM控制信號: P1.4(CEX1)在調(diào)試中要盡可能將小車兩側(cè)的輪子轉(zhuǎn)速調(diào)相同，可以避免小車在行進中走偏。電機電路：2.4驅(qū)動子程序GO:LCALLSTOPMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM4,#42HMOVCCAPM2,#42HMOVCCAP4H,#80MOVCCAP2H,#80MOVCCON,#40HRETBACK:LCALLSTOPMOVCCAPM4,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM3,#42HMOVCCAPM1,#42HMOVCCAP3H,#80MOVCCAP1H,#80MOVCCON,#40HRETLEFT:LCALLSTOPMOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM4,#00HMOVCCAPM2,#42HMOVCCAPM3,#42HMOVCCAP3H,#80MOVCCAP2H,#80MOVCCON,#40HRETRIGHT:LCALLSTOPMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM4,#42HMOVCCAPM1,#42HMOVCCAP4H,#80MOVCCAP1H,#80MOVCCON,#40HRETSTOP:MOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM4,#00HSETBP1.4SETBP1.5SETBP1.6SETBP1.7MOVCCON,#00HRET2.5總體功能在各種準備工作完成后，小車的的程序可以滿足走迷宮的要求。但是，小車的傳感器是個問題，調(diào)整不到最佳的狀態(tài)，若傳感器很好，小車可以不碰撞迷宮擋板走出迷宮。在迷宮中的“丁”字路口，我們通過計數(shù)來判斷是第幾個“丁”字路口，然后根據(jù)判斷給予小車對應的驅(qū)動子程序，使小車順利走過“丁”字路口，這樣可以避免小車在迷宮中亂轉(zhuǎn)向。第三章 程序清單CCON DATA0D8HCMOD DATA0D9HCCAPM0DATA0DAHCCAPM1DATA0DBHCCAPM2DATA0DCHCCAPM3DATA0DDHCCAPM4DATA0DEHCL DATA0E9HCCAP0LDATA0EAHCCAP1LDATA0EBHCCAP2LDATA0ECHCCAP3LDATA0EDHCCAP4LDATA0EEHCH DATA0F9HCCAP0HDATA0FAHCCAP1HDATA0FBHCCAP2HDATA0FCHCCAP3HDATA0FDHCCAP4HDATA0FEHORG0000HLJMPMAIN MAIN:CLRP1.2;清零LCALLSTOP;停車MOVP0,#31H;顯示“P”JBP3.2,MAIN;聲音檢測MOVR7,#00HPWM:MOVCMOD,#04H;PWM初始化MOVTMOD,#02HMOVTH0,#139MOVTL0,#139SETBTR0XJ:LCALLLSEND;調(diào)紅外模塊檢測LCALLRSENDLCALLQSENDLCALLJUDGESJMPXJLSEND: CLRP3.3MOVR0,#10;發(fā)射10個脈沖。左發(fā)射MOVR1,#00;寄存器清零L1:SETBP3.3;開p3.3發(fā)射LCALLDEL600US;延時JBP2.2,NEXT1;判是否有接收INCR1;寄存器加1NEXT1:CLRP3.3;關發(fā)射LCALLDEL600US;DJNZR0,L1;判10個脈沖發(fā)完沒CJNER1,#06H,BJ1;判接收是否有6個BJ1:JCNO1SETB02H;有,(00h)置1RETNO1:CLR02H;沒有為0RETQSEND:CLRP3.3MOVR2,#10 ;前發(fā)射MOVR3,#00;寄存器清零L2:SETBP3.3;開p3.3發(fā)射LCALLDEL600USJBP3.4, NEXT2;是否有接收INCR3;寄存器加一NEXT2:CLRP3.3;關發(fā)射LCALLDEL600US;DJNZR2,L2; 10個脈沖發(fā)完沒CJNER3,#06H,BJ2;判接收有沒6個BJ2:JCNO2SETB01H;有 01H為1 RETNO2:CLR01H;沒有為0RETRSEND:CLRP3.3MOVR4,#00MOVR5,#10L3:SETBP3.3LCALLDEL600USJBP2.3,NEXT3INCR4NEXT3:CLRP3.3LCALLDEL600USDJNZR5,L3CJNER4,#04H,BJ3BJ3:JCNO3SETB00HRETNO3:CLR00HRETJUDGE:MOVA,20H;判斷檢測結果ANLA,#07HCJNEA,#00H,BJMOVP0,#03HRETBJ:CJNEA,#01H,T2MOVP0,#071HLCALLLEFTRETT2:CJNEA,#02H,T3;“丁”字路口判斷INCR7S:CJNER7,#01H,D1LCALLLEFTMOVP0,#0E3HRETD1:CJNER7,#02H,D2LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HRETD2:CJNER7,#03H,D3LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HRETD3:CJNER7,#04H,D4LCALLLEFTMOVP0,#0E3HRETD4:MOVR7,#00HRETT3:CJNEA,#03H,T4MOVP0,#0E3HRETT4:CJNEA,#04H,T5MOVP0,#71HLCALLYPRETT5:CJNEA,#05H,T6MOVP0,#71HLCALLGORETT6:CJNEA,#06H,T7LCALLRIGHTMOVP0,#0F1HRETT7:LCALLBACKMOVP0,#0C1HRETGO:LCALLSTOPMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM4,#42HMOVCCAPM2,#42HMOVCCAP4H,#80MOVCCAP2H,#80MOVCCON,#40HRETBACK:LCALLSTOPMOVCCAPM4,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM3,#42HMOVCCAPM1,#42H MOVCCAP3H,#80MOVCCAP1H,#80MOVCCON,#40HRETLEFT:LCALLSTOPMOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM4,#00HMOVCCAPM2,#42HMOVCCAPM3,#42HMOVCCAP3H,#80MOVCCAP2H,#80MOVCCON,#40HRETRIGHT:LCALLSTOPMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM4,#42HMOVCCAPM1,#42HMOVCCAP4H,#80MOVCCAP1H,#80MOVCCON,#40HRETSTOP:MOVCCAPM1,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM4,#00HSETBP1.4SETBP1.5SETBP1.6SETBP1.7MOVCCON,#00HRETYP:LCALLSTOPMOVCCAPM3,#00HMOVCCAPM2,#00HMOVCCAPM4,#42HMOVCCAPM1,#42HMOVCCAP4H,#70MOVCCAP1H,#40MOVCCON,#40HRETDEL600US:MOV31H,150;延時600usDEL0:NOPDJNZ31H,DEL0RETEND第四章 總結1、總結1經(jīng)過這學期單片機的學習，我對單片機有了更加深入的認識，在平時實驗中對基本的實驗內(nèi)容還能夠比較好的掌握，但是有些擴展還不能很好的弄明白，在做這些實驗的時候感覺不是很好。在這次的單片機專用周中，我做的課題是小車走迷宮，在初次拿到這個課題的時侯還有很多不明白的問題，后來在老師的分析下有了很多的認識，知道如何處理傳感器的安裝、調(diào)試；如何在迷宮的“丁”字路口給予小車正確的轉(zhuǎn)向；如何處理小車在轉(zhuǎn)彎過程中的狀態(tài)等情況。第一天做硬件電路圖，根據(jù)我們的課題，考慮需要那些硬件器材，然后利用protel 99 se 做硬件電路圖。通過這個步驟，我不僅又重新熟悉了下protel 99 se的操作技巧，還了解了我所做課題的一些硬件器材，知道硬件的原理。比如：紅外模塊的組成有接收和發(fā)射，發(fā)射距離可以根據(jù)實際的要求調(diào)整R2電位器來改變，也可調(diào)節(jié)R5來改變紅外線的頻率。這次程序是先寫小段的然后將各段組合。首先是對迷宮的分析。在迷宮中有4個“丁”字路口，在分析中我們用一個寄存器R7來計數(shù)。我們使用三個模塊，對模塊檢測結果用的是20H單元里的02H,01H,00H來存放數(shù)據(jù)，左邊用的02H，前邊用的01H,右邊是00H,“丁”字路口情況是前邊檢測到，左右沒有檢測到，則20H單元數(shù)據(jù)為02H,此時要對“丁”字路口計數(shù)，即R7自加1，然后就對R7的值進行比較判斷，當R7為1時，調(diào)左轉(zhuǎn)驅(qū)動；R7為2時，調(diào)右轉(zhuǎn)驅(qū)動；R7為3時，調(diào)右轉(zhuǎn)驅(qū)動；R7為4時，調(diào)左轉(zhuǎn)驅(qū)動，這樣就將迷宮“丁”字路口的判斷問題解決了。要注意的是，R7在四次判斷完了之后要對其回賦初值，不然，R7的數(shù)據(jù)就會混亂，使小車沒有正確的方向，不能轉(zhuǎn)過“丁”字路口。由于小車在迷宮中行走，小車的速度不能太快，所以這里用到了PWM調(diào)速模塊，在程序的開始就要對PWM進行初始化設定，這個在之前的實驗中做過，然后是對小車每個驅(qū)動子程序進行程序編寫，這也是之前做過的，很快完成了，其中對驅(qū)動的占空比設置要根據(jù)小車實際運動時候的速度快慢來給值，使小車不會撞上擋板。然后是小車的啟動，我做的是聲控來讓小車啟動，在程序下載到小車后，顯示P。則程序下載了，通過聲音來啟動小車。在實際的操作中，首先就是傳感器的檢測問題，對傳感器的檢測距離需要結合實際來調(diào)整，距離要適中。在老師的幫助下，我們把傳感器進行調(diào)整，把壞的換了，這樣檢測就好多了。另一個問題是在“丁”字路口的計數(shù)、顯示和驅(qū)動問題。開始的時候每次在檢測“丁”字路口時，數(shù)碼管的顯示就不對，根據(jù)程序內(nèi)容應該是依次顯示L，r，r，L。但在我們的小車上卻不是這樣，顯示有點混亂，后來在老師的幫助解決下對R7的值進行了處理，再次測試的時候就正確了。接著就是到迷宮中進行試車，在多次的調(diào)整下，小車最終走出了迷宮，當然少不了對小車的人工幫助了。經(jīng)過這次的單片機實訓，有了新的認識。在遇到問題的時候首先是自己去解決，然后是我們幾個組之間進行商量，共同探討問題的解決方法，還有就是堅持不懈的斗志，在做迷宮的測試中，小車問題最大，前一次還能走很好，但你第二次去試車時就不對了，小車就亂跑了，往往這樣，但又不知道原因，只有拿回來重新下載，再去試車，進過不斷的改進，小車最終成功了。這其中更少不了老師的耐心指導，得對老師說聲辛苦了，在老師的指導下，我們才能更好地完成這個課題。2、總結2本次單片機實訓為時兩周，是對單片機更深入的了解和復習。對于程序的編寫，硬件的熟悉都是種考驗，其目的在于在熟練每個硬件模塊的基礎上，對程序進行相應編寫。我們組這次實訓的內(nèi)容是“迷宮”，所以需要的程序主要關系到上課時所學的：障礙物方位檢測、延時、數(shù)碼管動態(tài)顯示等，其中最主要得是平時并沒有太過多使用的傳感器，因為實訓之前的程序基本不用太過多調(diào)試傳感器，但此次實訓卻用了很多時間在調(diào)試上，因為在穿越迷宮時很難掌握其方向和速度，即使傳感器調(diào)得較好。“T”字路口時程序設計中最為關注的，其檢測的方向多，轉(zhuǎn)向也需要一定微調(diào)。還有是小車的硬件好壞也是很重要，在各組使用傳感器時有些有損壞，首先是沒有正確連接，其次可能是用的太久，硬件各部分不太穩(wěn)定，所以使用得也不順暢，當然程序的正確與否是根本，所以實訓也是硬件與軟件的雙重學習。在程序的編寫上覺得還是有一定困難，剛開始還根本不知道該從哪一部分開始，首先是我對以前學的都不是很明白，比如在障礙物檢測程序中