基于單片機的多功能小車的設(shè)計

1、目 錄一、緒論11、設(shè)計的目的12、設(shè)計方案要求1二、硬件設(shè)計21、系統(tǒng)組成框圖22、模塊方案論證與比較2（1）控制模塊2（2）電機的選擇3（3）電機驅(qū)動模塊3（4）尋跡模塊3（5）避障模塊43、硬件電路分析4（1）最小系統(tǒng)4（2）電機驅(qū)動電路6（3）尋跡電路74、部分元器件介紹7（1）51單片機8（2）L298N10三、軟件設(shè)計111、軟件流程11（1）流程簡介11（2）各功能的實現(xiàn)122、尋跡算法設(shè)計13四、調(diào)試與結(jié)果分析14五、結(jié)束語14參考文獻(xiàn)14附錄1：元件清單14附錄2：軟件程序16基于51單片機的多功能小車的設(shè)計（應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)2008級）摘要：智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)

2、展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的，模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能小車就是其中的一個體現(xiàn)。本次設(shè)計的智能小車，采用AT89C51單片機作為小車控制核心，運用紅外探頭的檢測實現(xiàn)小車尋跡和蔽障功能。傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，也是國內(nèi)外公認(rèn)的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在國內(nèi)有自動化方面的專家指出，傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢，認(rèn)為"傳感器技術(shù)強，則自動化產(chǎn)業(yè)強"。由此可見傳感器技術(shù)對自動化產(chǎn)業(yè)乃至整個國家工業(yè)建設(shè)的重要性。關(guān)鍵字：51單片機；直流電機；L298驅(qū)動；紅外探頭一、緒論

3、1、設(shè)計的目的隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的。本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。設(shè)計的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崟r顯示時間、里程，具有自動尋跡功能，可準(zhǔn)確定位停車。傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，也是國內(nèi)外公認(rèn)的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在國內(nèi)有自動化方面的專家指出，傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢，認(rèn)為"傳感器技術(shù)強，則自動化產(chǎn)業(yè)強"。由此可見傳感器技術(shù)對自動化產(chǎn)業(yè)乃至整個國家工業(yè)建設(shè)的重要性。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)

4、境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型敏感材料和傳感器不斷涌現(xiàn)，傳感器種類的增多、性能的提高及精巧的結(jié)構(gòu)都促進(jìn)了多傳感器系統(tǒng)的發(fā)展。本次設(shè)計就是基于傳感器技術(shù)使得小汽車智能化。2、設(shè)計方案要求根據(jù)設(shè)計需要確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，增加避障、尋跡，實現(xiàn)對電位置及運行狀況的實時檢測，并將測得數(shù)據(jù)傳送至單片機進(jìn)行分析處理，然后由單片機根據(jù)所檢測到

5、的各種數(shù)據(jù)發(fā)出不同指令實現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實現(xiàn)對電動車運動狀態(tài)的實時監(jiān)控，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。自主尋跡電動小汽車是一個運用傳感器、單片機信號處理、 電機驅(qū)動及自動控制等技術(shù)來實現(xiàn)環(huán)境感知和自動行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。本設(shè)計采用 AT89C51 單片機作控制核心, 針對小車在行駛過程中的不同要求, 采用模塊化設(shè)計方案, 進(jìn)行了各部分電路的設(shè)計。二、硬件設(shè)計1、系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。AT89C51控制模塊驅(qū)動模塊尋跡模塊蔽障模塊 圖1 系統(tǒng)組成框圖本設(shè)計采用了 AT89C51 單片機為尋跡小汽車的核心控制部分, 通過查詢方式實現(xiàn)對小汽車的

6、智能控制。小汽車由主控制板、驅(qū)動模塊、尋跡模塊、蔽障模塊及車身載體幾部分組成。主控制系統(tǒng)由主控 CPU電路、傳感器接口電路、直流電機驅(qū)動電路等組成。路面檢測系統(tǒng)采用反射式紅外傳感器檢測黑線及超聲波傳感器檢測障礙, 直流電機驅(qū)動采用雙向PWM控制技術(shù)實現(xiàn)對車速靈活地控制。2、模塊方案論證與比較（1）控制模塊方案一：采用ARM芯片作為系統(tǒng)的控制器，它的功能強大，可以實現(xiàn)很多復(fù)雜的功能，但本設(shè)計對控制器的要求簡單，浪費資源而且價格昂貴。方案二：采用8位51單片機作為控制器。51系列單片機具有高性能、體積小、價格低廉、控制能力強等特點，系統(tǒng)功能實現(xiàn)簡單，性價比高。本設(shè)計就采用了比較先進(jìn)的89C51為控

7、制核心，功耗很低。該設(shè)計亦具有實際意義，可以應(yīng)用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面，尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景。所以本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強。從系統(tǒng)功能和性價比方面考慮，我們選擇了方案二。（2）電機的選擇方案一：采用步進(jìn)電機。步進(jìn)電機具有快速啟停能力，可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大。工作電壓可達(dá)到36V，4A；可同時驅(qū)動兩臺直流電機，且不具有誤差積累作用。由于步進(jìn)電機的控制要求嚴(yán)格且很難運轉(zhuǎn)到較高的速度。方案二：采用直流電機。直流電機具有良好的啟動特性和調(diào)速特性，直流電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便且價格比步進(jìn)電機要便宜好多。直流電機

8、在調(diào)速性能要求方面比較嚴(yán)格。綜合本系統(tǒng)對電動機的控制要求，我們選擇了方案二。（3）電機驅(qū)動模塊方案一：采用分立元件構(gòu)成的H橋驅(qū)動電路對電機進(jìn)行控制。該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在實際中應(yīng)用廣泛。但這種電路工作性能不夠穩(wěn)定且功耗比較容易燒壞單片機。方案二：采用專用芯片L298作為電機驅(qū)。L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進(jìn)電機。L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；

9、而且電路簡單，使用比較方便。綜合電機控制的穩(wěn)定性考慮，我們選擇方案二。（4）尋跡模塊方案一：采用光敏電阻作為尋跡電路的主要元件。光敏電阻的阻值隨周圍環(huán)境光線的變化而變化，當(dāng)光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，隨值會發(fā)生明顯的變化，將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大，不能穩(wěn)定的工作。方案二：用紅外發(fā)射管和接受管自制的對管作為尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射 ，若紅外接受管能接受到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平；若接受不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線

10、繼而輸出高電平；雖然自己制作的尋跡傳感器基本滿足要求，但工作不夠穩(wěn)定且容易受外界光線的影響。方案三：采用TCRT5000型光電對管。TCRT5000傳感器的工作原理與一般的紅外傳感器一樣，一傳一感，TCR5000具有一個紅外發(fā)射管和一個紅外接受管。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出電平，該光電對管調(diào)整電路簡單，工作性能穩(wěn)定。通過工作時的性能穩(wěn)定性和尋跡準(zhǔn)確性考慮我們選擇了方案三。（5）避障模塊方案一：采用簡易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤差幾率較大，易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響，在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因為該部件構(gòu)成整個系統(tǒng)

11、的不穩(wěn)定，故最終未采用該方案。方案二：采用兩只紅外線，分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整方向，測試表明，只要合理安裝兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實現(xiàn)尋跡功能。方案三：采用兩只紅外管分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對小車與障礙物相對距離和方位作出較為準(zhǔn)確的判別和及時反應(yīng)。但此方案過于依賴硬 件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性，而且置于小車作坊的紅外對管用到的幾率很小，所以最 終未采用。采用一只紅外對管置于小車右側(cè)。通過測試此種方案就能很好的實現(xiàn)小車避開障物且充分的利用資源而不浪費。智能小車應(yīng)以準(zhǔn)確、智能見優(yōu)，因此我們應(yīng)采用方案三。3、

12、硬件電路分析（1）最小系統(tǒng)89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用89C51單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖二89C51單片機最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點：有可供用戶使用的大量I/O口線。內(nèi)部存儲器容量有限。應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖二 最小系統(tǒng)電路圖和PCB電路板（）時鐘電路89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。89C51單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTA

13、L1、XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。（）復(fù)位電路89C51的復(fù)位是由外

14、部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖3.2。時鐘頻

15、率選用6MHZ時，C取22uF,Rs取200，RK取1K。（2）電機驅(qū)動電路使用LM298作為本設(shè)計的驅(qū)動芯片電路如圖4所示。圖四 電機驅(qū)動電路圖和PCB電路板本系統(tǒng)采用驅(qū)動芯片L298作為電機的驅(qū)動，L298N的5、7、10、12四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可以實現(xiàn)兩個直流電機的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。使用集成電路LM298，由于集成程度高，內(nèi)包含穩(wěn)定的數(shù)字電路，就算在編寫程序的時候錯誤或者其他原因使控制端口同時輸出通過一種電平，不容易燒壞芯片，使整個電路癱瘓。同時芯片還有使能端，容易控制，且穩(wěn)定。特有的PWN調(diào)制功能端，使電機更容易控制。也使得程序在減速的過程特別是保持左

16、右電機速度平衡的程序編寫上變得更加簡潔容易。從圖中可以知道，一塊L298N芯片能夠驅(qū)動兩個電機轉(zhuǎn)動，它的使能端可以外接高低電平，也可以利用單片機進(jìn)行軟件控制，極大地滿足各種復(fù)雜電路需要。另外，L298N的驅(qū)動功率較大，能夠根據(jù)輸入電壓的大小輸出不同的電壓和功率，解決了負(fù)載能力不夠這個問題。（3）尋跡電路本系統(tǒng)采用紅外反射式光電傳感器作為小車的尋跡電路，電路如圖5所示。圖五 尋跡電路圖和PCB電路板由于黑線和白紙對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷“道路”黑線。在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性

17、質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號。4、部分元器件介紹（1）51單片機51單片機時對目前所有兼容intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖時intel 8031單片機，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在目前乃至今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機

18、即是基礎(chǔ)入門的一個單片機，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機一般不具備自編程能力。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的

19、AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入

20、1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLAS

21、H編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.

22、7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該

23、引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振

24、蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（2）L298NL298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接457 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2546 V。輸出電流可達(dá)25 A，可驅(qū)動電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅(qū)動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3

25、，OUT4之間可分別接電動機， 5（IN1），7（IN2），10(IN3)，12(IN4)腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)，這四個引腳輸入PWM脈沖，假設(shè)IN1輸入一個PWM脈沖，IN2輸入與IN1相反的PWM脈沖電機正轉(zhuǎn)，相反的PWM可以由程序設(shè)置或者在IN2的輸入前加一個反相器也可實現(xiàn)，建議使用程序設(shè)置方便簡單，以減少硬件電路避免出現(xiàn)更多問題，若要實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)，則IN1、IN2輸入與正轉(zhuǎn)相反的脈沖即可實現(xiàn)， EN1、EN2接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。當(dāng)使能端為低電平時，芯片不會工作。L298使能端為高電平使能，使能端EN1、EN2可以接I/O口控制也可直接接電源正一直使能，至于使能端

26、是接固定電平還是接I/O口，是具體情況而定，若I/O口資源夠用可接I/O口控制，若I/O口不夠用，可直接接高電平，同時，控制電機的PWM脈沖也可以從兩個使能端輸入，那么四個輸入引腳IN1、IN2、IN3、IN4只需設(shè)置為相應(yīng)的高低電平可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，假如IN1給固定高電平，IN2給固定低電平電機正傳，那么IN1給低IN2給高就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，IN3、IN4同理。下圖是其引腳圖：L298是一個具有高電壓大電流的驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端，用芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好且性能優(yōu)良。三、軟件設(shè)計1、軟件流程如圖6所示。 開始 初始化

27、尋跡前進(jìn)是否有障礙NY 結(jié)束圖六 軟件流程（1）流程簡介上電運行后，放到?jīng)]有障礙物的空地上，小車直走。當(dāng)前方?jīng)]有障礙物的的時候車就一直直走。如果前方遇到障礙物，則小車做左轉(zhuǎn)運動。直至前方?jīng)]有障礙物，這時小車恢復(fù)直走。如果前方有障礙物的時候，左邊同時也有障礙物，則小車右轉(zhuǎn)。直至左邊沒有障礙物或者前方?jīng)]有障礙物。這時小車恢復(fù)左轉(zhuǎn)，或者直走。如果前面沒有障礙物，則先執(zhí)行直走。如果前方，左方，右方均有障礙物，則小車后退，直至前方，左方，右方任一方向沒有障礙，則此時小車開始以前方，左方，右方的優(yōu)先級開始執(zhí)行轉(zhuǎn)向。也就是說如果前方?jīng)]有障礙物，即使其他任意方向都有障礙則小車依然直走，如果前方有障礙，左邊沒有

28、則右轉(zhuǎn)，前方左方都有障礙，則小車右轉(zhuǎn)。否則小車后退。采用紅外探測法實現(xiàn)尋跡功能，即將紅外光電傳感器固定在底盤前沿，利用其在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。為保證智能車在行駛過程具有良好的操穩(wěn)性和平順性，控制系統(tǒng)對直流電機驅(qū)動控制提出了較為理想的解決方案。（2）各功能的實現(xiàn)小車沒遇見障礙物的時候直走*void zhi()/直走 P23=1; P24=0; P25=1; P26=0;當(dāng)小車前方或前方和左方同時遇到障礙物的時候，小車右走*void you()/右走 P23=1;

29、 P24=0; P25=1; P26=1;當(dāng)小車前方或前方和右方同時遇到障礙物的時候，小車左走*void zuo()/左走 P23=1; P24=1; P25=1; P26=0;當(dāng)小車前后左右都有障礙，則小車實現(xiàn)蔽障功能，小車則后退*if(P20=0) ting(); /避障2、尋跡算法設(shè)計采用五路尋跡，將五路尋跡傳感器分別用數(shù)字1、2、3、4、5來表示。初始狀態(tài)下黑線與第三個傳感器對齊；用白色表示未檢測到黑線，黑色表示檢測到。當(dāng)黑線從中間逐漸左移或右移時，對應(yīng)的傳感器狀態(tài)及小車的行駛方式如圖7所示。小車直走1 2 3 4 5小車左拐小車左拐小車右拐小車右拐圖七 尋跡算法說明圖如圖7所示尋跡算

30、法我們可以知道，本次設(shè)計用的是五路尋跡方法。當(dāng)單片機P2端口輸出為111 11011時，低電平有效，未遇到障礙小車直走；若小車上的傳感器檢測到小車前面或前面和右面遇到障礙，小車右拐，則P2端口輸出為111 10111和111 01111；同理當(dāng)P2輸出為111 11101和111 11110時，小車左拐。四、調(diào)試與結(jié)果分析在經(jīng)過多次的整體軟硬件結(jié)合調(diào)試，不斷地對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，能比較流暢的沿著黑線運動，并且實現(xiàn)小車蔽障功能進(jìn)行左走右走。本次設(shè)計使用的是蓄電池供電，為了方便和節(jié)省能源，我們可以用太陽能供電系統(tǒng)充電。如果增加傳感器的個數(shù)可以實現(xiàn)更為精確的黑線識別，使得小車跑得更快更穩(wěn)。五、結(jié)束語通過

31、此次對智能小車的設(shè)計使得我對單片機的應(yīng)用和對其功能了解更為深切即單片機金額以單獨完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的只能控制功能，能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)，這是單片機最大的特征。且通過對智能小車的設(shè)計也使得我對AT89C51單片機和C語言熟悉的掌握，加深對AT89C51性能的了解。通過各種方案的討論和嘗試，在經(jīng)過多次的整體軟硬件結(jié)合調(diào)試，不斷地對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，能比較流暢的沿著黑線運動，小車在直道上可以加速行駛，在彎道上又可以減速轉(zhuǎn)彎，如果增加傳感器的個數(shù)可以實現(xiàn)更為精確的黑線識別。使得小車跑得更快更穩(wěn)。參考文獻(xiàn)1范立南：單片微型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計M，北京，人民郵電出版

32、社,2004；2侯麗華：基于單片機控制的自動往返電動小汽車M，長春，長春電子出版社,2004；3李大友：C語言程序設(shè)計M，清華大學(xué)出版社，1999.4趙家貴、付小美、董平，新編傳感器電路設(shè)計手冊，中國計量出版社，20025李華等，MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，20036王曉明，電動機的單片機控制，北京航空航天大學(xué)出版社，2002附錄1：元件清單序號名稱型號數(shù)量備注1小車底盤12二極管In4007103發(fā)光二極管74瓷片電容104205瓷片電容30pf26電解電容220uf37電解電容100uf28電解電容22uf19電解電容10uf510電解電容4.7uf111電

33、阻10k112電阻4.7k313電阻80k114電阻20k515電阻330516電阻2k117電阻1k718電阻100k119電阻10120可調(diào)電阻10k221可調(diào)電阻1k523單片機At89c51124集成穩(wěn)壓電路7805125撥動開關(guān)126按鍵開關(guān)627晶振12mhz130紅外尋跡傳感器531四運算放大器Lm324232驅(qū)動芯片L298n136紅外避障傳感器1附錄2：軟件程序#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar i=0,j=0,k,temp;sbit P10=P10;/循跡傳感器最左有測得信號 低電平有效sbit P11=P11;/循跡傳感器次左有測得信號sbit P12=P12;/循跡傳感器中有測得信號sbit P13=P13;/循跡傳感器次右有測得信號sbit P14=P14;/循跡傳感器最右有測得信號sbit P23=P23;/單片機輸出到L2