2014年廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽 2014年廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽【本科組E題】智能平衡電動(dòng)小車設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué)校：桂林電子科技大學(xué) 院系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 隊(duì)員姓名：黎遠(yuǎn)明，孫翔，安聰穎 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：創(chuàng)新學(xué)院B106 負(fù)責(zé)人：管芳 時(shí)間：2014年8月29日 設(shè)計(jì)摘要： 隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時(shí)代。整個(gè)智能小車設(shè)計(jì)主要以STC89C52單片機(jī)為控制核心,使用超聲波模塊檢測距離，采用紅外傳感器控制躲避障礙。小車驅(qū)動(dòng)采用減速直流電機(jī)，執(zhí)行采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對縣級的精確控制。通過不斷對單片機(jī)I/O口進(jìn)行掃描來監(jiān)測傳感器的狀態(tài)，控制小車循線、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作，使得小車按預(yù)定軌道行駛，并在遇到障礙時(shí)發(fā)出指示并停車的功能。同時(shí)，運(yùn)用顯示屏和數(shù)碼管，顯示時(shí)間，路程和電壓。關(guān)鍵詞：智能小車，超聲波測距，循線模塊，PWM，聲光指示Abstract： With the rapid development of artificial intelligence technology, computer technology, automatic control technology, intelligent control will usher in a new era of itsdevelopment.This dissertation discusses mainly on the design of the intelligent car  in STC89C52single-chip processor as the control core.Detection distance using ultrasonic module, using an infrared sensor control to avoid obstacles. Car driven by a DC motor reducer, execution using pulse width modulation (PWM) technology to achieve precise control of the county's. By constantly on the MCU I / O port for scanning to monitor the state of the sensor, control the car through the line, turning, obstacle avoidance and other actions, making the car traveling at a predetermined orbit, and give directions in the face of obstacles and park features.Key Word：Intelligence Balancing Electric Car, Ultrasonic Ranging, PWM，Sound and Light Indication目錄1 系統(tǒng)方案11.1總體方案設(shè)計(jì)與比較11.2電機(jī)的比較與選擇21.3循跡模塊的選擇與比較21.31循跡模塊選擇21.32尋跡傳感器布局 31.4避障測距模塊32 理論分析與計(jì)算42.1信號檢測與控制 42.2節(jié)能 42.3直流電機(jī)調(diào)速原理42.4 PWM基本原理 52.5循跡模塊算法分析（5路）63電路與程序設(shè)計(jì)73.1單片機(jī)控制系統(tǒng)73.2電源模塊設(shè)計(jì)83.3驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)93.4循跡模塊設(shè)計(jì)及程序流程93.5超聲波測距模塊 103.6程序大致流程114結(jié)果分析124.1調(diào)試儀器儀表 124.2系統(tǒng)測試 124.3調(diào)試過程及分析124.4調(diào)整與改正13附錄1；程序源代碼14附錄2：元件清單261 系統(tǒng)方案整個(gè)電路系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，有尋跡檢測、避障檢測、超聲波距離檢測、驅(qū)動(dòng)模塊等多個(gè)模塊。首先利用檢測模塊對路面信號進(jìn)行檢測，經(jīng)過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，輸出相應(yīng)的信號給驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制小車沿著引導(dǎo)黑線行駛，同時(shí)，超聲波模塊進(jìn)行測距， 小車用數(shù)碼管，檢測運(yùn)作時(shí)的小車電壓。在遇到硬幣時(shí)，通過避障模塊進(jìn)行檢測，并發(fā)出聲光指示，控制小車停車5秒，后繼續(xù)按照引導(dǎo)黑線走完全程。1.1總體方案設(shè)計(jì)與比較方案一：采用STC89C52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元。以STC89C52單片機(jī)為核心的控制電路，運(yùn)用循跡模塊、避障檢測、超聲波距離檢測、驅(qū)動(dòng)模塊等多個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)小車在行駛中轉(zhuǎn)彎、蔽障、測距等問題。同時(shí)利用1620和數(shù)碼管，顯示時(shí)間，路程，以及電壓。并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)尋線，停車，聲光指示等智能化控制，以及各種數(shù)據(jù)顯示。 方案二：選用一片CPLD作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。 CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍，是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用VHDL語言進(jìn)行編寫開發(fā)。但CPLD在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢。同時(shí)，CPLD的處理速度非?？欤≤嚨男羞M(jìn)速度不可能太高，若采用該方案，必將在控制上遇到很多不必要增加的難題。 綜合考慮了傳感器、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等諸多因素，方案一簡潔、靈活、可擴(kuò)展性好，并且我們對單片機(jī)掌握的比較好，且能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此本設(shè)計(jì)采用方案一來實(shí)現(xiàn)，充分利用STC89C52的單片機(jī)資源。1.2電機(jī)的比較與選擇方案一：采用步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是具有快速啟停能力,如果負(fù)荷不超過步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。方案二：采用直流伺服電機(jī) 直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的速度控制性能，它輸出較 大的轉(zhuǎn)矩，直接拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，同時(shí)他又受控制信號的直接控制進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，在很多方面具有優(yōu)越性，但是直流伺機(jī)電機(jī)價(jià)格昂貴，且不易購買方案三：采用減速直流電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。 由于減速直流電機(jī)更易于購買，并且電路相對簡單，并能完成所需的功能，故采用減速直流電機(jī)作為動(dòng)力源。1.3循跡模塊的選擇與比較1.31循跡模塊選擇方案一：采用發(fā)光二極管+光敏電阻易受到外界光源的干擾，有時(shí)甚至檢測不到黑線，主要是因?yàn)榭梢姽獾姆瓷湫Ч乇淼钠教钩潭?、地表材料的反射情況均對檢測效果產(chǎn)生直接影響?？朔巳秉c(diǎn)的方法：采用超高亮度的發(fā)光二極管能降低一定的干擾，但這又會(huì)增加檢測系統(tǒng)的功耗。方案二：脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器。 由于采用帶有交流分量的調(diào)制信號，則可大幅度減少外界的干擾；此外紅外發(fā)射接收管的工作電流取決于平均電流，如果采用占空比小的調(diào)制信號，在平均電流不變的情況下，瞬時(shí)電流很大（50100mA）（ST-188允許的最大輸入電流為50mA），則大大提高了信噪比。此種測試方案反應(yīng)速度大約在5us。   通過比較，方案二更加有優(yōu)勢，故選擇紅外發(fā)射接收器制作循跡模塊。1.32尋跡傳感器布局     方案一：一字形布局 反射式光電傳感器在小車前方一字形簡單排布。在一字形中傳感器的間隔有均勻布局和非均勻布局兩種方式，均勻布局不利于彎道信息的準(zhǔn)確采集，通常采取的是非均勻布局。考慮到弧度信息采集的連貫性，非均勻布局的理論依據(jù)是等角度分布原則，即先確定一合適的定點(diǎn)，從頂點(diǎn)依次等角度畫射線，射線與傳感器水平線相交的位置即為傳感器的位置。這種方案信息檢測相對連貫，準(zhǔn)確，使控制程序算法簡單，小車運(yùn)行連貫，穩(wěn)定。 方案二：M形布局。傳感器呈M形排布。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于拓寬了邊沿傳感器的檢測范圍，更適合于小車快速行進(jìn)中的彎道檢測，但相對一字形布局來說，M形布局不利于信息檢測的穩(wěn)定，易于產(chǎn)生振蕩，不利于小車行駛的穩(wěn)定。由于本次尋跡實(shí)驗(yàn)要求比較簡單，考慮到方案的可行性并且保持小車運(yùn)行穩(wěn)定，故此次采用方案一來進(jìn)行傳感器的布局。1.4避障測距模塊 方案一: 超聲波測距。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。  方案二：視覺測距。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計(jì)的像素。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。視覺傳感器的優(yōu)點(diǎn)是易于多目標(biāo)測量和分類，分辨率好。但它不能直接測量距離，算法復(fù)雜，處理速度慢。  由于超聲波傳感器價(jià)格合理，功能齊全。而視覺傳感器價(jià)格昂貴，且算法復(fù)雜，不易于控制，故選擇超聲波模塊。2 理論分析與計(jì)算2.1信號檢測與控制  本系統(tǒng)采用紅外檢測電路，當(dāng)系統(tǒng)檢測到外側(cè)的黑線時(shí)，系統(tǒng)通過單片機(jī)向電機(jī)發(fā)送控制指令，從而使小車左側(cè)輪子停轉(zhuǎn)，右側(cè)輪子正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)小車左轉(zhuǎn)的目的。同理，當(dāng)系統(tǒng)檢測到內(nèi)測黑線時(shí)，小車相應(yīng)會(huì)右轉(zhuǎn)，這樣就能實(shí)現(xiàn)小車沿著黑線行駛。同時(shí)紅外對管檢測路面信息，能控制小車轉(zhuǎn)彎和防止小車出界。  并且用超聲波檢測前方障礙，可防止與障礙物相撞。 2.2節(jié)能  本車采用可充電電池驅(qū)動(dòng)小車行駛，比一次性電池更加節(jié)能環(huán)保。開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件以完全導(dǎo)通或關(guān)斷方式工作。因此，開關(guān)電源功耗極低，比線性電源更加節(jié)能。2.3直流電機(jī)調(diào)速原理 依據(jù)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n=(U-IR)/K 。其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，為磁通量，K為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。  由公式可以看出，可以通過改變勵(lì)磁磁通量、電樞電路總電阻R、電樞端電壓U三種方法來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 （1）改變勵(lì)磁磁通量主要是針對勵(lì)磁式直流電機(jī)（定子上也為繞組，通電產(chǎn)生磁場，相當(dāng)于電磁鐵），改變勵(lì)磁電流進(jìn)而改勵(lì)磁磁通量，而我們用的直流電極是永磁式直流電機(jī)（定子為永久磁鐵），所以不能通過改變勵(lì)磁磁通量的方法改變速度。 （2）通過改變電樞電路的總電阻R來調(diào)速，由n=(U-IR)/K可知，當(dāng)R變大時(shí)，n變小。 （3)通過改變電樞端電壓U來調(diào)速，調(diào)節(jié)電樞端電壓可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，是應(yīng)用范圍最為廣泛的調(diào)速方法。  2.4 PWM基本原理 采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。PWM 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。通俗的說PWM 是采用數(shù)字量對模擬量進(jìn)行合成的方法。  由于電壓UAB的正、負(fù)變化，使電流波形存在兩種情況：  （1）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重（如id1 ），這時(shí)平均負(fù)載電流大，在續(xù)流階段電流仍維持正方向，電機(jī)始終工作在第象限的電動(dòng)狀態(tài)； （2）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕（如id2 ），平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，于是VT2和VT3集一射極兩端失去反壓，在負(fù)的電源電壓（Us）和電樞反電動(dòng)勢的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。與此相仿，在0t<ton期間，當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，電流也有一次倒向。 雙極式可逆PWM變換器電樞平均端電壓用公式表示為：   仍以=Ud/Us來定義PWM電壓的占空比，則與ton的關(guān)系為 ：   調(diào)速時(shí)，的變化范圍為l1 ； 當(dāng)為正值時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 為負(fù)值時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；=0時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。   直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中包括一個(gè)具有繼電特性的脈寬調(diào)制變換器，它在本質(zhì)上是一個(gè)開關(guān)控制系統(tǒng)。P10 P11 P12 P13 P14 2.5循跡模塊算法分析（5路）左電機(jī) 右電機(jī)P20 P211轉(zhuǎn) 1轉(zhuǎn)0不轉(zhuǎn) 0不轉(zhuǎn)P10 P11 P12P13 P14 方向00000前進(jìn)011左轉(zhuǎn)101前進(jìn)001左轉(zhuǎn)110右轉(zhuǎn)100右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)0右轉(zhuǎn)3電路與程序設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)控制系統(tǒng) 89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。 采用此芯片與復(fù)位電路，晶振回路即可構(gòu)成單片機(jī)控制系統(tǒng)，電路圖如圖所示:程序流程圖如下：3.2電源模塊設(shè)計(jì) 電源模模塊，由3部分組成，升壓模塊，穩(wěn)壓模塊，和降壓模塊，利用LM2587,LM2596以及LM2576芯片，達(dá)到三合一，節(jié)約了成本，同時(shí)提高了模塊的性能。 3.3驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 采用內(nèi)部集成H橋式芯片每一組PWM波用來控制一個(gè)電機(jī)的速度，而另外兩個(gè)I/O口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡單，電路也很簡單，一個(gè)芯片內(nèi)包含有8個(gè)功率管，這樣簡化了電路的復(fù)雜性。3.4循跡模塊設(shè)計(jì)及程序流程 循跡模塊是智能車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，其主要功能是準(zhǔn)確，快速，超前地采集路面信息，把它轉(zhuǎn)變成電信號，傳送到單片機(jī)中處理。 原理： 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射強(qiáng)度的特點(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反 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，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)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。程序設(shè)計(jì)流程圖：循跡避障程序入口讀紅外傳感器狀態(tài)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)依據(jù)狀態(tài)選擇小車運(yùn)行方式3.5超聲波測距模塊 車測距上我們選擇了HC-SR04超聲波模塊傳感，HC-SR04可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。超聲波是指頻率高于20KHz的機(jī)械波。超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時(shí)間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。 此超聲波測距模塊的工作原理：接收回路為諧振回路，將收到的微弱回波信號檢出，送信號放大電路放大，收到產(chǎn)生脈沖輸出送單片機(jī)中斷端，單片機(jī)收到中斷信號后停止計(jì)時(shí)，計(jì)算出距離值，保存等待讀出或直接經(jīng)UART 送出。接收過程中，單片機(jī)定時(shí)控制放大電路的增益，逐漸提高，以適應(yīng)距離越來越弱的回波信號。超聲測距傳感器的核心功能是測量距離，通過發(fā)射器發(fā)射超聲波，超聲波遇到物體反射回來被接收器接收。傳感器將所測量的量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，即將非電量轉(zhuǎn)換為便于測量的電量，這樣單片機(jī)就能計(jì)算出超聲波從發(fā)射到接受用的時(shí)間，測量時(shí)間*聲速/2=距離。車測距上我們選擇了HC-SR04超聲波模塊傳感，HC-SR04可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。超聲波是指頻率高于20KHz的機(jī)械波。超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時(shí)間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。3.6程序大致流程此設(shè)計(jì)由尋跡檢測、避障檢測、超聲波距離檢測、驅(qū)動(dòng)模塊等多個(gè)模塊組合而成。89S52 循跡程序 硬幣檢測聲光控制顯示路程時(shí)間 停車程序 4結(jié)果分析 4.1調(diào)試儀器儀表  設(shè)計(jì)及測試中所用的儀器及工具主要有：秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等 電源：可充電電池。  常用儀表：數(shù)字萬用表、AVR Studio。4.2系統(tǒng)測試 對小車的整體的調(diào)試按照模塊來進(jìn)行，分為以下幾個(gè)步驟： 首先測試電源的工作情況，各個(gè)模塊能否得到良好供電。 然后檢查單片機(jī)能否正常的燒寫程序和工作。 紅外對管安裝完成后根據(jù)測試數(shù)據(jù)調(diào)試程序。 測試兩前輪電機(jī)的工作情況，并試驗(yàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。 讓小車在黑色軌道上初步循跡運(yùn)行。 反復(fù)測試各參數(shù)變化對小車的影響，找出最有效的配置。 對小車運(yùn)行過程中各種可能出現(xiàn)的情況測試，發(fā)現(xiàn)問題，找出解決方法。整理數(shù)據(jù)，優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。 經(jīng)過多次調(diào)試，本系統(tǒng)能夠基本滿足設(shè)計(jì)要求，能夠較快較平穩(wěn)的沿路面行駛。4.3調(diào)試過程及分析由于各模塊往單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)都是數(shù)字信號，在對各模塊進(jìn)行檢測的時(shí)候，用萬用表對輸出信號進(jìn)行檢測，觀測是否輸出相應(yīng)的電壓變化即檢測出各模塊的工作狀態(tài)。 在小車調(diào)試完成后我們用萬用表對小車的整體完成情況進(jìn)行測試，根據(jù)程序設(shè)計(jì)流程圖可以看出本系統(tǒng)用一套程序就可以完成基本部分和發(fā)揮部分的各項(xiàng)任務(wù)，在測試時(shí)，我們對小車分別行使一圈用時(shí)情況和和小車上坡時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行記錄。測試次數(shù)小車行駛一圈的秒數(shù)（S）是否超出跑道遇到硬幣時(shí)，是否聲光指示，并停車是否能 爬上坡135是是否233是否否332否否是 430否是是4.4調(diào)整與改正 在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自身知識的不足，也發(fā)現(xiàn)我們必須具備專業(yè)基礎(chǔ)知識才能成功的設(shè)計(jì)出一件合格的東西。這次課程設(shè)計(jì)收獲很多，體會(huì)也很深刻，并且對我們所學(xué)的東西也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在設(shè)計(jì)過程中，也學(xué)會(huì)了很多新的東西，如對一些初次使用的模塊的認(rèn)識與掌握。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了關(guān)于基本電子設(shè)計(jì)的一些方法，同時(shí)也加深了對一些常用的電子元件的理解以及其基本用法的掌握。 通過多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)小車有以下幾方面的問題及因素影響：  （1） 程序邏輯方面不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致在行駛過程中不按預(yù)期的路線去行駛。究其原因，一方面由于電路自身缺陷導(dǎo)致程序有誤，另一方面由于C語言掌握不夠，需要加強(qiáng)。 （2） 小車車身前重后輕難以上坡 針對以上問題，改進(jìn)方案如下： （1） 解決方案：先對程序進(jìn)行軟件調(diào)試，進(jìn)行單步運(yùn)行，軟件調(diào)試成功在進(jìn)行硬件調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求（2） 加重小車前身的重量，及利用軟件控制電機(jī)有足夠的速度沖上上坡。附錄1；程序源代碼#include<reg52.h>#include"delay.h"#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit beef=P15;/蜂鳴器和燈sbit ena=P20; /左使能端sbit enb=P21; /右使能端sbit tan1=P10;/探頭1sbit tan2=P11;/探頭2sbit tan3=P12;/探頭3sbit tan4=P13; /探頭4sbit tan5=P14; /探頭5sbit LCD_RST=P22 ;/復(fù)位，0復(fù)位；sbit LCD_CE=P23; / 片選，芯片使能，（片選為零時(shí)，開使能端） sbit LCD_DC=P24; / 1寫數(shù)據(jù)，0寫命令；sbit SDIN=P25; /串行數(shù)據(jù)傳輸端；sbit SCLK=P26; /串行時(shí)鐘輸入端；sbit Trig=P00;uint secondsg=0,secondss=0,secondsb=0; /時(shí)間顯示uint dis=0,count3=0;/距離uchar tt=0; /定時(shí)器里面的uint us=0;/10usuint ms=0;/1msuint s;/100msuchar count1=0,count2=0; /計(jì)數(shù)次數(shù)uchar lspeed=0,rspeed=0; /左右輪速度uchar j=0; /全部檢測到黑線的次數(shù)void stop();void HC_init()TMOD=0x09;TR0=1;TH0=0;TL0=0; uint HC_jisuan()uint dist,timer;timer=TH0;timer<<=8;timer=timer|TL0;dist=timer/53; /晶振11.0592MHz /距離cm=微秒us/58return dist; /1個(gè)機(jī)器周期是12個(gè)時(shí)鐘周期 timer*12/(58*11.0592)=timer/53void HC_run()uint tempH=0x00,tempL=0x00;TH0=0;TL0=0;Trig=0;Trig=1;delay_1ms(1);Trig=0;while(TH0-tempH!=0|TL0-tempL!=0)|(TH0=0&&TL0=0)tempH=TH0;tempL=TL0;delay_1ms(1);code unsigned char font6x86 = 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 , / sp 0x00, 0x00, 0x00, 0x2f, 0x00, 0x00 , / ! 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x07, 0x00 , / " 0x00, 0x14, 0x7f, 0x14, 0x7f, 0x14 , / # 0x00, 0x24, 0x2a, 0x7f, 0x2a, 0x12 , / $ 0x00, 0x62, 0x64, 0x08, 0x13, 0x23 , / % 0x00, 0x36, 0x49, 0x55, 0x22, 0x50 , / & 0x00, 0x00, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00 , / ' 0x00, 0x00, 0x1c, 0x22, 0x41, 0x00 , / ( 0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x1c, 0x00 , / ) 0x00, 0x14, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x14 , / * 0x00, 0x08, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x08 , / + 0x00, 0x00, 0x00, 0xA0, 0x60, 0x00 , / , 0x00, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08 , / - 0x00, 0x00, 0x60, 0x60, 0x00, 0x00 , / . 0x00, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02 , / / 0x00, 0x3E, 0x51, 0x49, 0x45, 0x3E , / 0 0x00, 0x00, 0x42, 0x7F, 0x40, 0x00 , / 1 0x00, 0x42, 0x61, 0x51, 0x49, 0x46 , / 2 0x00, 0x21, 0x41, 0x45, 0x4B, 0x31 , / 3 0x00, 0x18, 0x14, 0x12, 0x7F, 0x10 , / 4 0x00, 0x27, 0x45, 0x45, 0x45, 0x39 , / 5 0x00, 0x3C, 0x4A, 0x49, 0x49, 0x30 , / 6 0x00, 0x01, 0x71, 0x09, 0x05, 0x03 , / 7 0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36 , / 8 0x00, 0x06, 0x49, 0x49, 0x29, 0x1E , / 9 0x00, 0x00, 0x36, 0x36, 0x00, 0x00 , / : 0x00, 0x00, 0x56, 0x36, 0x00, 0x00 , / ; 0x00, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41, 0x00 , / < 0x00, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14 , / = 0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x14, 0x08 , / > 0x00, 0x02, 0x01, 0x51, 0x09, 0x06 , / ? 0x00, 0x32, 0x49, 0x59, 0x51, 0x3E , / 0x00, 0x7C, 0x12, 0x11, 0x12, 0x7C , / A 0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36 , / B 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x22 , / C 0x00, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x22, 0x1C , / D 0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41 , / E 0x00, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01 , / F 0x00, 0x3E, 0x41, 0x49, 0x49, 0x7A , / G 0x00, 0x7F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F , / H 0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x41, 0x00 , / I 0x00, 0x20, 0x40, 0x41, 0x3F, 0x01 , / J 0x00, 0x7F, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41 , / K 0x00, 0x7F, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40 , / L 0x00, 0x7F, 0x02, 0x0C, 0x02, 0x7F , / M 0x00, 0x7F, 0x04, 0x08, 0x10, 0x7F , / N 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E , / O 0x00, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x06 , / P 0x00, 0x3E, 0x41, 0x51, 0x21, 0x5E , / Q 0x00, 0x7F, 0x09, 0x19, 0x29, 0x46 , / R 0x00, 0x46, 0x49, 0x49, 0x49, 0x31 , / S 0x00, 0x01, 0x01, 0x7F, 0x01, 0x01 , / T 0x00, 0x3F, 0x40, 0x40, 0x40, 0x3F , / U 0x00, 0x1F, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1F , / V 0x00, 0x3F, 0x40, 0x38, 0x40, 0x3F , / W 0x00, 0x63, 0x14, 0x08, 0x14, 0x63 , / X 0x00, 0x07, 0x08, 0x70, 0x08, 0x07 , / Y 0x00, 0x61, 0x51, 0x49, 0x45, 0x43 , / Z 0x00, 0x00, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x00 , / 0x00, 0x55, 0x2A, 0x55, 0x2A, 0x55 , / 55 0x00, 0x00, 0x41, 0x41, 0x7F, 0x00 , / 0x00, 0x04, 0x02, 0x01, 0x02, 0x04 , / 0x00, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40 , / _ 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x00 , / ' 0x00, 0x20, 0x54, 0x54, 0x54, 0x78 , / a 0x00, 0x7F, 0x48, 0x44, 0x44, 0x38 , / b 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x20 , / c 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x48, 0x7F , / d 0x00, 0x38, 0x54, 0x54, 0x54, 0x18 , / e 0x00, 0x08, 0x7E, 0x09, 0x01, 0x02 , / f 0x00, 0x18, 0xA4, 0xA4, 0xA4, 0x7C , / g 0x00, 0x7F, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78 , / h 0x00, 0x00, 0x44, 0x7D, 0x40, 0x00 , / i 0x00, 0x40, 0x80, 0x84, 0x7D, 0x00 , / j 0x00, 0x7F, 0x10, 0x28, 0x44, 0x00 , / k 0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x40, 0x00 , / l 0x00, 0x7C, 0x04, 0x18, 0x04, 0x78 , / m 0x00, 0x7C, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78 , / n 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x38 , / o 0x00, 0xFC, 0x24, 0x24, 0x24, 0x18 , / p 0x00, 0x18, 0x24, 0x24, 0x18, 0xFC , / q 0x00, 0x7C, 0x08, 0x04, 0x04, 0x08 , / r 0x00, 0x48, 0x54, 0x54, 0x54, 0x20 , / s 0x00, 0x04, 0x3F, 0x44, 0x40, 0x20 , / t 0x00, 0x3C, 0x40, 0x40, 0x20, 0x7C , / u 0x00, 0x1C, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1C , / v 0x00, 0x3C, 0x40, 0x30, 0x40, 0x3C , / w 0x00, 0x44, 0x28, 0x10, 0x28, 0x44 , / x 0x00, 0x1C, 0xA0, 0xA0, 0xA0, 0x7C , / y 0x00, 0x44, 0x64, 0x54, 0x4C, 0x44 , / z 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14 / horiz lines;/* 函數(shù)名稱：LCD_write_byte函數(shù)功能：模擬SPI接口時(shí)序?qū)憯?shù)據(jù)/命令LCD入口參數(shù)：data ：寫入的數(shù)據(jù)； command ：寫數(shù)據(jù)/命令選擇；出口參數(shù)：無 備 注： */void LCD_write_byte(unsigned char dat, unsigned char command) unsigned char i; LCD_CE = 0; /5110片選有效，允許輸入數(shù)據(jù) if (command = 0) /寫命令 LCD_DC = 0; else LCD_DC = 1; /寫數(shù)據(jù)for(i=0;i<8;i+) /傳送8bit數(shù)據(jù) if(dat&0x80)SDIN = 1;elseSDIN = 0;SCLK = 0;dat = dat << 1;SCLK = 1; LCD_CE = 1; /禁止5110 /* 清屏函數(shù) */ void LCD_clear() unsigned int i; LCD_write_byte(0x0c, 0); LCD_write_byte(0x80, 0); for (i=0; i<504; i+) LCD_write_byte(0x00, 1); /* 函數(shù)名稱：LCD_init函數(shù)功能：5110初始化入口參數(shù)：無出口參數(shù)：無 備 注： */void LCD_init(void)LCD_RST=0; delay_1ms(10); LCD_RST=1; LCD_write_byte(0x21, 0);/ 使用擴(kuò)展命令設(shè)置LCD模式 LCD_write_byte(0xc6, 0);/ 設(shè)置液晶偏置電壓 LCD_write_byte(0x06, 0);/ 溫度校正 LCD_write_byte(0x13, 0);/ 1:48 LCD_write_byte(0x20, 0);/ 使用基本命令，V=0，水平尋址 LCD_clear(); / 清屏 LCD_write_byte(0x0c, 0);/ 設(shè)定顯示模式，正常顯示 LCD_CE = 0; / 關(guān)閉LCD /* 函數(shù)名稱：LCD_set_XY函數(shù)功能：設(shè)置LCD坐標(biāo)函數(shù)入口參數(shù)：X ：083 Y ：05出口參數(shù)：無 備 注： */void LCD_set_XY(unsigned char X, unsigned char Y) LCD_write_byte(0x40 | Y, 0); / column LCD_write_byte(0x80 | X, 0); / row /* 函數(shù)名稱：LCD_write_char函數(shù)功能：顯示英文字符入口參數(shù)：c: 顯示的字符出口參數(shù)：無 備 注： */void LCD_write_char(unsigned char c) unsigned char line; c -= 32; /數(shù)組的行號 for (line=0; line<6; line+) LCD_write_byte(font6x8cline, 1);/*函數(shù)名稱：LCD_write_english_string函數(shù)功能：顯示英文字符串入口參數(shù)：*s: 顯示的字符串出口參數(shù)：無 備 注：*/ void LCD_write_english_string(unsigned char X,unsigned char Y,char *s ) LCD_set_XY(X,Y); while (*s) LCD_write_char(*s); s+; void LCD_write_number(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char c) unsigned char line; LCD_set_XY(X,Y); c -= 32; /數(shù)組的行號 for (line=0; line<6; line+) LCD_write_byte(font6x8cline, 1);void timeshow() LCD_write_english_string(0,1,"Time"); LCD_write_number(42,1,secondsg+0x30); /時(shí)間個(gè)位秒鐘 LCD_write_number(36,1,secondss+0x30); /時(shí)間十位秒鐘 LCD_write_number(30,1,secondsb+0x30); /時(shí)間十位秒鐘void disshow() int disq,disb,diss,disg; dis=(count1/35)*15; disq=dis/1000; disb=(dis/100)%10; diss=(dis/10)%10; disg=(dis%10); LCD_write_english_string(0,2,"Distance"); LCD_write_number(54,2,disq+0x30); LCD_write_number(60,2,disb+0x30); LCD_write_number(66,2,diss+0x30); LCD_write_number(72,2,disg+0x30);/*使能端初始化函數(shù)*/void initen()ena=1;enb=1;/*定時(shí)器0初始化函數(shù)*/void init_time0()TMOD=0x01;/GATE=0,定時(shí)模式，方式1TH0=(65536-10)/256;/裝初值TL0=(65536-10)%256;EA=1;/打開外部中斷總開關(guān)ET0=1;/選擇定時(shí)器0TR0=1;/打開定時(shí)器0的開關(guān)/*定時(shí)器0中斷服務(wù)函數(shù)*/void time0() interrupt 1TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器us+;TH0=(65536-10)/256;/裝初值TL0=(65536-10)%256;TR0=1;/打開定時(shí)器count1+;count2+;if(count1<=lspeed)ena=1;elseena=0;if(count2<=rspeed)enb=1;elseenb=0;if(count1=100)count1=0;if(count2=100)count2=0;void sum()if(us=100)us=0;ms+;if(ms=100)ms=0;s+;if(s=10)s=0;tt+;if(tt=20) tt=0; secondsg+; if(secondsg>9) secondss+; secondsg=0;if(secondss>9) secondsb+; secondss=0; /*外部中斷0初始化函數(shù)*/void init_zd0()EA=1;/打開中斷總開關(guān)EX0=1;/選擇外部中斷0IT0=1;/下降沿觸發(fā)void int0() interrupt 0stop();beef=0;delay_1ms(1500);delay_1ms(2500);delay_1ms(2500);beef=1;delay_1ms(2500);delay_1ms(2500);delay_1ms(2500);/*前進(jìn)函數(shù)*/void go(uchar l,uchar r) /左右輪速度lspeed=l;rspeed=r;ena=1;enb=1;/*停車函數(shù)*/void stop()ena=0;enb=0;/*紅外檢測函數(shù)*/uchar hongwai()uchar i=0;if(tan1=0&&tan2=0&&tan3=0&&tan4=0&&tan5=0)i=0;j+;if(tan2=0&&tan3=1&&tan4=1)i=1;if(tan2=1&&tan3=0&&tan4=1) i=2;if(tan2=0&&tan3=0&&tan4=1)i=3;if(tan2=1&&tan3=1&&tan4=0)i=4;if(tan2=0&&tan3=1&&tan4=0)i=5;if(tan2=1&&tan3=0&&tan4=0)i=6;if(tan1=0)i=7;if(tan5=0)i=8;return i; /*尋線函數(shù)*/void xunxian(uchar i)if(i=0)go(40,40);if(i=1)go(20,40);if(i=2)go(40,40);if(i=3)go(30,40);if(i=4)go(40,20);if(i=5)go(40,40);if(i=6)go(40,30);if(i=7)go(10,60);if(i=8)go(60,10);void main()uchar a=0,b=0;/循環(huán)次數(shù) 與傳值變量initen();init_time0();init_zd0();LCD_init(); /5110初始化 LCD_clear(); /5110清屏beef=1;while(1)