如何利用51单片机制作简单的循迹小车？

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陆焙兆

2021-11-3 10:01:44

  一、前言

因为自己对编程十分热爱，同时为了夯实竞赛班和大创项目的基础，我自学了51单片机，为了检验自己的学习成果，我制作了简易的寻迹小车。
  二、相关硬件

芯片为STC89C52RC
稳压模块
由于电池选择的是18650锂电池，过放会导致电池永久损坏，就选择了带有示数的稳压模块；将电池盒的两根线接入VIN即可（注意正负极），利用螺丝刀旋转螺丝即可调压。
电机驱动模块L298N
非常常用的电机驱动模块，由稳压引出线给电机驱动供电，电机驱动自带5V调压引出线给单片机供电，注意要共地；逻辑输入后电机工作情况如下：
四路循迹模块
在装上小车前，调整好检测距离，当发射红外线遇到白色则会反射回来，输出低电平，同时主板上对应的灯亮起；遇到黑色会被吸收，输出高电平，同时主板上对应的灯熄灭。
最后组装好的成品

三、软件实现

代码如下：

#include
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

***it right_ENA=P1^0; //小车右侧电机驱动
***it right_ENB=P1^5;
***it right_IN1=P1^1;
***it right_IN2=P1^2;
***it right_IN3=P1^3;
***it right_IN4=P1^4;

***it left_ENA=P0^0; //小车左侧电机驱动
***it left_ENB=P0^5;
***it left_IN3=P0^1;
***it left_IN4=P0^2;
***it left_IN1=P0^3;
***it left_IN2=P0^4;

***it left1=P2^4; //四路红外
***it left2=P2^3;
***it right2=P2^2;
***it right1=P2^1;

u8 pwm_t=0; //计时器溢出统计
u8 pwm_right_val=0; //右侧电机使能值
u8 pwm_left_val=0; //左侧电机使能值

void forward() //前进
{
right_IN1=1;
right_IN2=0;
right_IN3=1;
right_IN4=0;

left_IN1=1;
left_IN2=0;
left_IN3=1;
left_IN4=0;

pwm_left_val=185;
pwm_right_val=185;
}

void turnLeft1() //左转小弯
{
right_IN1=1;
right_IN2=0;
right_IN3=1;
right_IN4=0;

left_IN1=0;
left_IN2=1;
left_IN3=0;
left_IN4=1;

pwm_left_val=120;
pwm_right_val=100;
}

void turnLeft2() //左转大弯
{
right_IN1=1;
right_IN2=0;
right_IN3=1;
right_IN4=0;

left_IN1=0;
left_IN2=1;
left_IN3=0;
left_IN4=1;

pwm_left_val=100;
pwm_right_val=80;
}

void turnRight1() //右转小弯
{
right_IN1=0;
right_IN2=1;
right_IN3=0;
right_IN4=1;

left_IN1=1;
left_IN2=0;
left_IN3=1;
left_IN4=0;

pwm_left_val=100;
pwm_right_val=120;
}

void turnRight2() //右转大弯
{
right_IN1=0;
right_IN2=1;
right_IN3=0;
right_IN4=1;

left_IN1=1;
left_IN2=0;
left_IN3=1;
left_IN4=0;

pwm_left_val=80;
pwm_right_val=100;
}

void stop() //停止
{
right_IN1=0;
right_IN2=0;
right_IN3=0;
right_IN4=0;

left_IN1=0;
left_IN2=0;
left_IN3=0;
left_IN4=0;
}

void follow() //根据红外的不同情况循迹
{
if((right2 == 0)&&(right1 == 0)&&(left1 == 0)&&(left2 == 0)
||(right2 == 1)&&(right1 == 1)&&(left1 == 1)&&(left2 == 1)
||(right2 == 1)&&(right1 == 0)&&(left1 == 0)&&(left2 == 1))
{
flag = 0;
}
if((right2 == 1)&&(right1 ==0)&&(left1 == 0)&&(left2 == 0))
{
flag = 1;
}
if((right2 == 0)&&(right1 == 0)&&(left1 == 0)&&(left2 == 1))
{
flag = 2;
}
if((right2 == 0)&&(right1 == 0)&&(left1 == 1)&&(left2 == 0)
||(right2 == 0)&&(right1 == 0)&&(left1 == 1)&&(left2 == 1))
{
flag = 3;
}
if((right2 == 0)&&(right1 == 1)&&(left1 == 0)&&(left2 == 0)
||(right2 == 1)&&(right1 == 1)&&(left1 == 0)&&(left2 == 0))
{
flag = 4;
}

switch(flag)
{
case 0:forward();break;

case 1:stop();turnRight1();break;

case 2:stop();turnLeft1();break;

case 3:stop();turnLeft2();break;

case 4:stop();turnRight2();break;

default:stop();break;
}

}

void main()
{
TMOD=0x02; //定时器模式设置并赋初值，打开定时器和中断
TH0=220;
TL0=220;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;

while(1)
{
follow();
}

}

void time0() interrupt 1
{
if(pwm_t >=256) //占空比分为256份，但最大200就不能转
pwm_t=0;
if(pwm_t < pwm_left_val)
left_ENA=left_ENB=0;
else
left_ENA=left_ENB=1;
if(pwm_t < pwm_right_val)
right_ENA=right_ENB=0;
else
right_ENA=right_ENB=1;
pwm_t++;
}
四、总结

  这次因为时间紧张，且传感器受光影响太大，规定时间内没有做出走内圈的程序，只有了大致思路；但这个循迹图总体来讲不是太难，十分适合练手。若有小伙伴借鉴了我的程序，可以适当更改占空比的份数，定时器的初值等让小车走的更稳定。附录：循迹图

芯片为STC89C52RC
稳压模块
由于电池选择的是18650锂电池，过放会导致电池永久损坏，就选择了带有示数的稳压模块；将电池盒的两根线接入VIN即可（注意正负极），利用螺丝刀旋转螺丝即可调压。
电机驱动模块L298N
非常常用的电机驱动模块，由稳压引出线给电机驱动供电，电机驱动自带5V调压引出线给单片机供电，注意要共地；逻辑输入后电机工作情况如下：
四路循迹模块
在装上小车前，调整好检测距离，当发射红外线遇到白色则会反射回来，输出低电平，同时主板上对应的灯亮起；遇到黑色会被吸收，输出高电平，同时主板上对应的灯熄灭。
最后组装好的成品

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