如何利用STC89c52rc单片机实现红外循迹小车的设计？

循迹小车

  由于要准备明年的恩智浦飞思卡尔智能车比赛，飞思卡尔智能车用的是K60系列的单片机，以我目前的阶段来说还处于学习阶段，所以先试着用51单片机做一个智能循迹小车。学习一下小车硬件以及软件程序，这也是对我前一段时间来51单片机和C语言学习的总结。
在小车的前面有一个超声波传感器和一个金属齿轮的舵机，因为想再加一个避障，但在本程序中我只实现了一个红外循迹加调速的功能，没有使用超声波传感器和舵机。
视频

     循迹小车


  硬件部分

  **1、**车模底板我是用以前学长做过的废车模，我用热熔胶粘上去两个直流减速电机和一个万向轮。

  

  

  
  

  

**2、**使用的芯片是stc89c52rc，控制系统用的是51最小系统，本来想用自己焊接的最小系统，因为考虑到车模搭建好后写程序时需要多次调试就使用了现成的51最小系统，避免了stc89c52rc芯片引脚的折损。

  

  

**3、**选用的电机驱动是L298N
L298N可以控制两个电机，而且还具有降压的功能，可以将12V的电降成5V来给最小系统供电。如果使用tb6612电机驱动或没有降压功能的电机驱动，则需要接稳压模块。
L298N上有6个信号端口，其中有两个是控制两个电机的使能端，在本程序中没有使用使能端。类外还有四个信号端是是用来驱动两个电机正转、反转、停止的。

  

  

**4、**考虑到电机驱动在运行的时候会发热，我在电机驱动后面装了一个小风扇主要起散热的作用。

  

  

**5、**使用了4个红外传感器，两边的用来控制方向，中间放了两个主要用来上坡，上坡时用于前头会抬起来导致最前面两边的得传感器检测不到白色，这时候中间的两个传感器还会检测到白色，使小车继续前进。
  
  

  


  

  


  

  

**6、**电池用的是11.1v3000ma的锂电池。

  

  

**7、**因为感觉车有点丑，我在后面装了两块威廉希尔官方网站 板在上面焊接了一些LED灯，最开始的构想是当小车左转时左边的灯亮，右转时右边的灯亮，前进时两边的灯亮，结果在调试程序的时候发现和电机调速的定时器有冲突，只好选择了在运行程序时所有的LED灯都给低电平，让LED灯常亮。

  

  

  软件部分

  转弯采用的是差速转弯，通过控制左右电机的速度来实现转弯。

1、**左轮调速


void motor_left(bit left_core,uchar ENA)        //左电机正反转   占空比
{
if(left_core==1)        //left_core==1  左电机正转  小车直走
{
  in1=1;            
  if(cut<=ENA)
  {
   in2=0;
  }
  else
  {
   in2=1;
  }
}
else                 //left_core==0  左电机反转转  小车倒退  
{
  in2=1;
  if(cut<=ENA)
  {
   in1=0;
  }
  else
  {
   in1=1;
  }
}
}


**2、**右轮调速


void motor_right(bit right_core,uchar ENB)        //右电机正反转   占空比
{
if(right_core==1)       //right_core==1    右电机正转   小车直走
{
  in3=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in4=0;
  }
  else
  {
   in4=1;
  }
}
else          //right_core==0    右电机反转   小车倒退
{
  in4=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in3=0;
  }
  else
  {
   in3=1;
  }
}
}         


**3、**前进


void run()            //前进 普通速度
{
motor_left(1,4);     //左电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
motor_right(1,4);    //右电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
}
void run_go()         //前进 快速前进    用于上坡
{
motor_left(1,5);     //左电机正转    速度为5   全速为9   此时速度为全速的5/9
motor_right(1,5);    //右电机正转    速度为5    全速为9    此时速度为全速的5/9
}


左右转弯通过控制两边的转速来达到转弯的目的
**4、**左转


void turn_left()      //前左转函数    左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,9);     //左电机正转    速度为9    全速为9   此时速度为全速的9/9
motor_right(1,2);    //右电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
}               
1
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**5、**右转


void turn_right()     //前右转函数     左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,2);     //左电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
motor_right(1,9);    //右电机正转    速度为9    全速为9    此时速度为全速的9/9
}               
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**6、**停止 电机驱动上控制两个电机的I/O口都置高电平


void stop()         //停止函数    全部置高电平急停
{
in1=1;
  in2=1;
  in3=1;
  in4=1;
}                  
1
2
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4
5
6
好了话不多说我们来看看所有的程序吧


#include    //头文件
#define uint unsigned int     //宏定义无符号整型变量  uint
#define uchar unsigned char    //宏定义无符号字符型变量  uchar


//电机驱动引脚定义
***it in1=P3^2;   //右电机in1引脚定义
***it in2=P3^3;   //右电机in2引脚定义
***it in3=P3^4;   //左电机in3引脚定义
***it in4=P3^5;   //左电机in4引脚定义
uint cut=0;     //定义整型变量cut   在定时器中装数


***it red_left=P0^0;     //左边红外传感器    检测到黑线高电平   小车向右转
***it red_right=P2^1;    //右边红外传感器    检测到黑线高电平   小车向左转
***it red_goA=P0^1; //中间共有两个红外传感器    主要用于上坡（由于该车是三轮，前边有个万向轮，     
***it red_goB=P0^2; //上陡坡时头会翘起来，导致最前面左右两边的红外传感器检测不到白色，此时使用中间两个传感器
***it led1=P2^0;   //LED灯装饰
***it led2=P2^2;   //LED灯装饰


void motor_left(bit left_core,uchar ENA)      //左电机正反转   占空比
{
if(left_core==1)      //left_core==1  左电机正转  小车直走
{
  in1=1;            
  if(cut<=ENA)
  {
   in2=0;
  }
  else
  {
   in2=1;
  }
}
else          //left_core==0  左电机反转  小车倒退  
{
  in2=1;
  if(cut<=ENA)
  {
   in1=0;
  }
  else
  {
   in1=1;
  }
}
}


void motor_right(bit right_core,uchar ENB)        //右电机正反转   占空比
{
if(right_core==1)       //right_core==1    右电机正转   小车直走
{
  in3=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in4=0;
  }
  else
  {
   in4=1;
  }
}
else         //right_core==0    右电机反转   小车倒退
{
  in4=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in3=0;
  }
  else
  {
   in3=1;
  }
}
}            
void run()             //前进 普通速度
{
motor_left(1,4);      //左电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
motor_right(1,4);     //右电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
}
void run_go()          //前进 快速前进    用于上坡
{
motor_left(1,5);      //左电机正转    速度为5   全速为9   此时速度为全速的5/9
motor_right(1,5);     //右电机正转    速度为5    全速为9    此时速度为全速的5/9
}
void stop()            //停止函数    全部置高电平急停
{
in1=1;
  in2=1;
  in3=1;
  in4=1;
}   
void turn_left()       //前左转函数    左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,9);      //左电机正转    速度为9    全速为9   此时速度为全速的9/9
motor_right(1,2);     //右电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
}               
void turn_right()      //前右转函数     左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,2);      //左电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
motor_right(1,9);     //右电机正转    速度为9    全速为9    此时速度为全速的9/9
}         


void Init()          //定时器1工作方式1
{
TMOD=0x10;          //定时器1选择工作方式1        
TH1=0xff;           //计数器初始值设置     
TL1=0x9c;            
EA=1;               //打开总中断
ET1=1;              //定时器1的中断允许位
TR1=1;              //打开定时器1
}


void main()
{
led1=0;       //led1低电平亮
led2=0;       //led2低电平亮
Init();       //中断初始化
while(1)
{  
  if(!red_left&&!red_right&&!red_goA&&!red_goB)   //判断四个传感器都检测到白色  前进
  {
   run();       //前进普通速度   为全速的4/9
  }
  else          //否则   四个传感器中有检测到黑色
  {   
    if(red_left)    //左边传感器检测到黑色
    {
     turn_right();  //右转
    }
     else           //否则   右边传感器检测到黑色
    {
     turn_left();   //左转
    }
  }
  if(red_left&&red_right&&!red_goA&&!red_goB)   //左右两边的传感器检测到黑色（识别不到白色）中间为白
  {
   run_go();     //快速前进   速度为全速的5/9  用于上坡
  }
  if(red_left&&red_right&&red_goA&&red_goB)    //如果所有的传感器都识别到黑色（识别不到白色）
  {
   stop();       //停止
  }
}
}
void InterruptTime1() interrupt 3       //中断服务函数     
{
TH1=0xff;       //设置初始值
TL1=0x9c;
cut++;
if(cut>=10)     //当cut的值大于等于10时
{
  cut=0;         //cut清零
}
}


  总结

  在这次做51小车时最重要的是调试程序，因为对于不同的弯道，小车行驶的速度会在转弯时影响红外传感器能不能检测到黑色，速度过快会使是小车冲出赛道，所以需要不停的修改参数进行调速。
再就是对于红外传感器的灵敏度的调试，不同的高度灵敏度不同需要进行不断地调试找最合适的灵敏度，使小车灵敏的检测到黑色。

循迹小车

  由于要准备明年的恩智浦飞思卡尔智能车比赛，飞思卡尔智能车用的是K60系列的单片机，以我目前的阶段来说还处于学习阶段，所以先试着用51单片机做一个智能循迹小车。学习一下小车硬件以及软件程序，这也是对我前一段时间来51单片机和C语言学习的总结。
在小车的前面有一个超声波传感器和一个金属齿轮的舵机，因为想再加一个避障，但在本程序中我只实现了一个红外循迹加调速的功能，没有使用超声波传感器和舵机。
视频

     循迹小车


  硬件部分

  **1、**车模底板我是用以前学长做过的废车模，我用热熔胶粘上去两个直流减速电机和一个万向轮。

  

  

  
  

  

**2、**使用的芯片是stc89c52rc，控制系统用的是51最小系统，本来想用自己焊接的最小系统，因为考虑到车模搭建好后写程序时需要多次调试就使用了现成的51最小系统，避免了stc89c52rc芯片引脚的折损。

  

  

**3、**选用的电机驱动是L298N
L298N可以控制两个电机，而且还具有降压的功能，可以将12V的电降成5V来给最小系统供电。如果使用tb6612电机驱动或没有降压功能的电机驱动，则需要接稳压模块。
L298N上有6个信号端口，其中有两个是控制两个电机的使能端，在本程序中没有使用使能端。类外还有四个信号端是是用来驱动两个电机正转、反转、停止的。

  

  

**4、**考虑到电机驱动在运行的时候会发热，我在电机驱动后面装了一个小风扇主要起散热的作用。

  

  

**5、**使用了4个红外传感器，两边的用来控制方向，中间放了两个主要用来上坡，上坡时用于前头会抬起来导致最前面两边的得传感器检测不到白色，这时候中间的两个传感器还会检测到白色，使小车继续前进。
  
  

  


  

  


  

  

**6、**电池用的是11.1v3000ma的锂电池。

  

  

**7、**因为感觉车有点丑，我在后面装了两块威廉希尔官方网站 板在上面焊接了一些LED灯，最开始的构想是当小车左转时左边的灯亮，右转时右边的灯亮，前进时两边的灯亮，结果在调试程序的时候发现和电机调速的定时器有冲突，只好选择了在运行程序时所有的LED灯都给低电平，让LED灯常亮。

  

  

  软件部分

  转弯采用的是差速转弯，通过控制左右电机的速度来实现转弯。

1、**左轮调速


void motor_left(bit left_core,uchar ENA)        //左电机正反转   占空比
{
if(left_core==1)        //left_core==1  左电机正转  小车直走
{
  in1=1;            
  if(cut<=ENA)
  {
   in2=0;
  }
  else
  {
   in2=1;
  }
}
else                 //left_core==0  左电机反转转  小车倒退  
{
  in2=1;
  if(cut<=ENA)
  {
   in1=0;
  }
  else
  {
   in1=1;
  }
}
}


**2、**右轮调速


void motor_right(bit right_core,uchar ENB)        //右电机正反转   占空比
{
if(right_core==1)       //right_core==1    右电机正转   小车直走
{
  in3=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in4=0;
  }
  else
  {
   in4=1;
  }
}
else          //right_core==0    右电机反转   小车倒退
{
  in4=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in3=0;
  }
  else
  {
   in3=1;
  }
}
}         


**3、**前进


void run()            //前进 普通速度
{
motor_left(1,4);     //左电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
motor_right(1,4);    //右电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
}
void run_go()         //前进 快速前进    用于上坡
{
motor_left(1,5);     //左电机正转    速度为5   全速为9   此时速度为全速的5/9
motor_right(1,5);    //右电机正转    速度为5    全速为9    此时速度为全速的5/9
}


左右转弯通过控制两边的转速来达到转弯的目的
**4、**左转


void turn_left()      //前左转函数    左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,9);     //左电机正转    速度为9    全速为9   此时速度为全速的9/9
motor_right(1,2);    //右电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
}               
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**5、**右转


void turn_right()     //前右转函数     左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,2);     //左电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
motor_right(1,9);    //右电机正转    速度为9    全速为9    此时速度为全速的9/9
}               
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**6、**停止 电机驱动上控制两个电机的I/O口都置高电平


void stop()         //停止函数    全部置高电平急停
{
in1=1;
  in2=1;
  in3=1;
  in4=1;
}                  
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5
6
好了话不多说我们来看看所有的程序吧


#include    //头文件
#define uint unsigned int     //宏定义无符号整型变量  uint
#define uchar unsigned char    //宏定义无符号字符型变量  uchar


//电机驱动引脚定义
***it in1=P3^2;   //右电机in1引脚定义
***it in2=P3^3;   //右电机in2引脚定义
***it in3=P3^4;   //左电机in3引脚定义
***it in4=P3^5;   //左电机in4引脚定义
uint cut=0;     //定义整型变量cut   在定时器中装数


***it red_left=P0^0;     //左边红外传感器    检测到黑线高电平   小车向右转
***it red_right=P2^1;    //右边红外传感器    检测到黑线高电平   小车向左转
***it red_goA=P0^1; //中间共有两个红外传感器    主要用于上坡（由于该车是三轮，前边有个万向轮，     
***it red_goB=P0^2; //上陡坡时头会翘起来，导致最前面左右两边的红外传感器检测不到白色，此时使用中间两个传感器
***it led1=P2^0;   //LED灯装饰
***it led2=P2^2;   //LED灯装饰


void motor_left(bit left_core,uchar ENA)      //左电机正反转   占空比
{
if(left_core==1)      //left_core==1  左电机正转  小车直走
{
  in1=1;            
  if(cut<=ENA)
  {
   in2=0;
  }
  else
  {
   in2=1;
  }
}
else          //left_core==0  左电机反转  小车倒退  
{
  in2=1;
  if(cut<=ENA)
  {
   in1=0;
  }
  else
  {
   in1=1;
  }
}
}


void motor_right(bit right_core,uchar ENB)        //右电机正反转   占空比
{
if(right_core==1)       //right_core==1    右电机正转   小车直走
{
  in3=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in4=0;
  }
  else
  {
   in4=1;
  }
}
else         //right_core==0    右电机反转   小车倒退
{
  in4=1;
  if(cut<=ENB)
  {
   in3=0;
  }
  else
  {
   in3=1;
  }
}
}            
void run()             //前进 普通速度
{
motor_left(1,4);      //左电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
motor_right(1,4);     //右电机正转    速度为4    全速为9    此时速度为全速的4/9
}
void run_go()          //前进 快速前进    用于上坡
{
motor_left(1,5);      //左电机正转    速度为5   全速为9   此时速度为全速的5/9
motor_right(1,5);     //右电机正转    速度为5    全速为9    此时速度为全速的5/9
}
void stop()            //停止函数    全部置高电平急停
{
in1=1;
  in2=1;
  in3=1;
  in4=1;
}   
void turn_left()       //前左转函数    左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,9);      //左电机正转    速度为9    全速为9   此时速度为全速的9/9
motor_right(1,2);     //右电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
}               
void turn_right()      //前右转函数     左右电机都正转   但各自的转速不同实现转弯
{
motor_left(1,2);      //左电机正转    速度为2    全速为9    此时速度为全速的2/9
motor_right(1,9);     //右电机正转    速度为9    全速为9    此时速度为全速的9/9
}         


void Init()          //定时器1工作方式1
{
TMOD=0x10;          //定时器1选择工作方式1        
TH1=0xff;           //计数器初始值设置     
TL1=0x9c;            
EA=1;               //打开总中断
ET1=1;              //定时器1的中断允许位
TR1=1;              //打开定时器1
}


void main()
{
led1=0;       //led1低电平亮
led2=0;       //led2低电平亮
Init();       //中断初始化
while(1)
{  
  if(!red_left&&!red_right&&!red_goA&&!red_goB)   //判断四个传感器都检测到白色  前进
  {
   run();       //前进普通速度   为全速的4/9
  }
  else          //否则   四个传感器中有检测到黑色
  {   
    if(red_left)    //左边传感器检测到黑色
    {
     turn_right();  //右转
    }
     else           //否则   右边传感器检测到黑色
    {
     turn_left();   //左转
    }
  }
  if(red_left&&red_right&&!red_goA&&!red_goB)   //左右两边的传感器检测到黑色（识别不到白色）中间为白
  {
   run_go();     //快速前进   速度为全速的5/9  用于上坡
  }
  if(red_left&&red_right&&red_goA&&red_goB)    //如果所有的传感器都识别到黑色（识别不到白色）
  {
   stop();       //停止
  }
}
}
void InterruptTime1() interrupt 3       //中断服务函数     
{
TH1=0xff;       //设置初始值
TL1=0x9c;
cut++;
if(cut>=10)     //当cut的值大于等于10时
{
  cut=0;         //cut清零
}
}


  总结

  在这次做51小车时最重要的是调试程序，因为对于不同的弯道，小车行驶的速度会在转弯时影响红外传感器能不能检测到黑色，速度过快会使是小车冲出赛道，所以需要不停的修改参数进行调速。
再就是对于红外传感器的灵敏度的调试，不同的高度灵敏度不同需要进行不断地调试找最合适的灵敏度，使小车灵敏的检测到黑色。

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