智能循迹小车实训报告

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1、二I录实训报告课程名称：单片机实训完成日期：mfMP年Q月Mf日任务书实训（习）题目：智能小车的功能设计与实现实训（习）目的：（M）、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工 业控制的能力；（m）培养针对课程需要。锻炼学生查阅有关手册、图标及文献资料的自学能力，提高 组成系统、编程、调试的动手能力；（N）对课程的方案分析、选择、比较、熟悉单片机系统开发、研制的过程，软硬件设 计的方法、内容及步骤。实训（习）内容：安装智能小车及相关功能设计、调试实训（习）要求：本实训要求由一个团队完成，团队人员不超过a个人。mh通过所学知识并利用智能小车、计算机、软件、烧写软件等完成

2、实训项目， 并拟定实训报告。Nh能正确组装和调试智能小车。Ph实训完成后，根据实训内容撰写实训报告书一份。实训报告应包括的主要内容（参考）M系统硬件组成与工作原理MhM控制器与最小系统Mhm显示模块与按键模块MhN报警模块MhP 电机与驱动模块的工作原理与接口Mhp循迹模块的工作原理与接口MhP避障模块的工作原理与接口m功能方案及软件设计mhM功能设计mhm 软件设计（结合某一赛道、障碍设置说明程序设计思路，给出流程图、程序代码）N功能调试与总结NhM 功能调试卿乍版要求：正文小P宋体；段首缩进m字，行间距固定值Ma磅。内容展开可以按N级标题形式，如：按M、MhM、MhMhM形式（如果需要）。

3、每个M级标题另起一 页，M级标题三号黑体居中，题序和标题之间空两个空格，不加标点，段前、段后均为 M行，固定值mm磅。m级标题：四号黑体左起，四号黑体，段前、段后均为Mm磅。三 级标题：小四号黑体左起，段前、段后均为P磅。图名、表名五号黑体，英文、数字字体为壬页边距：上、下、左N厘米，右m厘米，*戶纸打印。矗系统硬件组成与工作原理MhMhM控制器与最小系统最小系统：要使一块单片机芯片工作起来最简陋的接线方式就是单片机的最小系统。下面osdqQapm单片机的最小系统（注意：不同圭寸装的单片机引脚位置不同，下图 是auPf圭寸装）。30PF 12N1HZC312IT141T161?1920P1.0

4、VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RSTP0.7RXD/P3.0EA/VPPTXD/P3.1PLE/PINT0/P3.2PSENINT1/P3.3P2.7T0/P3.4P2.6T1/P3.5P2.5WR/P3.6P2.4RD/P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.0U1STC89C5139383736353433323130292S27262524232221将一块单片机芯片接成这样就能工作了。下面分析一下电路中各个部分的作用：Mh供电电路：街脚接电源邰至，讨脚接地，这样便完成了单片机

5、的供电。mh选择使用内部沁 我们下载程序的时候是将程序下载的单片机内部的歸里面存放 的，将故心沁端接到高电平CGp），就告诉单片机系统我们选择的是内部的59, 这样单片机工作的时候就会执行内部海9里面的代码了。如果将d*心沁接地，单片 机就会执行扩展的外部509，我们没有扩展509呀，以后在没有扩展539的时候我们 都将它接高电平就d入。Nh复位电路：复位电路由电阻5M和电容dM组成。复位电路是用以完成单片机的复位初 始化操作的（复位单片机5*9和各个寄存器的值的）。也就是说，在单片机还没工作 之前，我们先把寄存器的值全部复位成初始的默认值然后再开始工作，避免执行程 序的时候发生错乱。那复位电

6、路的工作原理是怎样的呢？在单片机没上电的时候， 电容dM两个极板没有电荷，在单片机上电的瞬间，电容dM两端获得电压开始充电， 既然dM要充电那么就必定有电流通过5M，所以在5M两端产生了瞬时电压，这个电 压被加到了单片机的508端，单片机的508端得到了一个高电平便复位了。随着时间 的推移，dM充满电了，再也没电流通过5M了，5M两端便没有了电压，单片机的508 引脚又由高电平变成了低电平，这时，单片机便开始工作了。值得注意的是，要引 起单片机的复位，加在508端的高电平必须保持在一定的时间以上（连续m个机器周 期以上高电平）。Ph时钟电路：时钟电路由dm、dN和晶振oM组成。时钟电路的作用是

7、给单片机提供时钟 脉冲，只有给单片机提供时钟脉冲单片机才会执行程序。Mhm显示模块与按键模块MhmhM显示模块学习目标认识数码管是什么东西？用uuHMi点亮第一个数码管，认识一个新的芯片uupQN集成电路的应用。MhmhP单个数码管原理图“涪”段都不显示，其如果需要显示“N”字符，则“6”“”数码管分共阴和夹 连接电路图如下:殳* 3i B C门E FQ D世90( A 41 1丄76 4；1 9 10 5V T iF 1F 1F li CDEFGDP1 !J114他段点亮 可以根据上图算出需要的a位段码值:共阴MP进制：fPi 共阳MP进制：fAyf本开发板使用共阴数码管ABGBGECE肝D

8、PMhqh0开发板数码管模块原理图f 1 二，Q1QQ1111共阴f 1 二，1Q11QQQQ共阳MhN源码编写开始写程序之前认识一下锁存器（QPudpQN）：顾名思义，就是把输入端的数据 锁存（或送）到输出端，请看下图中的述元件，第MM角（锁存端）为高电平的时候, 右边afHaQ的输入与左边6fH6Q的输出是直通的，就是说，输入端是什么电平，输出 端就是什么电平，可以把它当作不存在。当第MM角为低电平的时候，左右两端就被断 开了，无论输入端怎么变化，输出端都不会变化，当第MM角由低电平变为高电平的一 瞬间，输入端的数据立刻被传送到输出端，并且在MM角保持为高电平期间，输出端数 据始终与输入端

9、数据相同，如果此时我们再次把第MM角设置为低电平，那么以后当输 入端无论再怎么变化，输出端都不会变化而是保持刚才第MM角在下降沿（由高电平到 低电平跳变）之间时输入端的值，这样就达到了锁存数据的目的，这也就是所谓的总线设计思路，一个a位的数据线加一个锁存器后就可以扩接多个元件，当选通哪个元件 的片选信号，就送数据给那个元件。先说这个元件，以后用到别的元件我们再解释。QPuapQN MM脚接高电平，锁存不起作用，相当于直通。相应的段赋值“M”有效。QPuaMNq X y a赋值0则输出端分别是ofoQ置“f”，如mTf，则ofTf； mTP；则oPTf；即选通第七个数码管。程序如下ITHHHHH

10、HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH内容：数码管使用动态扫描显示，所以可以同时看到数码管同时显示数字或者字符，扫描原理可以参blhXj 衣xx衣W 衣Xo*r一.X- V#tm-Qt衣x衣XAGth/F*tJ*tft*HHf/FtMMfttftHHftV/x= wxFV/x=f订每一个a语言程序有且只有一个主函数,页脚内容订循环条件永远为真，以下程序一直执行下去。(A fTfApT 丫丫显示一个J八TMTdfTf*h*T订显示一位数码管？可以自己修改显示位数 TfT mFMfT多个数码管同时显示上一节单个数码管显示，实际使用中单个数码管往往不能满

11、足要求，这就需要多 个数码管组合使用，单个数码管一般用静态显示，占用Od 口线较多，如果使用普通的 静态显示，单片机的口是不够用的。所以就需要使用动态扫描。通过程序让任意一位数码管显示任意一种字符，这样我们可以以时间为轴，循环 显示每个数码管需要的数值，当循环显示的时间比较小时，眼睛就不能分辨出闪烁， 而是看到一个静态的数值显示，可以通过下载“数码管动态扫描”和“数码管动态扫 描演示”，就可以深入了解这个原理，以后使用的数码管显示的部分都是基于这个原 理的。MhP总结数码管是最常用的显示输出模块，可以显示温度，时间，步进电机转速等，数码 管里面简单一点说是集成了 a个发光管，由点变成线，由a条

12、线m个点组成m个数码管, 发光管我们会写程序控制它了，这个数码管一定难不到我们，原理方法是一样的，这 次不是单片机a 口直接驱动的，是加了pqn还有MNa共同来控制数码管的点亮，主要 是为了节省单片机a 口，一口多用，一个a位a 口实现多功能控制。MhphM 学习目标独立按键是区别于矩阵键盘的一种按键方式，主要是按键直接连接到a 口，另外 一端连接至dd或者190， 一般情况连接到190 （地），也就是按键按下的时候，a 口的 电平被强制拉低，即而通过a输入检测该端口电平就可以判断按键是否按下。Mhph硬件电路MhP原理图MhPhM触点存在抖动现象说明 由于按键本身都存在不同的机械抖动，单片机

13、属于高速检测器件，可以很容易检测出 抖动，但抖动并不是我们需要的，容易造成误操作，所以正常使用过程中需要添加去 抖动程序，主要用于跳过抖动，避免造成干扰。MhPhm开发板独立按键模块原理图MhQ源码编写独立按键软件操作简单，主要检测按键连接的Od 口是否为行”，为“行表 示按键按下。用以下语句：O-X-入閃M T N-fT（！ AaoM）丫丫添加按键按下时需要执行的操作簷实际使用中按键有固定的机械抖动，根据不同按键抖动时间不同，一 般PHMpo，根据这个特点，需要延时躲避抖动，由于按下和释放都会存着抖动，实际使用程序需要进行m次去抖。具体程序如下：二衣twpmhtXB yoMTN PT H定义

14、按键的输入端呦键衣Xo*r丿吗丿/T订按键计数G每按一下G/衣加M衣Xo*r 丿吗衣Xo*r 丿吗-G-TV/X订延时程序(A 衣Xo*r 丿吗XGST/FXtmfTXtfTXHHf/wF$tmPqf$tff$HHfT+ Ff订按键判断程序(A XFyoMttff订判断是否按下键盘(A =二MfMFff订延时G软件去干扰XFyoMttff订确认按键按下丿/-GGf订按键计数加M目录xf/衣廿秆丫丫计a次重新计数丿/-TfT订将/衣清零VX#FyoMttffTTT按键锁定G每按一次/衣只加師/VFf TT广告灯向左移动移动函数(A /衣了t-yttFqH/衣 仃Mt-TwxFf(A 丿/HtfT

15、 TT初始华参数设置dMtf*昕VX#FMf TT永远循环G扫描判断按键是否按下+ FfT订调用按键识别函数/VFfT订调用广告灯移动函数订如果有干扰请加去抖程序订红外接收头部分用黑色物质遮光，防止干扰按键，因为红外接收和按键使用同一个端口MhN报警模块一、蜂鸣器介绍蜂鸣器有两种：一种是有源蜂鸣器，只要给它加上恒定的电压，就能发声，另一 种是无源蜂鸣器，必须给它加上一定频率的方波或正弦波才能发声，一般实验板 配的是无源蜂鸣器，uuHMi开发板也不例外，由于驱动蜂鸣器电流要求比较大， 所以我们使用qppf三极管来放大驱动，电路如下：佰胳口为mhN图m蜂鸣器外形图注意：喇叭和蜂鸣器不同，如果蜂鸣器

16、直接加0至电源则发出固定频率的 声音。掉电后会消失。喇叭不同，力口0至电压后是不发声的，但是器件处 于最大功耗状态，会有非常大的热功耗。长时间会烧毁喇叭。所以使 用的时候要注意，如果不是专门针对它操作，请断开它的输入信号端 子，防止误操作导致意外损坏。二、蜂鸣器编程实例具体编程时我们间隔一段时间将可线置反，就能输出一个固定频率的方波，让 蜂鸣器响起来。大家可能会问，给蜂鸣器多少频率的方波呢？首先这个频率必须在音频范围内， 也就是至Jmf入ul之间，但是至Jmf入ul的频率送给蜂鸣器后，只有某一 点的频率是最响的，这个频率称为蜂鸣器的谐振频率，离它越远，蜂鸣器发出的 声音越轻。M订血开发板配的蜂

17、鸣器的谐振频率是口入ui,其半周期是这样我们就确 定了yl 口线每延时mpf衣一就要变反。下面是一个蜂鸣器发声的实例程序：丫F以下程序为佰程序，晶振频率为M-X涪入t NTTT定义蜂鸣器端口衣Xo*r X丿 -fTT延时(A VX#FHH 仃wxFf(A 衣Xo*r X XTVX#FMf(A /FXtffXtmffTXGGfTT喇叭发声的时间循环，改变大小可以改变发声时间长短(A #-FqfffTT参数决定发声的频率，估算值0*、/ I -V *、才 Iotaof涪入tMfTT喇叭停止工作，间歇的时间，可更改ZT _l 、 r r-r FqiiiiffMhP电机与驱动模块的工作原理与接口电机驱

18、动原理图电机驱动接口图MhPh M电机驱动模块采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原 理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的u型桥式电路。用单片机控制达林顿管使 之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子 的饱和截止模式下，效率非常高，U型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制， 电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的9调速技术。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁 的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使 用功率三极管作为功率放大器的输出控

19、制直流电机。Mhp循迹模块的工作原理与接口MhP避障模块的工作原理与接口m功能方案及软件设计mhM功能设计本次功能设计为智能小车循迹加避障，循迹指寻黑线走，避障指遇到障碍物小车会自动避开，寻找无障碍路线走下去；以及小车快速前进走直线后慢速后退走直线功能。mhm软件设计mhmhM程序设计要求赛道一：小车循迹黑线，在桌子上用黑线画出一个椭圆赛道，小车将沿着黑线做循迹运动；中间会设置障碍物，看小车能否自动避障。mhmhP程序代码订包含pM单片机头文件，内部有各种寄存器定义订包含uAHM蓝牙智能小车驱动Od口定义等函数Aaa u Aaa u 丫丫定义小车驱动模块输入Od 口-X udMTM T-X u

20、TdMNT.-x uqNTMPT-X OdPTM QT目录x d9MTM-PT化X ddTM pT丫FFF蜂鸣器接线定义FFFFF丫-X yiiT NT入亠M亠二dN亠N 订左传感器（循迹）5X。吗亠M亠二dNm订右传感器（循迹）入亠m亠二fdN-p订左传感器（避障）5X。吗二dN-P订右传感器（避障）入mM/JM dM-p 丫丫d至信号端5X。吗-M/-JM dM-P Hda 信号端入 h-M/-。/ _dM-mTfGdM-NTMT 订左电机向前走入 m-M/- 丿不 一dM-mTMGdM-NTfT簷 订左边电机向后转入亠M/亠5/丿 _M-pTfT 订左边电机停转5X。吗亠M/亠。/ _M

21、-PTMGM-QtfT 订右边电机向前走5X。吗亠M/亠化丿不 _M-PtfGM-QtMT 订右边电机向后走5X。吗亠M/亠5/丿 _M-PtfT订右边电机停转ZT/M亠禁 =亠二口tfTT变量定义ZTJ衣一吗亠禁 =亠二tfTTT左电机占空比、XT QimiZTtfT-X、XTQimiZT丿打吗亠禁 = X。吗tfTT右电机占空比X- dX。吗亠M/亠/tM了X-入亠M/-/亠/y tMT衣Xo*r X- XMtfTTfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFTTT延时函数x Ag

22、t/wF4Tff4t+T4GGf/FTfftmfffTGGffYFfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF丫订前速前进/打吗亠禁 = 4 = mTPf 丫丫速度调节变量fHmfooo f最小，mf最大/打吗亠二亠x。吗TPf入亠w/亠。/f订左电机往前走5X。吗亠w/亠。/ f订右电机往前走订后退函数如果看不明白，请看慧净电子0M智能小车视频教程v/xr 仁+wFV/xfJ打吗亠V = 4 = mTPf 丫丫速度调节变量fHf。f最小，mf最大/打吗亠V二亠x。吗TPf入亠M/亠化丿

23、不了订左电机往后走5X。吗亠w/亠化丿不了订右电机往后走订左转f A /打吗亠二亠二打/打吗亠V二亠X。吗祁了5X。吗亠M/亠。/T订右电机往前走入亠M/亠化丿不了订左电机往后走订右转V/x= X。吗衣FV/x=f(A /打吗亠二亠二口 祁了/打吗亠v二亠X。吗祁了入亠M/亠。/T订左电机往前走5X。吗亠M/亠化丿不T订右电机往后走YFfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF丫丫Fd至调制电机转速F丫YFfffffFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

24、FFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF丫丫F左电机调速F丫丫F调节/衣一吗亠禁 =亠二的值改变电机转速G占空比F丫(A 入亠w/亠/yf(A 亠二亠二*仃/衣一吗亠二亠二(A A-/-/-yvtMf丫丫入亠 /-yVMtMf(* A-/-/-yvtff丫丫入亠 /-yVMtff亠VL亠L*httmff(* 入亠M/亠/Mtff丫丫入口 亠M/亠/MMtffYFfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFF丫丫F右电机调速FtV/x亠/衣亠x。吗亠w/F禁(A xmx。吗亠w/

25、亠/yff A xFfW亠VL亠x。吗ty衣一吗亠VL亠x。吗订(A x。吗亠w/亠/MtMftt x。吗亠m/亠/MMtMf(* 5X。吗亠w/亠/Mtff订5X。吗亠w/亠/MMtffYFfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFF丫TTlFsuQdd f中断服务子函数产生d至信号F丫V/X衣/ M 衣一x。msuftfif TTM-定时sAftfMqfXGGf/M亠二亠X。吗GGf/亠/衣亠二口 亠w/Fff/亠/衣亠X。吗亠M/FffYFfofofofofFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

26、FFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF丫订主函数衣Xo*r 丿吗XTMTfffT订关电车电机订本实验学习的按键启动知识yS /FXtffXtpfTXGGf订判断入戶是否按下(A 订MW 内判断pf次，如果其中有一次被判断到入戶没按下，便重新检测XFNQatffH当入P按下时，启动小车前进，如有不明，请看慧净pM单片机视频教程。/ yf订跳转到标号y,重新检测订本实验学习的知识蜂鸣器，注意要在uuHPa头文件里定义跆口yiitfT Upf次检测入戶确认是按下之后，蜂鸣器发出滴声响，然后启动小 车。mFpf仃yiitMTH响pfM后关闭蜂鸣器ssatffMTsuft fiT

27、丫丫Mw-定时臥ft fMqTsoft MTasft MTaX t MT订开总中断订无限循环丫丫有信号为f没有信号为M入亠M亠二=ttfbbox。吗亠M亠二=ttfbb入亠口 亠二=ttMbbox。吗亠口亠二=ttM入亠M亠二=ttMbbox。吗 亠M亠二=ttMbb入亠口亠二=ttMbbox。吗亠口亠二=ttMf衣FfT订调用前进函数订右边检测到红外信号f A 二衣F仃订调用小车左转函数xmF5X。吗亠口亠二ttMDD入亠m亠二=ttff订左边检测到红外信号(A X。吗衣F仃 订调用小车右转函数xmF5X。吗亠口亠二ttfDD入亠m亠二=ttff订两边传感器同时检测到红外(A +FfT订调用

28、电机后退函数 = Fpfff丫丫后退 pf 毫秒X。吗衣Fff订调用电机右转函数m卡fff-#ttMDDdXo-m-ttMf订左边检测到黑线(A 二衣F仃订调用小车左转 函数xmF5X。吗亠M亠二ttMDD入亠M亠二ttfDD入亠m -#ttMDDdXo-m#ttMf订右边检测到黑线(A X。吗衣F仃订调用小车右转函数N功能调试与总结NhM功能调试NhMhM调试内容在前进和后退实训中，调试的内容相对较少，主要的原因是不需要调试传感器了页脚内容也不用检测黑线运动需要调试的只有左右电机的转速，相对而言还是比较轻松的。调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。NhMhm测试方法关于循迹和避障实训，测试的方法主要是走路线，实验板上的线路，能够顺利正反走完，基本上就可以判定已经实现了功能。Nhm主要工作与总结