寻迹避障小车原理

循迹避障小车原理一）小车功能实现禾IJ用光电传感（红外对射管，红外发射与接收二极管组成）检测黑白线，实现小车能跟 着白线（或黑线）行走，同时也可避开障碍物，即小车寻迹过程中，若遇障碍物可自行绕开， 绕开后继续寻迹。二）电路分析1. 光电传感循迹光电传感器原理，利用黑白线对红外线不同的反射能力。然后通过光敏二极管或光 敏三极管，接收反射回的不同光强信号，把不同光强转换为电流信号，最后通过电阻，转换 为单片机可识别的高低电平。光电传感器实现循迹的基本电路如下图所示电路解释：TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管 不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。Signal端为检测信号输出， 当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通， signal输出高电平，当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三 极管导通，signal输出低电平。寻迹部分调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于白线宽度最合适，一般白线 宽度选择范围为3 - 5厘米比较合适。注意：该传感器的灵敏度是可调的，偶 尔传感器遇到白线却不能送出相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当 的增大或减小灵敏度。另外，循迹传感器的安放也算是比较有讲究的，有两种方 法，一种是两个都是放置在白线内侧但紧贴白线边缘，第二种是都放置在白线的 外侧，同样紧贴白线边缘。我们通常采用第二种方法。编写程序使小车遇白线时，小车跟着白线走。当小车先前前进时，如果向左 偏离了白线。那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向 右拐。回到白线后。两传感器输出信号为高电平。小车前进。如果小车向右偏离 白线，左边传感器产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向左拐。如此如 此，小车必不偏离白线。若小车的两对光电传感器同时输出的信号为高电平（黑底）或低电平（白底），即单片机判断的都为高电平或低电平，小车向前直走, 在此过程中（直走）小车若遇白线，小车又重复上面动作跟着白线走。避障部分当小车在寻迹（沿着白线走或直走）过程中遇障碍物，小车亦可自行转弯，转弯动作完成后，又继续寻迹。P2.0R5vcc|IZ10也X _ 15KD6D7|-GND12T10 直5552. 电机驱动电路电机驱动芯片采用L298N,是一款承受高压大电流的全桥型直流/步进电压 驱动器，如下图电佛传感器E 输出引脚4 输出引脚 输入引卿4 使能端E 输恳引脚3 逻辑电湄 逻辑地 输亦引脚2 愎能端盘 辅LX引脚1 电机电源 输出引脚2 输出引卿1 电疣樓感麗2电机控制芯片L298N的引脚排列L298N引脚编号与功能引脚编号名称功能1电流传感器A在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流2输出引脚1内置驱动器A的输出端1,接至电机A3输出引脚2内置驱动器A的输出端2,接至电机A4电机电源端电机供电输入端，电压可达46V5输入引脚1内置驱动器A的逻辑控制输入端16使能端A内置驱动器A的使能端7输入引脚2内置驱动器A的逻辑控制输入端28逻辑地逻辑地9逻辑电源端逻辑控制电路的电源输入端为5V10输入引脚3内置驱动器B的逻辑控制输入端111使能端B内置驱动器B的使能端12输入引脚4内置驱动器B的逻辑控制输入端213输出引脚3内置驱动器B的输出端1,接至电机B14输出引脚4内置驱动器B的输出端2,接至电机B15电流传感器B在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流电机驱动A/B的控制逻辑如下表所示输入信号电机运动方式使能端A/B输入引脚1/3输入引脚2/41101 1 V_LL刖进101后退111紧急停车100紧急停车0XX自由转动电机驱动A/B的工作原理电机控制逻辑如下:以电机A为例，当使能端A为高电平是，如果输入端M1 Di rection引脚为高电平，三极管导通，输入引脚1为低电平而输入引脚2为高电平，电机A反转; 如果输入端M1 Di rection引脚为底电平，三极管截止，输入引脚1为高电平而输入引脚 2为低电平，电机A正转。VCC P3TPO 0P0.1 P0.2 P03 P04 PO.SP0.iP0.7iP2.0P2.1P2.2P2.3 Pi 4 P2.? P2.52:cTNT1VSSIN2VSTX2IN4OUT1ENAOUT2ENBOUT3OIZT4ISEN AGNDISENB1电机驱动原理图3. 中文液晶显示器128x64带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式， 内部含有国标一级二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。其显示分辨率为128X64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和 简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8X4行16X16点阵的 汉字，也可完成图形显示。具有低电压低功耗特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型 的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价 格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性：低电源电压(VDD:+3.0-+5.5V)显示分辨率：128X64点内置汉字字库，提供8192个16X16点阵汉字(简繁体可选) 内置128个16X8点阵字符2MHZ时钟频率显示方式：STN、半透、正显驱动方式:1/32DUTY, 1/5BIAS视角方向：6点背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10 通讯方式：串行、并口可选内置DC-DC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度：0C 一 +55C，存储温度:-20C 一 +60C模块接口说明:接口定义引脚号标识PINGND|iovPIN2VCC 1接 4.BV-5VPIN3V0讦匕匕和卡接可调电阴.中间抽头接至卩。PIN4RSCS并行棋式；RS=O.指令奇存器匚RS-1,数抵奇存器串行棋式，片选PIN5R/W SIO并行模式=写；R/W=1 读* 串行模式；数据1 PIN6ESGK拌行模式：允许信号它串行帳式土脉冲PIN700并行棋武：数摇6 串行模式=不連接I PINS D1并行模式邀捋1?串行旗式=平连接PIN9D2井行模式：数擔迄；串行旗式=不迪接PIM10D3并行模式！数据3；串行謨式=不逹接PIM1104并行模式：數摇4： 串行模式：不迪接PIM12D5并行樸式：数据百；串行瞋式：不遥接PIN1306并行模貳；数摇& 串行横式；不進接PI Nil 407并詩模武：邀据厂串行膜式=不逵接PIN15LED+背光正极，接4.8V-5VPIN116LED-背光负极，接0V*注：1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC” 用焊锡短接；2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空；3：如背光和 模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。引脚控制信号应用D/I，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：D/IR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据E信号操作:E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行与数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作内部寄存器信号忙标志:BFBF标志提供内部工作情况，BF=1表示模块在进行内部操作，此时模块不接受外部 指令和数据。BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。利用STATUS RD指 令，可以将BF读到DB7总线，从而检验模块之工作状态。字型产生ROM (CGROM)字型产生ROM(CGROM)提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。 DFF=1为开显示(DISPLAY ON)，DDRAM的内容就显示在屏幕上,DFF=O为关显示(DISPLAY OFF)。 DFF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和D/IT信号控制的。显示数据RAM (DDRAM)模块内部显示数据RAM提供64X2个位元组的空间，最多可控制4行16字(64个字) 的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显 示三种字型，分别是半角英数字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选 择，由在DDRAM中写入的编码选择，在此阶段0000H0006H的编码中(其代码分别是0000、 0002、0004、0006共4个)将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英 数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成 中文字型的编码 BIG5 (A140D75F)，GB (A1A0-F7FFH)。字型产生RAM(CGRAM)字型产生RAM提供图象定义(造字)功能,可以提供四组16X16点的自定义图象空间，使 用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样 地通过DDRAM显示在屏幕中。地址计数器AC地址计数器AC地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRA M之一的地址，它可由设定指令暂存器 来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当 D/I为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。光标/闪烁控制电路此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或 闪烁位置。指令操作模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：指令表1：(RE=0：基本指令)指令指令码功能D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示0000000001将DDRAM填满20H,并且设定DDRA帕勺地 址计数器(AC)到00H地址归位000000001X设定DDRAM的地址计数器(AC)到00H,并 且将游标移到开头原点位置;这个扌指令不 改变DDRA M的内容显示 状态 开/ 关0000001DCBD=1:整体显示ONC=1 :游标ONB=1：游标位置反白允许进入 点设 定00000001I/DS指定在数据的读取与与入时，设定 游标的移动方向及指定显示的移位游标 或显 示移 位控 制000001S/CR/LXX设定游标的移动与显示的移位控制 位;这个指令不改变DDRAM的内容功能 设定00001DLXREXXDL=0/1: 4/8 位数据RE=1:扩充指令操作RE=0:基本指令操作设定 CGRA M地 址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM地址设定 DDRA M地 址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定DDRAM地址(显示位址)第一行：80H-87H第二行：90H-97H读取 忙标 志和 地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙标志(BF)可以确认内部动作 是否完成，同时可以读出地址计数 器(AC)的值写数 据到RAM10数据将数据D7D0写入到内部的RAM(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)读出RAM11数据从内部RAM读取数据D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM的值)指令表2：（RE=1：扩充指令）指令指令码功能D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0待命 模式0000000001进入待命模式，执行其他指令都终止卷动地址 开关开启000000001SRSR=1：允许输入垂直卷动地址SR=0允许输入IRAM和CGRAM地址反白 选择00000001R1R0选择2行中的任一行作反白显示，并 可决定反白与否。初始值R1R0 = 00, 第一次设定为反白显示，再次设定变 回正常睡眠 模式0000001SLXXSL=0:进入睡眠模式SL=1 :脱离睡眠模式扩充功 能设定00001CLXREG0CL=0/1: 4/8 位数据RE=1:扩充指令操作RE=0:基本指令操作G=1/0：绘图开关设定 绘图RAM 地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图RAM 先设定垂直（列）AC6AC5-AC0再设定水平（行）地址AC3AC2AC1AC0将以上16位地址连续写入即可注：当IC1在接受指令前，微处理器必须先确认其内部处于非忙碌状态,即读取BF标志时,BF需为零，方可 接受新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段 较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。三、显示应用1、字符显示带中文字库的128X64-0402B每屏可显示4行8列共32个16X16点阵的汉字，每个显示 RAM可显示1个中文字符或2个16X8点阵全高ASCI I码字符，即每屏最多可实现32个中文 字符或64个ASCII码字符的显示。带中文字库的128X64-0402B内部提供128X2字节的字符 显示RAM缓冲区（DDRAM）。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根 据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM （中文字库）、HCGROM （ASCI I码字库）及 CGRAM （自定义字形）的内容。三种不同字符/字型的选择编码范围为：0000-0006H （其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）显示自定义字型，02H7FH显示半宽ASCII码字符, A1A0HF7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H 9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如下表 所示。80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH16151+131211LO95765斗32其中，C语言编译器具有直接把中文转换成ASCI I码字符功能。对照下面原理图，编译 程序示例，并下载到实验板上，观测现象。P1.6P1.7P3.2iP3.3P3.5P3.4P3.6P3.74. 寻迹避障程序#include#def ine uchar unsigned char#def ine uint unsigned int sbit RM 1= P0V;sbit RM2二P0;/右电机sbit LM1= P02sbit LM2=P03;/左电机sbit bzh二P2八6;sbit RAD二P0t;/红外接收右电机转 sbit LBD=P07;/红外接收左电机转sbit rs二P3八5;/LCD 的 RSsbit rw二P3t;/LCD 的 R/Wsbit en二P37;/LCD 的 Evoid lcd_string(uchar *strpoint);void delay(uint a) uint b,c;for(b=a;b0;b-) for(c=120;c0;c-);uchar i=0;void checkbusyO/检查 LCD 忙 uchar dat;rs=0;/rs=1为数据,=0为命令.rw=1;/rw=1 为读，=0 为写.doP1=0x00;en =1; /E信号下降沿锁存DB7DB0dat=P1; /读入P1的值en=0; /锁存dat=0x80 & dat; /BUSY： 1内部在工作，0正常状态 while(!(dat=0x00);rw=0;void sentcom(uchar com) checkbusyO; /检查 Busyrs=0;en=0;P1=com;delay(5);en=1;delay(5);en=0;void sentdata(uchar date) /写数据checkbusy();rs=1;en=0;P1=date;delay(5);en=1;delay(5);en=0;/初始化 LCM void lcd_init()一次送8位数据，基本指令集整体显示,游标 off, 清 DDRAMDDRAM地址归位设定DDRAM 7位地址sen tcom(0x38);/功能设置，sentcom(0x0C);/0000,1100 游标位置offsentcom(0x01);/0000,0001sentcom(0x02);/0000,0010sentcom(0x80);/1000,0000000, 0000到地址计数器ACvoid lcd_stri ng(char *strpoint)/在当前显示位置显示LCD字符串 register i=0;while(strpointi!=0) sentdata(strpointi);i+;void stop()lcd_init();sentcom(0x80);lcd_stri ng (“现代创新实训室);/C编译系统本省也具有转换功能，所以 也可以这样写sentcom(0x90);lcd_stri ng(寻迹避障一体小车);sentcom(0x88);lcd_string(-指导：文方老师);sentcom(0x98);lcd_string(-设计：刘志聪 );void tracing()sentcom(0x80);Icd_stri ng(现代创新实训室);sentcom(0x90);lcd_string(-指导：文方老师); sentcom(0x88);lcd_string(-设计：刘志聪 ); sentcom(0x98);lcd_string( 小车寻迹中-);void bypass()sentcom(0x80);lcd_stri ng(现代创新实训室);sentcom(0x90);lcd_string(-指导：文方老师);sentcom(0x88);lcd_string(-设计：刘志聪 ); sentcom(0x98);lcd_string( 小车避障中-);void find()tracing();while(bzh=1) if(LBD&RAD=1)RM1=1;LM1=1;RM2=0;LM2=0;if(RAD=0)RM1=0;LM1=1;RM2=0;LM2=0;if(LBD=0)RM1=1;LM1=1;RM2=0;LM2=0; delay(i);if(LBD=0)RM1=1;LM1=0;RM2=0;LM2=0;if(RAD=0)RM1=1;LM1=1;RM2=0;LM2=0; delay(i);void bizhan() bypass();if(bzh=0)RM1=1;LM1=0;RM2=0;LM2=1; delay(100);void main() stop(); delay(2000);while(1)find();bizhan();