代码收藏家 51单片机循迹小车：让技术和创意实现无限可能
一.材料
1.51单片机开发板
2.L298N电机
3.红外循迹模块
4.直流电机
5.电池（提供电源，选用的是三节18650锂电池）
6.杜邦线
7.两个主动轮，一个万向轮
8.小车底板（亚克力板）
二.实现效果
使小车在两侧黑线内沿着环形跑道自主行驶一圈，打开开关时小车前行，左侧检测到黑线时左轮前进，右侧检测到黑线时右轮前进，两侧都检测到黑线时小车停止。
三.组装接线
1.初步组装:将直流电机、 主动轮、万向轮、电池盒接在小车底板上。每个直流电机焊接两根线，后续接到L298N两端。
2.红外模块：四路红外循迹模块的VCC、GND用杜邦线接在单片机的+5V、GND端，IN1-IN4接在单片机对应引脚上。红外发射接收器接在小车前方下端，离地距离不能过远，便于检测到黑线，执行循迹功能。
3.单片机最小系统：装入芯片（选用的是STC89C52RC），执行程序代码。用杜邦线完成单片机上引脚和红外模块、L298N、电池的接线。注意连线和程序中接口的对应。
4.L298N：L298N前面蓝色的三个接口外接电源供电用，左端接电池电源正极12V输入，右端接单片机5V接口，GND连接电池电源负极和单片机的GND接口。L298N的左右两个蓝色插口输出，接左右电机，可先焊接电机的两根线，在程序中让小车前进，若车轮转向正确，则接线正确；若车轮反向转动，可通过两根接线实现小车前进。ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4定义接口后接到单片机相应引脚上。ENA和ENB通过定时器调节输出PWM波，实现小车转弯。单片机控制IN1-IN4，来控制小车轮子的正反转。
|
直流电机 |
状态 |
IN1（IN3） |
IN2（IN4） |
使能端 |
|
M |
正转 |
1 |
0 |
1 |
|
反转 |
0 |
1 |
1 |
|
|
停止 |
0 |
0 |
1 |
5.组装接线成果图
四。工作原理
1.PWM调速
（1）PWM：脉冲宽度调制，PWM波形如下所示。
（2）占空比：指高电平在一个周期中所占比例。对于单片机小车直流电机的调速，可以通过定时器设置定时初值，在中断服务函数中对占空比进行调整，从而实现电机的转速控制。
2.红外循迹
模块正式连接后，传感器开始工作。传感器有两个检测灯，一个灯用于发射光，另一个灯用于检测反射光的强度来判断是否检测到黑线。如果检测到黑线，黑色对光线的反射较弱，红外光无法反射回来，则模块指示灯熄灭，输出高电平（1）。未检测到黑线时，传感器发射出的红外光大部分被反射回来，模块感应到传感器反射回来的红外光，指示灯亮，输出低电平（0）。
五.程序编写
1.开头头文件、位定义
#include <reg51.h>
sbit IN1=P1^2;
sbit IN2=P1^3;
sbit IN3=P1^4;
sbit IN4=P1^5;
sbit ENA=P1^0;//左边两个电机使能
sbit ENB=P1^1;//右边两个电机使能
sbit lse1=P2^1;//左边红外传感器的数据口
sbit lse2=P2^2;//右边红外传感器的数据口
unsigned char mot1=0;//定义左轮
unsigned char mot2=0;//定义右轮
int t = 0;
2.小车状态控制函数
void run(void) //小车前进
{
mot1=13;
mot2=13;
IN1=1;
IN2=0;
IN3=1;
IN4=0;
}
void stop(void) //小车停止
{
mot1=0;
mot2=0;
IN1=0;
IN2=0;
IN3=0;
IN4=0;
}
void leftrun(void) //小车右转
{
mot1=15;
mot2=0;
IN1=1;
IN2=0;
IN3=0;
IN4=0;
}
void rightrun(void) //小车左转
{
mot1=0;
mot2=15;
IN1=0;
IN2=0;
IN3=1;
IN4=0;
}
3.定时器中断函数
void PIT_Init()
{
EA=1; //打开总中断
TMOD |=0x01;
TL0=0xA4; //设置定时初值
TH0=0xFF; //设置定时初值
ET0=1; //打开定时器中断允许
TR0=1; //打开定时器
}
void timer()interrupt 1//interrrupt
{
TL0 = 0xA4; //设置定时初值
TH0 = 0xFF; //设置定时初值
if(t<mot1)
{
ENA = 1;
}
else
{
ENA = 0;
}
if(t<mot2)
{
ENB = 1;
}
else
{
ENB = 0;
}
t=(t+1)%100;
}4.延时函数
延时函数，可以用单片机辅助软件（stc-isp），设定时间直接生成。
void delay(unsigned int k)
{
unsigned int x,y;
for(x=0;x<k;x++)
{
for(y=0;y<2000;y++);
}
}5.循迹模块
void xunji()
{
unsigned char flag; //用于循迹方向的判断
if((lse1==1)&&(lse2==0))
{
flag=0; //左边检测到黑线
}
else if((lse1==0)&&(lse2==1))
{
flag=1; //右边检测到黑线
}
else if((lse1==1)&&(lse2==1))
{
flag=3; //两边检测到黑线
}
else
{
flag=4;
}
switch(flag)
{
case 0:leftrun(); break;
case 1:rightrun();break;
case 3:stop();break;
case 4:run();break;
}
}
6.主函数
void main()
{
PIT_Init();
mot1=13;
mot2=13;
IN1=1;
IN2=0;
IN3=1;
IN4=0;
while(1)
{
xunji() ;
}
}
六.注意事项
- 小车直走时，左右两轮mot赋值不一定相同，通过赋值尝试给与不同的数值，使小车达到直走的效果。
- 小车左右转弯时，若转速过大，可能会使小车转弯幅度过大；同理，若转速过小，可能会使小车转弯幅度过小，不能按轨迹行驶。
- 小车转弯可使一轮前行，另一轮停止实现；也可通过一轮正转，一轮反转实现。
- 左右两个红外传感器的距离，若小于两主动轮的距离，可能会导致小车循迹时压线，可通过延长传感器伸出的长度，避免小车压线。
- 红外传感器的检测距离，可通过调节传感器上的旋钮，观察检测黑线时指示灯亮灭情况，实现增大或减小检测距离的效果。
