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循跡避障一體小車 一） 小車功能實(shí)現(xiàn)描述 利用光電傳感（紅外對(duì)射管，紅外發(fā)射與接收二極管組成）檢測(cè)黑白線，實(shí)現(xiàn)小車能跟著白線（或黑線）行走，同時(shí)也可避開障礙物，即小車尋跡過程中，若遇障礙物可自行繞開，繞開后繼續(xù)尋跡。 二） 電路詳細(xì)分析 1. 光電傳感 循跡光電傳感器原理，利用黑白線對(duì)紅外線不同的反射能力。然后通過光敏二極管或光敏三極管，接收反射回的不同光強(qiáng)信號(hào)，把不同光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，最后通過電阻，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的高低電平。光電傳感器實(shí)現(xiàn)循跡的基本電路如下圖所示
循跡傳感器基本電路 電路解釋：TC端是傳感器工作控制端，為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時(shí)，傳感器啟動(dòng)。Signal端為檢測(cè)信號(hào)輸出，當(dāng)遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導(dǎo)通，signal輸出高電平，當(dāng)遇到白線，與黑線相反，反射的紅外線很強(qiáng)，使光敏三極管導(dǎo)通，signal輸出低電平。 尋跡部分 調(diào)整左右傳感器之間的距離，兩探頭距離約等于白線寬度最合適，一般白線寬度選擇范圍為3 – 5 厘米比較合適。注意：該傳感器的靈敏度是可調(diào)的，偶爾傳感器遇到白線卻不能送出相應(yīng)的信號(hào)，通過調(diào)節(jié)傳感器上的可調(diào)電阻，適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小靈敏度。另外，循跡傳感器的安放也算是比較有講究的，有兩種方法，一種是兩個(gè)都是放置在白線內(nèi)側(cè)但緊貼白線邊緣，第二種是都放置在白線的外側(cè)，同樣緊貼白線邊緣。我們通常采用第二種方法。 編寫程序使小車遇白線時(shí)，小車跟著白線走。當(dāng)小車先前前進(jìn)時(shí)，如果向左偏離了白線。那么右邊傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，單片機(jī)判斷這個(gè)信號(hào)，然后向右拐�；氐桨拙�后。兩傳感器輸出信號(hào)為高電平。小車前進(jìn)。如果小車向右偏離白線，左邊傳感器產(chǎn)生一個(gè)低電平，單片機(jī)判斷這個(gè)信號(hào)，然后向左拐。如此如此，小車必不偏離白線。若小車的兩對(duì)光電傳感器同時(shí)輸出的信號(hào)為高電平（黑底）或低電平（白底），即單片機(jī)判斷的都為高電平或低電平，小車向前直走，在此過程中（直走）小車若遇白線，小車又重復(fù)上面動(dòng)作跟著白線走。 避障部分 當(dāng)小車在尋跡（沿著白線走或直走）過程中遇障礙物，小車亦可自行轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎動(dòng)作完成后，又繼續(xù)尋跡。
2. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片采用L298N，是一款承受高壓大電流的全橋型直流/步進(jìn)電壓驅(qū)動(dòng)器，如下圖
電機(jī)控制芯片L298N的引腳排列 L298N引腳編號(hào)與功能 | 引腳編號(hào) | | | | | 在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測(cè)電流 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的輸出端1，接至電機(jī)A | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的輸出端2，接至電機(jī)A | | | | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的邏輯控制輸入端1 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的使能端 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的邏輯控制輸入端2 | | | | | | | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的邏輯控制輸入端1 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的使能端 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的邏輯控制輸入端2 | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的輸出端1，接至電機(jī)B | | | 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的輸出端2，接至電機(jī)B | | | 在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測(cè)電流 |
L298N內(nèi)部原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)A/B的控制邏輯如下表所示 電機(jī)驅(qū)動(dòng)A/B的工作原理 電機(jī)控制邏輯如下：以電機(jī)A為例，當(dāng)使能端A為高電平是，如果輸入端M1 Direction引腳為高電平，三極管導(dǎo)通，輸入引腳1為低電平而輸入引腳2為高電平，電機(jī)A反轉(zhuǎn)；如果輸入端M1 Direction引腳為底電平，三極管截止，輸入引腳1為高電平而輸入引腳2為低電平，電機(jī)A正轉(zhuǎn)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖
帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面�？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。具有低電壓低功耗特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 基本特性: 低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V）
顯示分辨率:128×64點(diǎn)
內(nèi)置漢字字庫，提供8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)
內(nèi)置 128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符
2MHZ時(shí)鐘頻率
顯示方式：STN、半透、正顯
驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS
視角方向：6點(diǎn)
背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10
通訊方式：串行、并口可選
內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓
無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)
工作溫度: 0℃- +55℃ ,存儲(chǔ)溫度: -20℃ -+60℃
模塊接口說明：
*注：1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接；2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空；3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。 引腳控制信號(hào)應(yīng)用 D/I，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式： | D/I | R/W | 功能說明 | | L | L | MPU寫指令到指令暫存器（IR） | | L | H | 讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài) | | H | L | MPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR） | | H | H | MPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù) |
E信號(hào)操作： | E狀態(tài) | 執(zhí)行動(dòng)作 | 結(jié)果 | | 高——>低 | I/O緩沖——>DR | 配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令 | | 高 | DR——>I/O緩沖 | 配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令 | | 低/低——>高 | 無動(dòng)作 | |
內(nèi)部寄存器信號(hào) ● 忙標(biāo)志:BF
BF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況，BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS RD 指令，可以將BF讀到DB7總線，從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。 ●字型產(chǎn)生ROM（CGROM）
字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY ON)，DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和D/IT信號(hào)控制的。 ● 顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）
模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM提供64×2個(gè)位元組的空間，最多可控制4行16字（64個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時(shí)，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在此階段0000H—0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個(gè)）將選擇CGRAM的自定義字型，02H—7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140—D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 ●字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)
字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能,可以提供四組16×16點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中。 ● 地址計(jì)數(shù)器AC
地址計(jì)數(shù)器AC地址計(jì)數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng)D/I為“0”時(shí)而R/W為“1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會(huì)被讀取到DB6——DB0中。 ●光標(biāo)/閃爍控制電路
此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。 指令操作 模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴(kuò)充指令如下： 指令表1：（RE=0：基本指令） | 指令 | 指 令 碼 | 功 能 | | D/I | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | | 清除 顯示 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到"00H" | | 地址 歸位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | X | 設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到"00H",并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容 | | 顯示狀態(tài)
開/關(guān) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B | D=1: 整體顯示 ON C=1: 游標(biāo)ON B=1:游標(biāo)位置反白允許 | | 進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/D | S | 指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位 | | 游標(biāo)或顯示移位控制 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | X | X | 設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容 | | 功能
設(shè)定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | X | RE | X | X | DL=0/1：4/8位數(shù)據(jù) RE=1: 擴(kuò)充指令操作 RE=0: 基本指令操作 | | 設(shè)定CGRAM地址 | 0 | 0 | 0 | 1 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 設(shè)定CGRAM 地址 | | 設(shè)定DDRAM地址 | 0 | 0 | 1 | 0 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址） 第一行：80H－87H 第二行：90H－97H | | 讀取忙標(biāo)志和地址 | 0 | 1 | BF | AC6 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成,同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值 | | 寫數(shù)據(jù)到RAM | 1 | 0 | 數(shù)據(jù) | 將數(shù)據(jù)D7——D0寫入到內(nèi)部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) | | 讀出RAM的值 | 1 | 1 | 數(shù)據(jù) | 從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) |
指令表2：（RE=1：擴(kuò)充指令） | 指令 | 指 令 碼 | 功 能 | | D/I | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | | 待命
模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 進(jìn)入待命模式,執(zhí)行其他指令都終止 | | 卷動(dòng)地址開關(guān)開啟 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | SR | SR=1：允許輸入垂直卷動(dòng)地址 SR=0：允許輸入IRAM和CGRAM地址 | | 反白
選擇 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | R1 | R0 | 選擇2行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。初始值R1R0＝00，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常 | | 睡眠
模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | SL | X | X | SL=0：進(jìn)入睡眠模式
SL=1：脫離睡眠模式 | | 擴(kuò)充功能設(shè)定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | CL | X | RE | G | 0 | CL=0/1：4/8位數(shù)據(jù) RE=1: 擴(kuò)充指令操作 RE=0: 基本指令操作 G=1/0：繪圖開關(guān) | | 設(shè) 定
繪圖RAM
地 址 | 0 | 0 | 1 | 0 AC6 | 0 AC5 | 0 AC4 | AC3 AC3 | AC2 AC2 | AC1 AC1 | AC0 AC0 | 設(shè)定繪圖RAM
先設(shè)定垂直(列)
AC6AC5…AC0
再設(shè)定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0
將以上16位地址連續(xù)寫入即可 |
注：當(dāng)IC1在接受指令前,微處理器必須先確認(rèn)其內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài),即讀取BF標(biāo)志時(shí),BF需為零,方可接受新的指令;如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF標(biāo)志,那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延長(zhǎng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間,即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成。 三、顯示應(yīng)用 1、字符顯示 帶中文字庫的128X64-0402B每屏可顯示4行8列共32個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)顯示RAM可顯示1個(gè)中文字符或2個(gè)16×8點(diǎn)陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可實(shí)現(xiàn)32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCII碼字符的顯示。帶中文字庫的128X64-0402B內(nèi)部提供128×2字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)（DDRAM）。字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示RAM實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM（中文字庫）、HCGROM（ASCII碼字庫）及CGRAM（自定義字形）的內(nèi)容。三種不同字符/字型的選擇編碼范圍為：0000～0006H（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個(gè)）顯示自定義字型，02H～7FH顯示半寬ASCII碼字符，A1A0H～F7FFH顯示8192種GB2312中文字庫字形。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。字符顯示的RAM的地址與32個(gè)字符顯示區(qū)域有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。 | 80H | 81H | 82H | 83H | 84H | 85H | 86H | 87H | | 90H | 91H | 92H | 93H | 94H | 95H | 96H | 97H | | 88H | 89H | 8AH | 8BH | 8CH | 8DH | 8EH | 8FH | | 98H | 99H | 9AH | 9BH | 9CH | 9DH | 9EH | 9FH |
其中，C語言編譯器具有直接把中文轉(zhuǎn)換成ASCII碼字符功能。對(duì)照下面原理圖，編譯程序示例，并下載到實(shí)驗(yàn)板上，觀測(cè)現(xiàn)象。
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit RM1=P0^0;
sbit RM2=P0^1;//右電機(jī)
sbit LM1=P0^2;
sbit LM2=P0^3;//左電機(jī)
sbit bzh=P2^6;
sbit RAD=P0^6;//紅外接收右電機(jī)轉(zhuǎn)
sbit LBD=P0^7;//紅外接收左電機(jī)轉(zhuǎn)
sbit rs=P3^5;// LCD的RS
sbit rw=P3^6;// LCD的R/W
sbit en=P3^7;// LCD的E
void lcd_string(uchar *strpoint);
void delay(uint a)
{ uint b,c;
for(b=a;b>0;b--)
for(c=120;c>0;c--);
}
uchar i=0;
void checkbusy()//檢查L(zhǎng)CD忙
{ uchar dat;
rs=0; //rs=1為數(shù)據(jù),=0為命令.
rw=1; //rw=1為讀,=0為寫.
do
{
P1=0x00;
en=1; //E信號(hào)下降沿鎖存DB7~DBO
dat=P1; //讀入P1的值
en=0; //鎖存
dat=0x80 & dat; //BUSY：1內(nèi)部在工作，0正常狀態(tài)
}while(!(dat==0x00));rw=0;
}
void sentcom(uchar com)
{ checkbusy(); //檢查Busy
rs=0;
en=0;
P1=com;
delay(5);
en=1;
delay(5);
en=0;
}
void sentdata(uchar date) //寫數(shù)據(jù)
{
checkbusy();
rs=1;
en=0;
P1=date;
delay(5);
en=1;
delay(5);
en=0;
}
//初始化 LCM
void lcd_init()
{
sentcom(0x38);//功能設(shè)置，一次送8位數(shù)據(jù)，基本指令集
sentcom(0x0C);//0000,1100 整體顯示，游標(biāo)off，游標(biāo)位置off
sentcom(0x01);//0000,0001 清DDRAM
sentcom(0x02);//0000,0010 DDRAM地址歸位
sentcom(0x80);//1000,0000 設(shè)定DDRAM 7位地址000，0000到地址計(jì)數(shù)器AC
}
void lcd_string(char*strpoint)//在當(dāng)前顯示位置顯示LCD字符串
{ register i=0;
while(strpoint[ i]!=0){
sentdata(strpoint[ i]);
i++;
}
}
void stop()
{
lcd_init();
sentcom(0x80);
lcd_string("現(xiàn)代創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室 ");//C編譯系統(tǒng)本省也具有轉(zhuǎn)換功能，所以也可以這樣寫
sentcom(0x90);
lcd_string("尋跡避障一體小車");
sentcom(0x88);
lcd_string("--指導(dǎo)：");
sentcom(0x98);
lcd_string("--設(shè)計(jì)： ");
}
void tracing()
{
sentcom(0x80);
lcd_string("現(xiàn)代創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室 ");
sentcom(0x90);
lcd_string("--指導(dǎo)：");
sentcom(0x88);
lcd_string("--設(shè)計(jì)： ");
sentcom(0x98);
lcd_string(" 小車尋跡中---");
}
void bypass()
{
sentcom(0x80);
lcd_string("現(xiàn)代創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室 ");
sentcom(0x90);
lcd_string("--指導(dǎo)：");
sentcom(0x88);
lcd_string("--設(shè)計(jì)： ");
sentcom(0x98);
lcd_string(" 小車避障中---");
}
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();
}
}
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尋跡避障一體小車.doc
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