原创 盛方跟我学做智能车第四节 避障实验

第四节 小车避障实验

一、实验原理：

       避障传感器基本原理，和循迹传感器工作原理基本相同，利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调小车两轮工作，完成一个漂亮的躲避障碍物动作，传感器原理图如图6。

图6  红外避障传感器原理图

二、实验接线：

       实验时只需把信号输出端（signal）与单片机的P1^0口相连。VCC端接5V电源，GND接电源负极或单片机上的逻辑地。注意：如果对红外避障传感器的使能感兴趣，可以把传感器的TC端接单片机的I/O口，通过控制TC实现是否开启红外避障传感器，当TC为高电平时传感器工作，为低电平时，传感器关闭，参照图7。

三、实验任务：

1、把红外避障传感器固定在小车的正前方，接好线。注意：红外传感器的避障距离也是可调，调节滑动变阻器可以调节避障距离。

2、编制程序，实现小车检测到前方有障碍物时，向左转弯，再检测，没有障碍物，继续前进，有障碍物，继续左转弯。

图7  避障传感器与单片机连接图

四、红外避障传感器电路分析：

       电路中HEF4011BT是一个4通道2输入与非门。455是晶振，它产生38k的方波，HEF4024BT是7位二进制计数器，38k的方波作为计数器HEF4024BT的时钟输入。HEF4024BT的O2与O3接与非门加一个非门去控制HEF4024BT的复位端。也就是说当HEF4024BT计数到第四位与第三位同时为1时，HEF4024BT就会被清零。同时当HEF4024BT的O3为1时，HEF4011BT的O4为低电平，触发红外发光二极管发送信号。当HEF4024BT的O3为0时，HEF4011BT的O4为高电平，关闭发光二极管，这段时间为4个方波周期。也就实现了38k载波调制的红外。接收头是红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出的模块。当收到信号时，OUT端输出低电平，LEDR被点亮，指示收到信号，前方有障碍物。没有收到信号，OUT端输出反之。

五、实验源程序：

/*******************************************************************

 公司名称：盛方单片机

 公司网址：www.sfmcu.com

 模块名称：007.c

 功    能：小车躲避障碍物。

 说    明：通过定时器0产生PWM调速。

 程序设计：tongwei     

 设计时间：2009.09.15       

 版 本 号:

*********************************************************************/

#include< reg52.h >

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define MOTOR_C P0                  //P0口作为电机的控制口。

#define SIGNAL P1                   //P2口的低两位为循迹传感器输入口。

#define SHELVES 25                  //速度总档数。

#define BACK 0xA5                   //后退

#define FORWARD 0xC6                //前进

sbit PWM_R = P0^7;                  //右电机PWM输入口

sbit PWM_L = P0^2;                  //左电机PWM输入口

void timer_init( void );            //定时器初始化函数。

void left( void );                  //右转弯函数。

void left( void );                  //左转弯函数。

void forward( void );               //前进函数。

uchar percent_l = 0;                //左轮占空比

uchar percent_r = 0;                //右轮占空比

uint run_time = 0;                  //车轮运行一步的时间

/********************************************************************

 函 数 名：timer_init()

 功    能：初始化定时器0

 说    明：无

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void timer_init( void )

{

    TMOD = 0x02;                //定时器0工作在方式2，定时值自动重载，启动仅受TR0的控制。

    TH0 = 256 - 200;            //定时周期为 200us * SHELVES

    TL0 = 256 - 200;

    EA = 1;                     //开总中断。

    ET0 = 1;                    //开定时器0中断。

    TR0 = 1;                    //启动定时器0。

}

/********************************************************************

 函 数 名：left()

 功    能：小车左转

 说    明：通过控制左右轮不同的占空比，实现左右转。

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void left( void )

{

//  timer_init();               //初始化定时器0。

    MOTOR_C = FORWARD;          //方向向前

    percent_r = 0;              //右轮速度慢。

    percent_l = 4;              //左轮速度快。

}

/********************************************************************

 函 数 名：right()

 功    能：小车右转

 说    明：通过控制左右轮不同的占空比，实现左右转。

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void right( void )

{

//  timer_init();               //初始化定时器0。

    MOTOR_C = FORWARD;          //方向向前

    percent_r = 4;              //右轮速度快。

    percent_l = 2;              //左轮速度慢。

}

/********************************************************************

 函 数 名：forward()

 功    能：小车前进

 说    明：

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void forward( void )

{

//  timer_init();               //初始化定时器0。

    MOTOR_C = FORWARD;          //方向向前

    percent_r = 3;              //右轮同速度。

    percent_l = 3;              //左轮同速度。

}

/********************************************************************

 函 数 名：back()

 功    能：小车后退

 说    明：

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void back( void )

{

//  timer_init();               //初始化定时器0。

    MOTOR_C = BACK;             //方向向前

    percent_r = 3;              //右轮同速度。

    percent_l = 3;              //左轮同速度。

}

/********************************************************************

 函 数 名：stop()

 功    能：停车

 说    明：

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void stop( void )

{

//  timer_init();               //初始化定时器0。

    MOTOR_C = FORWARD;          //方向向前

    percent_r = 0;              //右轮零速度。

    percent_l = 0;              //左轮零速度。

}

/********************************************************************

 函 数 名：uchar check_sig()

 功    能：检测信号，并返回信号代码。

 说    明：

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

uchar check_sig( void )

{

    uchar temp = 0;

    temp = SIGNAL & 0x01;       //信号输入口就只有低两位，得到信号码。

    return temp;

}

/********************************************************************

 函 数 名：avoid()

 功    能：实现避障功能。

 说    明：对采集的信号进行分析，转换为对电机的控制。

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void avoid( void )

{

    uchar sig = 0;              //存储采集的信号

    timer_init();               //初始化定时器0

    while( 1 )

    {

        run_time = 0;           //清计时器，重新开始。

        sig = check_sig();      //存储信号码

        switch( sig )

        {

            case 1:             //没有检测到障碍物。

                forward();

                break;

            case 0:             //检测到障碍物，首先小车倒退一段距离，让后左转弯，最后继续前进。

                back();

                while(run_time < 350);  //决定后退的时间。

                run_time = 0;

                left();

                while(run_time < 180);  //决定左转弯角度。

                run_time = 0;

                forward();

                break;

            default:

                break;

        }

        while(run_time < 3);    //运行一步，时间为 3*5ms

    }

}

/********************************************************************

 函 数 名：timer_zero()

 功    能：定时器0中断服务函数

 说    明：无

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void timer_zero( void ) interrupt 1

{

    static uchar temp = 0;                  //中断次数计数，

    EA = 0;                                 //关总中断，屏蔽其他中断。

    if(temp < SHELVES)                      //高电平保持时间。

    {          

        if(temp < percent_l)

        {

            PWM_L = 1;                      //左电机高电平

        }

        else

        {

            PWM_L = 0;                      //左电机低电平

        }

        if(temp < percent_r)

        {

            PWM_R = 1;                      //右电机高电平

        }

        else

        {          

            PWM_R = 0;                      //右电机低电平

        }

        temp ++;                            //实现计数

    }

    else                                    //一个PWM周期结束，计数清零。

    {

        temp = 0;

        run_time++;

    }      

    EA = 1;                                 //开总中断。

}

/********************************************************************

 函 数 名：main()

 功    能：

 说    明：

 入口参数：无

 返 回 值：无 

 设    计：tongwei           日    期：2009.09.15

 修    改：                  日    期：

***********************************************************************/

void main( void )

{

    avoid();

}