课设-基于51单片机的智能小车（循迹+避障+APP控制）[通俗易懂]

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一、课设任务

使用51单片机设计一台智能小车，可以实现循迹、避障、手机APP控制等功能！

二、硬件设计及相关传感器模块

1、车模

2、51单片机

可以使用最小系统板，也可以使用自己的学习板

3、红外循迹模块

红外循迹的原理：

4、电机及驱动

5、蓝牙模块

6、硬件搭建

原则：硬件搭建的不好，会让我们在调试过程中遇到很多玄学问题，比如：杜邦线接触不良，杜邦线短路等等，为了调试更加舒服，在搭建硬件平台时，接口要做一些处理，比如接口处用热熔胶粘好，防止脱落，布线要尽量整齐一些，如果要参加智能车类的比赛，一个好的布线布局，会让你的对手瞬间感受到压力！

三、程序代码

1、main.c文件

#include "reg52.h"
sbit KEY1 = P3^3;
sbit KEY2 = P3^4;
sbit KEY3 = P3^6;
sbit KEY4 = P3^7;
sbit OUT1 = P2^4;//避障左 
sbit OUT2 = P2^5;//循迹左 
sbit OUT3 = P2^6;//循迹右 
sbit OUT4 = P2^7;//避障左 
extern void delay_ms(unsigned int n);
extern void go_stop(void);
extern void go_up(void);
extern void go_back(void);
extern void go_left(void);
extern void go_right(void);
extern void go_upleft(unsigned int n);
extern void go_upright(unsigned int n);
extern void go_backleft(unsigned int n);
extern void go_backright(unsigned int n);
unsigned char recv;
void uart_init(void)
{ 

/*波特率设置*/
TMOD = 0x20;//设置定时器T1的工作方式-2，即8位自动装填定时器
TH1 = 0xFD;//波特率为9600
TL1 = 0xFD;	
TR1 = 1;//打开定时器T1
/*串口设置*/
SM0 = 0;//设置串口工作方式1
SM1 = 1;
REN = 1;//使能串口接收允许位
ES  = 1;//使能串行中断允许位
EA  = 1;//使能中断允许位
}
/*把str指向的字符串发送到串口，长度为len个字节*/
void uart_send(unsigned char *str,int len)
{ 

unsigned char i;
for(i=0;i<len;i++)
{ 

SBUF = str[i];//对SBUF进行写操作
while(TI == 0);//等待发送完成
TI = 0;
}
}
void remote_control(void)
{ 

while(1)
{ 

switch(recv)
{ 

case 0:
go_stop();break;
case 1:
go_up();break;
case 2:
go_back();break;
case 3:
go_left();break;
case 4:
go_right();break;
case 5:
go_upleft(6);break;
case 6:
go_upright(6);break;
}
}
}
//红外循迹
void search_path(void)
{ 

while(1)
{ 

if(OUT2==0 && OUT3==0)//两个红外探测器没有再黑线中
{ 

go_up();
}
else if(OUT2==1 && OUT3==0)//左边的红外探测器在黑线中
{ 

go_left();
}
else if(OUT2==0 && OUT3==1)//右边的红外探测器在黑线中
{ 

go_right();
}
else if(OUT2==1 && OUT3==1)//到达终点
{ 

go_back();
}
}
}
//红外避障
void auto_avoid(void)
{ 

while(1)
{ 

if(OUT1==1 && OUT4==1)//没有障碍物
{ 

go_up();
}
else if(OUT1==0 && OUT4==1)//左边有障碍物
{ 

go_backleft(4);
}
else if(OUT1==1 && OUT4==0)//右边有障碍物
{ 

go_backright(4);
}
else if(OUT1==0 && OUT4==0)//前面有障碍物
{ 

go_stop();
}
}
}
void main(void)
{ 

unsigned char ATcmd[]={ 
"AT+NAME=GEC-zhangxueyou\r\n"};
uart_init();
if(KEY1 == 0)//修改蓝牙设备
{ 

uart_send(ATcmd,sizeof(ATcmd));
delay_ms(1000);
}
else if(KEY2 == 0)//手机遥控模式
{ 

remote_control();
}
else if(KEY3 == 0)//循迹模式
{ 

search_path();
}
else if(KEY2 == 0)//自动避障模式
{ 

auto_avoid();
}
}
void uart_isr(void)  interrupt 	4 //串口中断处理函数
{ 

if(RI == 1)//由接收完成引发中断
{ 

RI = 0;
recv = SBUF;//对SBUF进行读操作
SBUF = recv;
while(TI == 0);
TI = 0;
}
}

2、motor.c文件

#include "reg52.h"
sbit La = P2^1;
sbit Lb = P2^0;
sbit Ra = P2^3;
sbit Rb = P2^2;
void delay_ms(unsigned int n)//延时
{ 

unsigned char i;
while(n--)
{ 

for(i=0;i<113;i++);
}
}
void go_stop(void)//停止
{ 

La = 0;
Lb = 0;
Ra = 0;
Rb = 0;
}
void go_up(void)//前进
{ 

La = 1;
Lb = 0;
Ra = 1;
Rb = 0;
delay_ms(100);
}
void go_back(void)//后退
{ 

La = 0;
Lb = 1;
Ra = 0;
Rb = 1;
delay_ms(100);
}
void go_left(void)//原地左转
{ 

La = 0;
Lb = 1;
Ra = 1;
Rb = 0;
delay_ms(100);
}
void go_right(void)//原地右转
{ 

La = 1;
Lb = 0;
Ra = 0;
Rb = 1;
delay_ms(100);
}
void go_upleft(unsigned int n)//前进左偏
{ 

unsigned int i=30;
Ra = 1;
Rb = 0;
Lb = 0;
while(i--)
{ 

La = 1;
delay_ms(n);
La = 0;
delay_ms(10-n);
}
}
void go_upright(unsigned int n)//前进右偏
{ 

unsigned int i=30;
La = 1;
Lb = 0;
Rb = 0;
while(i--)
{ 

Ra = 1;
delay_ms(n);
Ra = 0;
delay_ms(10-n);
}
}
void go_backleft(unsigned int n)//后退左偏
{ 

unsigned int i=200;
Ra = 0;
Rb = 1;
La = 0;
while(i--)
{ 

Lb = 1;
delay_ms(n);
Lb = 0;
delay_ms(10-n);
}
}
void go_backright(unsigned int n)//后退右偏
{ 

unsigned int i=200;
La = 0;
Lb = 1;
Ra = 0;
while(i--)
{ 

Rb = 1;
delay_ms(n);
Rb = 0;
delay_ms(10-n);
}
}

四、我的大学–“造车”史

我记得我是从大一上学期开始我的“造车史”的吧，当时是参加学校冬令营培训，使用51单片机完成的人生的第一台智能车，在小组团队比赛中，我的小车的成绩还不错，哈哈哈，后面参加了学校组织的循迹小车竞赛，与相差0.1s的差距拿了个二等奖；造第二台车是大二的第一学期，当时学完STM32想要做点东西练练手，于是使用STM32又做了台车，不过资料都不见了！大二学校冬令营当时我们作为学长又带领了学弟学妹们又做了51小车；到了大二下学期，准备第十五全国大学生智能汽车竞赛，又是造车哈，当时选的题目是AI电磁智能车，这次高大上了哈，用的是NXP-RT1064的MCU，使用深度学习算法+传统PID控制让智能车以最快的速度跑完赛道，赛后的成绩是9秒多吧，唉。。。其实可以更快的，比赛就是这样，有时候需要天时地利人和！综合自己的“造车”史，最后的感悟就是：有时候结果不一定重要，注重过程，把握过程中的每一个细节，把相关的原理都搞懂，然后多练习、多做总结，这才是最大的收获！
顺便在这里提一下，对参加智能车项目的学弟学妹们的一些建议吧：

1、硬件平台一定要搭好，尽量少用杜邦线，它本身信号就不太稳定，智能车相对来说模块比较多了，如果使用杜邦线，硬件出了问题很难查出来，会把你心态搞死！可以考虑用FPC接口，电源接口、电机接口可以用XT60接口。

2、电源要设计好，像使用开关稳压电源时注意下面几点：

①、 要明确电源的输入输出电主电路，把输入输出的元器件进行分离，注意大小电容的放置（先大后小原则）；
②、布局要紧凑，采用一字或者L型布局方式；
③、如果系统需要多路开发电源工作时，尽量使相邻电感之间垂直放置，这样可以降低电磁干扰；
④、其他器件采用就近原则放置；
⑤、开关电源内部的信号连接线要加粗，一般采用10mil；
⑥、反馈电路部分，要远离干扰源和大电流的平面，反馈电源要从滤波电路里面取；
⑦、PCB布局时要注意电感下尽量不要布线，电感下要挖铜皮，不要增加电感的出线宽度。

不然效果如下图：

布局布线多参考芯片数据上的Layout。

推荐几家电源管理芯片做的比较好的公司：TI-德州仪器、ADI-亚德诺半导体、安森美、立锜科技。根据需求选择吧，比如方案既需要开关稳压的高效，又需要线性稳压的低纹波，就可以考虑电荷泵电路——优势：消除电感器问题、在更低的输入电压下提供更高效率，以及缩减解决方案尺寸。总之电源一定要设计好！

3、相关外设要做隔离，比如电机、舵机这类的要做隔离，不然容易烧核心板，都是痛苦的教训啊！

4、如果要使用干簧管进行停车，尽量自己设计好PCB，不要嫌麻烦；

5、PCB形状可以根据车模结构去设计，外设接口尽量使用连接性比较好的；

6、自己的车可以适当加点个性的东西哈，比如设计个前灯，尾灯什么的，寓意：快到只能让你看到车尾灯残影！哈哈哈

下面找了几台硬件搭的不错的智能车图片，仅供参考！

接下来的学习生涯里希望自己继续“造车”之路，在这个无人驾驶爆火的时代，补补脑洞，填填坑！
立个flag：做一台无人驾驶小车！等有时间就开始入坑，从主控、电机、电机驱动、电源模块、slam、双目识别、定位、路径规划等方面慢慢入手，我想这才算得上真正的造车吧！

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