(51小车程序.docVIP

51小车作为一种入门小车，其基本原理与飞思卡尔比赛的小车相似，共分为硬件和软件两个部分。其中软件部分可分为传感器数据采集，舵机控制，速度控制等，这里现在对51小车的软件进行一个详细的介绍 ?1.程序思路概述： 首先51单片机需要通过红外传感器监测道路信息，然后将传感器得到的数据进行转换。最后将转换后的数据通过某种控制算法，计算出舵机和电机的控制量，使小车能够沿着跑道行驶。主体控制流程可以表示为如下图形： ? ?2.程序算法 2.1数据采集 小车传感器为８个红外对管，经过电压比较器后，每个红外对管都有０和１两种状态。因此，８个红外对管产生的数据刚好为１个字节。因此程序有两种方式将这８位数据读入：1、可以将Ｉ/Ｏ口数据当做一个字节，直接赋给一个字符变量；2、将8位数据按位读取，分别赋给字符变量的每一位。我们的示例程序中采用的就是第二种方法。 2.2数据处理 由于读入的数据并不方便直接参与控制计算，因此先将该数据集分成１６类，分别对应于小车不同的位置信息，由-7~+7表示，其中+7表示引导线位于小车最左侧，0表示引导线位于小车中部，-7表示引导线位于小车最右侧，8表示未检测到引导线或其他错误情况。 2.3控制算法 上面的转换后的数据可以作为控制计算的输入，即小车与赛道的偏差信息。方向的控制算法可以采用位置型PD算法。 其中Ｐ为比例环节，简单的说就是根据当前小车与赛道的偏差直接进行控制，偏离多少就转多少，偏离越多，舵机转向越多。可以通过调节比例系数改变转向的幅度。系数越大，转向幅度越大，转向越快。 Ｄ称为微分环节，这里的微分信息指上面偏差信息的微分，可以简单理解为小车偏离赛道的速率。可以简单的将本次的偏差信息与上一次偏差的差值算作微分项。微分项的控制方法是说，小车偏离跑道越快，方向就要转的越多，反之则转向越小。因此当小车逐渐靠近跑道时，微分项可以使小车偏转量减小，使小车不至于偏向另一边。可以通过改变微分项的系数来改变这种调节作用的程度。一般来讲，微分系数越大，小车对于弯道的响应就越灵敏，行驶时也更稳定。 由于小车在不同的位置时，可能需要不同的比例系数或微分系数，因此可以考虑在不同的情况下，采用不同的系数进行运算。示例程序中采用的就是这种方法。 速度控制也可以采用ＰＤ算法进行控制。为了使程序简单化，示例程序中采用了匀速的控制方式。想要提高成绩的同学可以自行加入速度控制程序 ２.４生成ＰＷＭ 由于51单片机没有PWM模块，因此需要通过通用I/O口进行模拟来输出舵机和电机所需的PWM波。 可以分别使用一个定时器来作为一路PWM波的计时器。先将I/O口置位，通过高电平时间确定好定时器的初值，当定时器产生中断时，再将I/O口清零，并设定低电平时间，由此循环即可产生PWM波。其中，高电平时间由上面的控制计算得出，低电平时间由PWM周期减去高电平时间得到。 鲫鱼电子工作室开发的51智能车是一种入门型智能小车，基本原理和参加飞思卡尔比赛的小车相似，但是其制作要比正式比赛的小车简单。目的是为了让大家更快地进入飞思卡尔小车的制作，对智能小车有个更好的理解。 51小车分为硬件和软件两个部分，其中硬件又分为三个主要模块，51核心板模块，传感器模块，扩展板模块。软件部分分为传感器数据采集，舵机控制，速度控制等。 51核心板 ?51核心板包括几个小的部分，下载部分，单片机最小系统部分，led用户灯，通用IO接口。这次开发的51核心板的主控芯片为STC，选择这块芯片的一个重要原因是他的下载调试方便，可以通过串口直接下载，同时又有51单片机的所有资源。 下载部分主要使用了一片PL2303，它是一片USB转串口功能的芯片，由于现在大部分计算机都不包括串口，但每台计算机都有USB口，于是我们想是否可以通过USB下载，最后在网上找到了一片USB转串口的芯片，这样我们下载程序将更简单，不需要再单独购买51下载器，极大地方便了同学们的调试。 下载部分具体原理图如下： #include reg52.h //包括一个52 标准内核的头文件 #include math.h /*****************定义数据类型（方便移植）*****************/ typedef unsigned char UINT8; typedef char SINT8; typedef unsigned int UINT16; typedef int SINT16; /**********************************************************/ /*****************定义布尔值（增强程序可读性）*************/ #define HIGH_LEVEL 1 #define LOW_LEVEL