基于51系列单片机的（循迹、避障、蓝牙）智能小车（1）

基于51系列单片机的（循迹、避障、蓝牙）智能小车（1） 项目说明

本项目能够实现循迹、避障、无线蓝牙遥控功能。循迹、避障均采用YL—70壁障传感器，无线蓝牙遥控功能采用HC-05蓝牙模块。小车行走采用模拟PWM控制直流电机转速，行走稳定。

项目所需知识 一、 LED灯

由分析原理图可知
LED通过1K的排阻连接到VCC公共段
VCC ==> 1K电阻  ==> LED ==> P1.0
VCC ==> 1K电阻  ==> LED ==> P1.1
VCC ==> 1K电阻  ==> LED ==> P1.2
所以 P1.0~P1.7输出低电平LED点亮，输出高电平LED熄灭。
代码规范:
1) 对齐
2) 缩进
3) 有必要的注释

二、 LED流水灯

C51晶振为11.0592MHz时的毫秒级延时函数:
void delay_ms(unsigned int n)
{
	unsigned char i;
	while(n--)
	{
		for(i=0;i<113;i++);
	}
}
延时函数的分析:
	本开发板的晶振是11.0592MHz,该时钟频率进入C51内部时会12分频，即频率为
	11059200/12Hz。所以每执行一条指令的时间即机器周期为 12/11059200s。
	for(i=0;i<113;i++) ==> 有8条指令。
	所以for循环执行完毕的时间为 113*8*(12/11059200)s = 0.000980902s
	==> 与 0.001相差 0.00002s(十万分之2秒)	

三、模块化设计

企业做项目开发一般都是团队合作的方式，把一个大任务划分成许多小任务来完成。
嵌入式开发，一般把一个硬件模块作为一个模块来开发。
	SmartCar
		motor.c     motor.h
		infrared.c  infrared.h
		bluetooth.c bluetooth.h
		main.c
		
	这里的.c文件用来定义各个模块的功能函数，对应的.h文件用来把.c中定义的函数或者
	全局变量进行声明。
	
模块化设计的优势:
	1) 实现团队分工合作，大大提高了开发效率。
	2) 方便程序的调试以及后期的更新维护。
	3) 实现代码(模块)复用，减少程序冗余。
	4) 提高代码的可读性，实现无障碍交付。
	
	x & 0 ==> 0
	x & 1 ==> x
	x | 1 ==> 1
	x | 0 ==> x
	
	#include 
	#include "led.h"
	
	本质区别: <>在系统指定的标准库路径下搜索头文件(系统自带的头文件)
	          ""在工程目录下搜索头文件(自己写的头文件)

四、按键

由分析原理图可知，按键是共阴极解法，分别连接到P3.3,P3.4,P3.6,P3.7。
因此，按键按下的输入状态是低电平，松开按键，输入状态为高电平。

五、数码管

数码管就是用来显示数字的电子器件
每个“8”都是由8盏不同位置的LED灯构成。

段选: 决定了哪些位置上的灯亮，即显示什么内容。
位选: 段选的公共端称为位选，四位数码码可以显示四个数字，所以有4个位选。

共阳极数码管:  位选流入电流，段选流出电流
共阴极数码管:  段选流入电流，位选流出电流

我们开发板采用的是共阳极数码管。
段选连接到 P0.0~P0.7 ，低电平有效
位选通过三极管PNP再连接到 P1.0~P1.3, 也是低电平有效

视觉暂留原理:
	当随着时间的变化，位选和段选都在快速切换，那么我们人眼看到的讲师一个静态的效果。

六、电机驱动模块

工业上常见的电机有三类:
	直流电机: 通直流电就可以转动，电流越大转速越快，电流方向反转，电机转向反转。
	步进电机: 通过电脉冲信号，可以精确控制转动角度，角位移和线位移。
	舵机: 也称伺服机，可以精确控制转动角度，而且有一定的力量去维持某个角度(力矩)。
	
本项目采用的是2个直流电机，但是C51的IO口的输出电流只有15mA左右，不能直接驱动直流
电机。所以我们通过电机驱动模块，该电机驱动模块是一个有源器件，可以驱动两个直流电机。

	La   ==>  P0.0
	Lb   ==>  P0.1
	VCC  ==>  5V/3V3
	GND  ==>  GND
	Ra   ==>  P0.2
	Rb   ==>  P0.3
	
小车的运动控制分析:
	前进:
		La = 1;
		Lb = 0;
		Ra = 1;
		Rb = 0;
	后退:
		La = 0;
		Lb = 1;
		Ra = 0;
		Rb = 1;
	停止:
		La = 1;
		Lb = 1;
		Ra = 1;
		Rb = 1;
	原地左转:
		La = 0;
		Lb = 1;
		Ra = 1;
		Rb = 0;
	原地右转:
		La = 1;
		Lb = 0;
		Ra = 0;
		Rb = 1;
	前进左偏:
		左右轮都往前走，但是右轮比左轮快
	前进右偏:
		左右轮都往前走，但是左轮比右轮快

七、红外循迹模块

当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上红色指示灯点亮，同时 OUT
端口持续输出低电平信号,该模块检测距离 2～60cm，检测角度 35°，检测距离可
以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检
测距离减少。	
	
	IN1 ==> P0.4  避障左
	IN2 ==> P0.5  循迹左
	IN3 ==> P0.6  循迹右
	IN4 ==> P0.7  避障右
	
循迹功能的实现:
	把探头朝向地面，把黑线夹在中间，根据探头的输入状态，来控制小车运动轨迹，
	来实现循迹功能。
	
避障功能的实现:	
	把探头安装在小车的左右两边，检测水平面有没有障碍物。

八、串口蓝牙模块(HC-05)

HC-05用来实现数据透传。有两种工作模式:
	1) AT命令模式: C51通过串口发送给HC-05的数据都当作AT指令。
		AT指令: 就是一些设计好了的字符串，用来配置或查询工作。
			"AT+NAME=GEC_Liudehuarn" 修改设备名称
			
	2) 自动连接模式:
		手机通过蓝牙协议发送给HC-05的数据，会原封不动的转发给C51
		C51通过串口发送给HC-05的数据，也会原封不动的转发给手机
	

PIO8连接了一个LED灯: 如果没有手机跟HC-05通信，则1s闪两次，
					 有手机跟HC-05通信，则2s闪一次。
					 配对密码: 1234
PIO11连接了一个按键:
				按键按下状态则是 AT命令模式
				一旦松开，马上就是自动连接模式

项目视频演示

智能小车演示视频