单片机循迹避障车教程 -

标题: 单片机循迹避障车教程 [打印本页]

作者: gzp12311 时间: 2018-10-17 13:05
标题: 单片机循迹避障车教程
循迹避障车教程需要材料：直流电机4只                小车底盘2个
  车轮4个
  超声波模块1个
  红外探测模块2个
  L298N电机驱动模块1个
  杜邦线若干
               1.5V电池8节（12V电源）
  万能板一个
  Arduino开发板一个
  M3螺丝螺母若干
原理讲解1.小车前进后退转弯原理其输入输出对应真值表如下(以LN1，LN2，OUT1，OUT2为例)：


模块中ENA,ENB分别为两个电机的调速口，在Arduino中接PWM数字口，利用PWM调节速度（如果不需要此功能直接接到5V电源）。试验中，我将左侧两个电机并联到OUT1，OUT2口，右侧两个电机并联到OUT3，OUT4口。以一个方向为参考方向（即正向），电机极性一定要清楚，OUT1，OUT3接正向，OUT2，OUT4接反向。下面是电机输出结果表


2.循迹原理其工作方式是白色红外发光管发射红外光，经过反射被黑色接收管接收，接收到了返回高电平，否则低电平。原理：
由于黑色具有吸收光线的作用，当小车到达黑色部分时，其发射光被吸收，返回低电平，达到检测路径的功能。
此时，小车的位置相对于轨迹来说，偏右，我们应该左转矫正位置。同理，偏左应该右转
当两面探头都不在，或都在轨迹上，那么前进。
3.超声波避障原理知识1  超声波
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，可以在介质中传播，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。超声波在空气中传播速度约340米/秒，随着温度的变化，传播速度有所变化。
知识2  超声波测速原理
超声波测速是利用超声波发射管发射超声波同时开始计时，收到发射回波后产生一个信号，将发射和接收到回波的时间乘以超声波在介质中的传播速度除以2就是超声波发射到物体的距离。利用超声波模块完成测速。
2．1 HC-SR04超声模块
HC-SR04有单片机STC11、升压ICMAX232及运算放大器TL074构成，HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可高达3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制器。超声波测速仪每隔一相等时间，发出一超声脉冲信号，每隔一段时间接收到物体反射回的该超声脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间间隔差和声速，测出被测物体的距离。
基本工作原理：
采用IO口TGIG触发测距，给至少10us的高电平信号；
模块自动发送8个40KHz的方波，自动检测是否有信号返回；
有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2.
参数的设置
时序图的说明
以上时序图表明你在只需要提供一个10us以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式：us/58=厘米；或是：距离=高电平时间*声速（340m/s）/2;建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响。
注：1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的GND端先连接，否则会影响模块的正常工作。
2、测距时，被测物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果。
1.3原理图及模块实物
单片机超声模块说明（HC-SR04）
避障原理：利用测车子正前方障碍的距离，设定一个值，当距离小于这个值时，车子后退，或者转弯。具体程序代码
int IN1=7;
int IN2=8;
const int TrigPin = 13;
const int EchoPin = 12;
int ENA=5;//左直流电机
int IN3=9;
int IN4=10;
int ENB=6;//右直流电机
int IR_right=2;//定义右红外传感器引脚
int IR_left=3;//定义左红外传感器引脚
int IR_middle_1=A2;
int IR_middle_2=A3;//定义中间红外传感器引脚
int c;//用于保存超声波测出的距离

void forward()//前进
{
  digitalWrite(IN1,HIGH);
  digitalWrite(IN2,LOW);
  analogWrite(ENA,45);
  digitalWrite(IN4,LOW);
  digitalWrite(IN3,HIGH);
  analogWrite(ENB,45);
}
void backward()//后退
{
  digitalWrite(IN1,LOW);
  digitalWrite(IN2,HIGH);
  analogWrite(ENA,100);
  digitalWrite(IN4,HIGH);
  digitalWrite(IN3,LOW);
  analogWrite(ENB,100);
}
void left()//左转
{
  digitalWrite(IN1,LOW);
  digitalWrite(IN2,HIGH);
  analogWrite(ENA,100);
  digitalWrite(IN4,LOW);
  digitalWrite(IN3,HIGH);
  analogWrite(ENB,100);
}
void right()//右转
{
  digitalWrite(IN1,HIGH);
  digitalWrite(IN2,LOW);
  analogWrite(ENA,100);
  digitalWrite(35,HIGH);
  digitalWrite(36,LOW);
  analogWrite(ENB,100);
}
void stopp()//停止
{
  digitalWrite(IN1,HIGH);
  digitalWrite(IN2,HIGH);
  digitalWrite(IN3,HIGH);
  digitalWrite(IN4,HIGH);
  analogWrite(ENA,100);
  analogWrite(ENB,100);
}

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(IN1,OUTPUT);
  pinMode(IN2,OUTPUT);
  pinMode(IN3,OUTPUT);
  pinMode(IN4,OUTPUT);
  pinMode(ENA,OUTPUT);
  pinMode(ENB,OUTPUT);
  stopp();
  pinMode(IR_right,INPUT);
  pinMode(IR_left,INPUT);
  pinMode(IR_middle_1,INPUT);
  pinMode(IR_middle_2,INPUT);
}
void loop(){
digitalWrite(TrigPin, LOW); //低高低电平发一个短时间脉冲去TrigPin
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin, LOW);
delay(20);          //消除信号干扰
c = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0; //将回波时间换算成cm
c = (int(c * 100.0)) / 100.0; //保留两位小数
/*如果前方距离小于二十厘米，即前方有障碍，
* 那么后退一步，转个方向
*/
if(c<20){
      backward();
      delay(100);//自己去调试距离,下同
      right();
      delay(100);
   }
int Right=digitalRead(IR_right);
int  Left=digitalRead(IR_left);
//如果中间为高电平，左、右为低电平
//说明小车没有偏离轨道
if((Middle_1==HIGH || Middle_2==HIGH)&&( Right==LOW && Left==LOW)){
forward();
}
//如果右边为高电平，中间、左为低电平
//说明小车偏右
else if((Middle_1==LOW && Middle_2==LOW) && Right==HIGH && Left==LOW){
   right();//小车左转
}
//如果左边为高电平，中间、右为低电平
//说明小车偏左
else if((Middle_1==LOW && Middle_2==LOW) &&Right==LOW && Left==HIGH){
left();//小车右转
}
//小车的3红外传感器距离可能导致3传感器都为低电平或者没检测到黑线3传感器都为高电平
//小车默认前进
else{
forward();
   }
   }

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)