51智能小车（舵机、超声波、蓝牙）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了51智能小车（舵机、超声波、蓝牙）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

前言

本项目实现超声波舵机自动避障，手机连接蓝牙控制小车运动、调速两个功能并实现两个功能的切换。

一、整体思路及器件

整体思路：
1.T1作为串口的波特率发生器，串口连接HC06蓝牙模块（从机）与手机连接，手机发送数据后对数据进行判断执行对应程序，包括蓝牙模式和自动避障模式的切换。
2.T0作为电机的PWM控制（精度0.1%），程序设置6个档速（0%，20%，40%，60%，80%，100%），通过输出对应占空比的PWM控制。
3.T2复用为超声波模块高电平时间计数和舵机的特定PWM输出，通过不同时间执行不同的初始化函数实现对超声波和舵机的操作。
4.利用舵机和超声波模块对不同角度测距，顺序为0>45>90>-45>-90,按照这个顺序如果检测到无障碍则后面的不再测距，并进行对应的运动。
5.超声波模块采集7个数据（延时足够时间采集数据），进行选择排序后去除最大最小值，将剩下的数据求平均值与阈值比较（直行70cm，其他方向50cm），可在头文件修改。
5.通过超声波的时序触发超声波测距，但由于距离太短时会延迟甚至卡住，因此进行了超时设置，80ms未触发超声波测距则进行小车后退操作。
6.具体思路请看项目文件
器件：
STC89C52RC最小核心板，SG90舵机，HC-SR04超声波模块，HC06蓝牙模块（从机），L298N电机驱动，小车套件。

二、主要程序

1.自动避障函数

/** 
  * @brief   通过超时波测距控制小车避障            
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void auto_control(void)
{
	unsigned char test=0;//存储距离平均值
	test=obstacle_scan();//距离采样
	
	//与对应位置对比，执行操作
	if(timeout==1)//超声波超时执行后退（需要扫描完全部角度再执行）
	{
		car_start();car_back();Delay(30);car_stop();logo=0;timeout=0;
	}
	
	else if(test&0x04)//直行
	{
		car_start();car_forward();Delay(10);//停车操作在obstacle_scan()函数，遇到前方有阻碍会执行本文件38行
	}
	else if(test&0x02)//前进右转（小幅度转弯）
	{
		car_start();car_forward_right();Delay(50);car_stop();
	}
	else if(test&0x01)//前进右转（较大幅度转弯，通过延时设定小车向右转动90度，但不准确，要按需调制延时时间）
	{
		car_start();car_forward_right();Delay(80);car_stop();
	}
	else if(test&0x08)//前进左转（小幅度转弯）
	{
		car_start();car_forward_left();Delay(50);car_stop();
	}
	else if(test&0x10)//前进左转（较大幅度转弯，通过延时设定小车向左转动90度，但不准确，要按需调制延时时间?
	{
		car_start();car_forward_left();Delay(80);car_stop();
	}
	else if(test==0)//前方左右都有阻碍，掉头，通过延时设定小车掉头，但不准确，要按需调试延时时间
	{
		car_start();car_forward_left();Delay(120);car_stop();
	}
	else//意料之外的情况，返回蓝牙模式
	{
		SBUF='\a';while(TI==0);TI=0;control_mode=1;
	}
}

2.舵机超声波扫描函数

/** 
  * @brief  利用舵机和超声波对不同位置测距，顺序为0>45>90>-45>-90, 小车执行顺序也是如此              
  * @param  无
  * @retval place：位置数据 有阻碍：0，无阻碍：1
						第1位：90
						  2  ：45
							3  ：0
							4  ：-45
							5  ：-90
  */
unsigned char obstacle_scan(void)
{
	//清零
	place=0;
	average=0;
	
	//0度采样
	SG90_turn(0);	//舵机转到0度位置
	Timer2_SG90_Init();//初始化舵机定时器2设置
	Delay(1);//等待转到特定位置
	Timer2_Init();//重新初始化定时器2，为超声波测距准备
	Delay(70);//延时，采样
	average=distance_average();//对采样数据（5个）求平均值
	if(average>forward_standard)//平均值与设定阈值比较
	{
		place|=0x04;//如果无阻碍则对应位置设置为1，反之为0
		return place;
	}
	average=0;//清零
	
	//如果测到前方有阻碍，则减速停车，防止下面测其他位置时车还在跑
	car_back();
	Delay(1);
	car_stop();
	
	//45度采样
	SG90_turn(45);
	Timer2_SG90_Init();
	Delay(10);
	Timer2_Init();
	Delay(70);
	average=distance_average();
	if(average>standard)
	{
		place|=0x02;
		return place;
	}
	average=0;
	
	//90度采样
	SG90_turn(90);
	Timer2_SG90_Init();
	Delay(1);
	Timer2_Init();
	Delay(70);
	average=distance_average();
	if(average>standard)
	{
		place|=0x01;
		return place;
	}
	average=0;

	//-45度采样
	SG90_turn(-45);	
	Timer2_SG90_Init();
	Delay(1);
	Timer2_Init();
	Delay(70);
	average=distance_average();
	if(average>standard)
	{
		place|=0x08;
		return place;
	}
	average=0;

	//-90度采样
	SG90_turn(-90);
	Timer2_SG90_Init();
	Delay(1);
	Timer2_Init();
	Delay(70);
	average=distance_average();
	if(average>standard)
	{
		place|=0x10;
		return place;
	}
	average=0;
	
	return 0;
}

3.数据处理函数

/** 
  * @brief   求平均数               
  * @param  	无
  * @retval 	无
  */
unsigned int distance_average(void)
{
	unsigned int distance_number=0;
	unsigned int linshi=0;
	unsigned char xiabiao;
	unsigned char i;
	unsigned char j;
	
	for(i=0;i<6;i++)//选择排序：从大到小
	{
		xiabiao=i;
		for(j=i+1;j<7;j++)
		{
			if(distance[xiabiao]<distance[j])
			{
				xiabiao=j;			
			}
		}
		if(i!=xiabiao)
		{
			linshi=distance[i];
			distance[i]=distance[xiabiao];
			distance[xiabiao]=linshi;
		}
	}

	for(i=1;i<6;i++)//采取1-5的数据，去除最大最小值
	{
		distance_number+=distance[i];
	}
	Delay(1);
	
	return (distance_number/5);
}

4.超声波触发及超时处理函数

/** 
  * @brief  计算超声波模块高电平时间                
  * @param  无
  * @retval 无
  */
unsigned int ultrasound(void)
{	
	if(Echo==0)//低电平时计算距离
	{	
		if(i>7)//存储5个数值，用来求平均数
		{
			i=0;
		}
		if(logo==0&&count<38)//前面超声波启动测距过才计算和超时数值（38ms）
		{
			distance[i]=count*340/20;//计算距离，单位:cm count:17cm,
			i++;
		}
		logo++;//超声波启动失败次数+1
		if(logo>80)//超声波启动失败次数
		{
			timeout=1;//超声波超时，执行对应运动
		}
		//触发超声波模块发送超声波
		count=0;
		Trig=0;	
		Trig=1;
		Delay(1);//模块至少需要10us触发

	}
	else//高电平时定时器计算
	{
		logo=0;//超声波启动成功
		count++;//每增加1时间增加1ms
		if(count>38)//防止超时
		{
			return 1;
		}
	}
 	 
	return 0;

}

5.小车控制程序

//电机A停止
void motorA_stop(void)
{
	ENA_control=0;
}

//电机A启动
void motorA_start(void)
{
	ENA_control=1;
}

//电机A正转
void motorA_reverse(void)
{
	ENA_control=1;
	IN1=1;
	IN2=0;
}

//电机A反转
void motorA_forward(void)
{
	ENA_control=1;
	IN1=0;
	IN2=1;

}

//电机B停止
void motorB_stop(void)
{
	ENB_control=0;
}

//电机B启动
void motorB_start(void)
{
	ENB_control=1;
}

//电机B正转
void motorB_forward(void)//正转
{
	ENB_control=1;
	IN3=1;
	IN4=0;
}

//电机A反转
void motorB_reverse(void)//反转
{
	ENB_control=1;
	IN3=0;
	IN4=1;
}

//小车停止
void car_stop(void)
{
	motorA_stop();
	motorB_stop();
}

//小车启动
void car_start(void)
{
	motorB_start();
	motorA_start();
}

//小车后退
void car_back(void)
{
	motorA_reverse();
	motorB_reverse();
}

//小车前进
void car_forward(void)
{
	motorA_forward();
	motorB_forward();
}

//小车前进右转
void car_forward_right(void)
{
	 motorA_stop();
	 motorB_forward();
}

//小车前进左转
void car_forward_left(void)
{
	 motorB_stop();
	 motorA_forward();
}

//小车后退右转
void car_back_right(void)
{
	 motorA_stop();
	 motorB_reverse();
}

//小车后退左转
void car_back_left(void)
{
	 motorB_stop();
	 motorA_reverse();
}

三.手机APP

APP界面：
51智能小车（舵机、超声波、蓝牙）

注明：这个APP是某位博主分享出来的，具体忘记是谁了，敬请原谅，后面会给我的链接。

总结

本项目能较好实现上述的功能，但由于硬件的一些限制还是会有一点问题。就这些问题进行如下说明：
1.通过延时实现小车转动90，掉头等动作会因小车的区别而不同，需要根据实际情况调制延时函数参数,不过万向轮也会影响。
2.本项目在运行是会发现小车直行时偏向左/右边，排除程序问题，初步判定是小车万向轮偏置导致（如有解决办法请告知本人，谢谢）。
3.因超声波模块的硬件限制，在对条状物体的测距数据会不准确或者判断为无障碍。
4.因小车运动过程中，测距需要一定时间导致小车过于靠近物体时，测距时间会延迟甚至卡在哪里（预测是给超声波用到定时器2定时时间太大（1ms），因距离太近，超声波高电平时间太短导致还没轮询到就变为低电平,count为0，数据不存储到数组），如果用外部中断触发可能可以避免。
解决方法：设置超声波超时时间80ms（timeout，logo变量控制），超过时间执行后退，但仍需超声波模块扫描所有角度后才执行，不过延迟时间还是有点长但有所改善且不会卡在哪里。

PS：第一次写文章，如有错误，望读者指正