C51最小系统板红外遥控控制小车
C51最小系统板红外遥控控制小车
文章目录
- C51最小系统板红外遥控控制小车
- 一、前言
- 二、所需材料
- 三、小车连线
- 四、动手编程序
- 4.1 根据连线对电机的IO口进行定义
- 4.2 封装一下电机的使能和正转反转控制
- 4.3 函数定义
- 4.4 小车前进后退左转右转
- 4.5 小车的加速减速以及停止
- 4.6全部程序代码
- 参考资料
一、前言
本文将实现用51的最小系统板以及一个红外遥控来控制小车的7种状态:前进、后退、左转、右转、加速、减速、停止。
本文重点不在于红外的原理解释,须事先知到红外遥控的键值。
本文重点:小车连线、PWM控制车速。
写这篇文章的目的:1.方便后面如果有需要的话自己回看;2.能给纯小白提供一点思路
二、所需材料
1.智能小车底板×1
2.直流电机×4
3.L298N电机驱动模块×1
4.51最小系统板(含STC89C52芯片)×1
5.红外遥控×1
6.面包板×1(非必需,仅为了方便连线)
7.干电池(我这里用的是12v的,9v左右可能刚好,6v可能有点低)
8.杜邦线若干
9.螺丝钉螺丝帽若干
10.铜柱若干(用来固定各模块)
11.USB转TTL下载器×1
三、小车连线
我使用的L298N如下图所示:
最小系统板和USB转TTL模块如下:
红外接收模块:
接线说明:
L298N --
IN1 -- P1.2
IN2 -- P1.3
IN3 -- P1.6
IN4 -- P1.7
ENA -- P1.4
ENB -- P1.5
OUT1 -- 左电机接口1
OUT2 -- 左电机接口2
OUT3 -- 右电机接口1
OUT4 -- 右电机接口2
12v -- 电池盒正极
GND -- 电池盒负极
GND -- 单片机GND
5v -- 单片机5v
红外模块数据接收口 -- P3.2
红外模块vcc -- vcc
红外模块GND -- GND
接线比较乱的话建议用面包板引出公共端。
四、动手编程序
红外遥控这里可以参考上一篇文章:https://blog.csdn.net/Aiden_yan/article/details/122932969?spm=1001.2014.3001.5501
4.1 根据连线对电机的IO口进行定义
/*电机驱动IO定义*/
sbit IN1=P1^2; //为1 左电机反转
sbit IN2=P1^3; //为1 左电机正转sbit IN3=P1^4; //为1 右电机正转
sbit IN4=P1^5; //为1 右电机反转sbit EN1=P1^0; //为1 左电机使能
sbit EN2=P1^7; //为1 右电机使能
//--------------------//
4.2 封装一下电机的使能和正转反转控制
//----------- 功能定义 -----------//
#define left_motor_en EN1=1 //左电机使能
#define left_motor_stops EN1=0 //左电机停止
#define right_motor_en EN2=1 //右电机使能
#define right_motor_stops EN2=0 //右电机停止#define left_motor_go IN1=1,IN2=0 //左电机正转
#define left_motor_back IN1=0,IN2=1 //左电机反转
#define right_motor_go IN3=0,IN4=1 //右电机正转
#define right_motor_back IN3=1,IN4=0 //右电机反转
//----------- 功能定义 -----------//
注意:这个正转反转的IN1和IN2是可以调整的,也就是根据你的接线来调整的,如果你接好之后发现电机的转向不一样,可以调整这里的IN口。
4.3 函数定义
//函数定义
void delay(unsigned int z);
void delay_us(unsigned int aa);
void forward();//小车前进
void backward();//小车后退
void left();//小车左转
void right();//小车右转
void stop();//小车停止
void speed_up();//加速
void speed_down();//减速
void PWM();
4.4 小车前进后退左转右转
/*小车前进*/
void forward()
{ left_motor_en;right_motor_en;left_motor_go;//左电机正转right_motor_go;//右电机正转
}/*小车后退*/
void backward()
{left_motor_en;right_motor_en;left_motor_back;//左电机反转right_motor_back;//右电机反转
}/*小车左转*/
void left()
{left_motor_stops;right_motor_en;right_motor_go;//右电机正转
}/*小车右转*/
void right()
{left_motor_en;right_motor_stops;left_motor_go;//左电机正转
}
4.5 小车的加速减速以及停止
小车的速度控制需要用到pwm,这里先简单介绍一下。
电源电压输出是固定的,电机的转速也因此是固定的,为了调节电机的转速,就得改变电源电压的输出。用PWM调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电机的转速。电源电压在此处就是51MCU的引脚输出,4.5-5V,只要在引脚上产生频率可调的波形即可。我的代码里设定一个周期为40ms,假如不加速度控制,那么这40ms里面将会持续输出高电平,此时的占空比就是100%;假如我用20ms输出高电平,20ms输出低电平,那么占空比将为50%;同理,当我用8ms输出高电平,32ms输出低电平,此时占空比为20%。
周期的计数很简单,我们只需要编写一个函数,然后把它放在中断里:
//pwm波控制电机的转速
void PWM()
{static unsigned int cnt;cnt++;//一个周期if(cnt==40){cnt=0;}if(cnt <= speed)//小于等于才符合正常的逻辑,如果是大于等于,则speed越大,车速越小{left_motor_en; //左电机使能right_motor_en; //右电机使能}else{left_motor_stops; //左电机停止right_motor_stops; //右电机停止}
}void time0() interrupt 1 //定义定时器0
{IRtime++; //检测脉宽,1次为278usPWM(); //在中断中自动计数
}
这样当speed越大的时候,占空比就越大,从而车速越高。
/*小车停止*/
void stop()
{speed = 0;left_motor_stops;//左电机停止right_motor_stops;//右电机停止
}/*小车加速*/
void speed_up()
{speed = speed + 2;
}/*小车减速*/
void speed_down()
{if(speed >= 2)speed = speed - 2;elsespeed = 0;
}
4.6全部程序代码
由于我原来的遥控器搞丢了,随便找了个红外遥控器,所以我这里的键值是不全的。读者可以在main()函数中的switch语句里修改对应的case值为自己红外遥控器的键值。如果需要修改车速,修改speed的值即可。
#include<reg52.h> /* C51红外遥控控制小车前进后退左转右转加速减速停止程序接线说明:L298N -- IN1 -- P1.2IN2 -- P1.3IN3 -- P1.6IN4 -- P1.7ENA -- P1.4ENB -- P1.5OUT1 -- 左电机接口1OUT2 -- 左电机接口2OUT3 -- 右电机接口1OUT4 -- 右电机接口212v -- 电池盒正极GND -- 电池盒负极GND -- 单片机GND5v -- 单片机5v
*//*电机驱动IO定义*/
sbit IN1=P1^2; //为1 左电机反转
sbit IN2=P1^3; //为1 左电机正转sbit IN3=P1^4; //为1 右电机正转
sbit IN4=P1^5; //为1 右电机反转sbit EN1=P1^0; //为1 左电机使能
sbit EN2=P1^7; //为1 右电机使能
//--------------------////----------- 功能定义 -----------//
#define left_motor_en EN1=1 //左电机使能
#define left_motor_stops EN1=0 //左电机停止
#define right_motor_en EN2=1 //右电机使能
#define right_motor_stops EN2=0 //右电机停止#define left_motor_go IN1=1,IN2=0 //左电机正转
#define left_motor_back IN1=0,IN2=1 //左电机反转
#define right_motor_go IN3=0,IN4=1 //右电机正转
#define right_motor_back IN3=1,IN4=0 //右电机反转
//----------- 功能定义 -----------////函数定义
void delay(unsigned int z);
void delay_us(unsigned int aa);
void forward();//小车前进
void backward();//小车后退
void left();//小车左转
void right();//小车右转
void stop();//小车停止
void speed_up();//加速
void speed_down();//减速
void PWM();/*====================================自定义类型名
====================================*/
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;/*====================================硬件接口位声明
====================================*/
sbit IR = P3^2; //定义红外脉冲数据接口 外部中断O输入口uint speed; // 定义车速uchar IRtime; //检测红外高电平持续时间(脉宽)
uchar IRcord[4]; //此数组用于储存分离出来的4个字节的数据(用户码2个字节+键值码2个字节)
uchar IRdata[33]; //此数组用于储存红外的33位数据(第一位为引导码用户码16+键值码16)
bit IRpro_ok, IRok; //第一个用于红外接收4个字节完毕。IRok用为检测脉宽完毕
void init();
void IRcordpro();void IRcordpro() //提取它的33次脉宽进行数据解码
{uchar i, j, k, cord, value; /*i用于处理4个字节,j用于处理一个字节中每一位,k用于33次脉宽中的哪一位cord用于取出脉宽的时间判断是否符合1的脉宽时间*/k = 1; //从第一位脉宽开始取,丢弃引导码脉宽for(i = 0; i < 4; i++){for(j = 0; j < 8; j++){cord = IRdata[k]; //把脉宽存入cordif(cord > 5) //如果脉宽大于我11.0592的t0溢出率为约278us*5=1390那么判断为1value = value | 0x80; /*接收的时候是先接收最低位,把最低位先放到value的最高位在和0x08按位或一下这样不会改变valua的其他位的数值只会让他最高位为1*/if(j < 7){value = value >> 1; //value位左移依次接收8位数据。}k++; //每执行一次脉宽位加1}IRcord[i] = value; //每处理完一个字节把它放入IRcord数组中。value = 0; //清零value方便下次在存入数据}IRpro_ok = 1; //接收完4个字节后IRpro ok置1表示红外解码完成
}/*******************主函数**************************/
void main()
{ init(); //执行初始化定时器0和外部中断0EN1 = EN2 = 0;//一开始时不使能电机speed = 8;//设定初始速度为8,8/40=0.2,所以初始是20%占空比,speed越大占空比越高,从而车的速度越大while(1) { if(IRok) //判断脉宽是否检测完毕 { IRcordpro();//根据脉宽解码出4个字节的数据IRok = 0; //重新等待脉宽检测if(IRpro_ok) //判断是否解码完毕 {switch(IRcord[2]){case 0x18: forward(); break; //前进 case 0x52: backward(); break; //后退
// case 0x08: left(); break;//左转
// case 0x5A: right(); break;//右转case 0x1C: stop(); break;//停止case 0x08: speed_up(); break;//加速case 0x5A: speed_down(); break;//减速default: break;}IRpro_ok = 0;}}}
} /******************z 秒延时函数*************************/
void delay(unsigned int z)
{ unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);
}
/****************微妙延时******************************/
void delay_us(unsigned int aa)
{ while(aa--);
}/*小车前进*/
void forward()
{ left_motor_en;right_motor_en;left_motor_go;//左电机正转right_motor_go;//右电机正转
}/*小车后退*/
void backward()
{left_motor_en;right_motor_en;left_motor_back;//左电机反转right_motor_back;//右电机反转
}/*小车左转*/
void left()
{left_motor_stops;right_motor_en;right_motor_go;//右电机正转
}/*小车右转*/
void right()
{left_motor_en;right_motor_stops;left_motor_go;//左电机正转
}/*小车停止*/
void stop()
{speed = 0;left_motor_stops;//左电机停止right_motor_stops;//右电机停止
}/*小车加速*/
void speed_up()
{speed = speed + 2;
}/*小车减速*/
void speed_down()
{if(speed >= 2)speed = speed - 2;elsespeed = 0;
}void init() //初始化定时器0 和外部中断0
{TMOD = 0x02; //定时器0工作方式2,8位自动重装TH0 = 0x00; //高8位装入0那么定时器溢出一次的时间是256个机器周期TL0 = 0x00;EA = 1; //总中断ET0 = 1; //定时器0中断TR0 = 1; //启动定时器0IT0 = 1; //设置外部中断0为跳沿触发方式,来一个下降沿触发一次EX0 = 1; //启动外部中断0
}void time0() interrupt 1 //定义定时器0
{IRtime++; //检测脉宽,1次为278usPWM(); //在中断中自动计数
}void int0() interrupt 0 //定义外部中断0
{static uchar i; // 声明静态变量(在跳出函数后在回来执行的时候不会丢失数值)i用于把33次高电平的持续时间存入IRdatastatic bit startflag; //开始储存脉宽标志位if(startflag) //开始接收脉宽检测{if( (IRtime < 53) && (IRtime >= 32) ) /*判断是否是引导码,底电平9000us+高4500us 这个自己可以算我以11.0592来算了NEC协议的引导码低8000-10000+高4000-5000 如果已经接收了引导码那么i不会被置0就会开始依次存入脉宽*/i = 0; //如果是引导码那么执行i=0把他存到IRdata的第一个位IRdata[i] = IRtime; //以T0的溢出次数来计算脉宽,把这个时间存到数组里面到后面判断IRtime = 0; //计数清零,下一个下降沿的时候在存入脉宽i++; //计数脉宽存入的次数if(i == 33) //如果存入34次 数组的下标是从0开始i等于33表示执行了34次{IRok = 1; //那么表示脉宽检测完毕i = 0; //把脉宽计数清零准备下次存入}}else {IRtime = 0; //引导码开始进入把脉宽计数清零开始计数startflag = 1; //开始处理标志位置1}
}//pwm波控制电机的转速
void PWM()
{static unsigned int cnt;cnt++;//一个周期if(cnt==40){cnt=0;}if(cnt <= speed)//小于等于才符合正常的逻辑,如果是大于等于,则speed越大,车速越小{left_motor_en; //左电机使能right_motor_en; //右电机使能}else{left_motor_stops; //左电机停止right_motor_stops; //右电机停止}
}
代码就这一个,我全部写在一个.c文件里了。
参考资料
1.51单片机PWM控制电机:https://blog.csdn.net/lixiangminghate/article/details/42342595
2.脉冲宽度调制:https://baike.baidu.com/item/%E8%84%89%E5%86%B2%E5%AE%BD%E5%BA%A6%E8%B0%83%E5%88%B6/10813756?fr=aladdin
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