基于51单片机的超声波避障小车设计（含Proteus仿真）
程序员文章站
2022-05-22 09:06:09
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超声波避障程序随处可见，基于51单片机的超声波避障小车也很成熟，但是完整的Proteus仿真并不容易找到开源资料。
这次主要给大家分享其Proteus仿真部分。
涉及到的模块有：超声波模块（hc-sr04）、L293D电机驱动器和直流减速电机。这/样配合51单片机的控制，小车可以完成自主避障功能。
超声波模块
此图为Proteus 8 提供的超声波模块（SRF04），它有5个引脚，其中GND接地、VCC接高电平、NC可不接。TR用作激发信号的输入，当超声波模块在TR引脚上检测到了连续的10us以上的高电平时，超声波模块才开始工作。ECHO用作反馈信号输出，当超声波检测到有障碍物时，从该引脚输出相应信号。
电机驱动模块
上图为Proteus 8提供的电机驱动模块（L293D）,4个IN 引脚与单片机连接，控制电机转动及方向，2个使EN 能引脚同样与单片机连接。4个OUT，连接两个直流电机。VSS引脚与VS引脚接高电平即可。
加载程序
双击添加的AT89C51单片机，出现如下对话框。
点击 Program File 此行文件夹图标，添加HEX文件（keil软件编写程序后编译生成）
点击运行即可。
示波器
示波器可以辅助我们调试程序和仿真，关于在Proteus里调用示波器以及示波器的使用，我不做介绍，很多资料都能查到，本例中我运用示波器观察超声波模块的TR引脚和ECHO引脚的波形。
超声波模块原理图
电机驱动模块原理
单片机最小系统
总原理图
51程序
#include <at89x51.h>
#include <intrins.h
#define TX P1_3
#define RX P1_2
#define Forward_L_DATA 180 //当前进不能走直线时，调节这两个参数，理想是100，100，最大时256，最小是0.
#define Forward_R_DATA 180
sbit L293D_IN1=P0^0;
sbit L293D_IN2=P0^1;
sbit L293D_IN3=P0^2;
sbit L293D_IN4=P0^3;
sbit L293D_EN1=P0^4;
sbit L293D_EN2=P0^5;
void Delay400Ms(void);//延时400毫秒函数
unsigned char disbuff[4]={0,0,0,0};//用于分别存放距离的值0.1mm,mm,cm,m
void Count(void);//距离计算函数
unsigned int time=0;//用于存放定时器的时间值
unsigned long S=0;//用于存放距离的值
bit flag =0;//量程溢出标志位
bit turn_right_flag;
void Delay1ms(unsigned int i)
{
unsigned char j,k;
do{
j = 10;
do{
k = 50;
do{
_nop_();
}while(--k);
}while(--j);
}while(--i);
}
void Delay10us(unsigned char i)
{
unsigned char j;
do{
j = 10;
do{
_nop_();
}while(--j);
}while(--i);
}
void Forward()//前进
{
L293D_IN1=1;
L293D_IN2=0;
L293D_IN3=1;
L293D_IN4=0;
}
void Stop(void)//刹车
{
L293D_IN1=0;
L293D_IN2=0;
L293D_IN3=0;
L293D_IN4=0;
}
void Turn_Retreat()//后
{
L293D_IN1=0;
L293D_IN2=1;
L293D_IN3=0;
L293D_IN4=1;
}
void Turn_left()//左
{
L293D_IN1=0;
L293D_IN2=1;
L293D_IN3=1;
L293D_IN4=0;
}
void Conut(void)//计算距离
{
time=TH1*256+TL1;
TH1=0;
TL1=0;
S=time*2;
S=S*0.17;
if(S<=300)
{
if(turn_right_flag!=1)
{
Stop();
Delay1ms(5);
}
turn_right_flag=1;
P1_7=0;
P2_0=0;
P0_6=0;
Delay1ms(10);
P1_7=1;
P2_0=1;
P0_6=1;
Delay1ms(5);
Turn_left();
Delay1ms(10);
}
else
{
turn_right_flag=0;
Forward();
}
if((S>=5000)||flag==1)//超出测量范围
{
flag=0;
}
else
{
disbuff[0]=S%10;
disbuff[1]=S/10%10;
disbuff[2]=S/100%10;
disbuff[3]=S/1000;
}
}
void zd0() interrupt 3//T0中断用来计数器溢出，超过测距范围
{
flag=1;
RX=0;
}
void Timer_Count(void)
{
TR1=1;//开启计数
while(RX);//当RX为1计数并等待
TR1=0;//关闭计数
Conut();//计算
}
void StartModule()//启动模块
{
TX=1;//启动一次模块
Delay10us(2);
TX=0;
}
void main(void)
{
unsigned char i;
unsigned int a;
Delay1ms(400);
Delay1ms(5);
TMOD=TMOD|0x10;
EA=1;
TH1=0;
TL1=0;
ET1=1;
turn_right_flag=0;
B: for(i=0;i<50;i++)//判断k3是否按下
{
Delay1ms(1);
if(P3_2!=0 )
goto B;
}
while(1)
{
RX=1;
StartModule();
for(a=951;a>0;a--)
{
if(RX==1)
{
Timer_Count();
}
}
}
}