基于51的智能小车（蓝牙、循迹）

一、基本概述

硬件组成：整个系统包括单片机控制模块，L298N电机驱动模块、循迹模块、蓝牙模块、电源和小车车体

功能介绍：小车的拥有两种功能模式，小车循迹模式和蓝牙控制模式，通过拨动开关给给选择小车的两种模式

原理图：

 ​​​​​​

pcb:

二、模块介绍

1.单片机控制模块 

        该小车使用STC89C52芯片作为驱动，利用了该单片机内部的三个定时器，一个UART串口通信还有若干个I/O口等。

2.L298N电机驱动模块

L298N就是L298的立式封装，源自意法半导体集团旗下品牌产品，是一款可接受高电压、大电流双路全桥式电机驱动芯片，工作电压可达46V，输出电流最高可至4A，采用Multiwatt 15脚封装，接受标准TTL逻辑电平信号，具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下通过板载跳帽插拔的方式，动态调整电路运作方式，有一个逻辑电源输入端，通过内置的稳压芯片78MO5，使内部逻辑电路部分在低电压下工作，也可以对外输出逻辑电压5V，为了避免稳压芯片损坏，当使用大于12V驱动电压时，务必使用外置的5V接口独立供电。

L298N通过控制主控芯片上的I/O输入端，直接通过电源来调节输出电压，即可实现电机的正转、反转、停止，由于电路简单，使用方便，通常情况下L298N可直接驱动继电器（四路）、螺线管、电磁阀、直流电机（两台）以及步进电机（一台两相或四相）。

使用：右上角输入12，34分别接入单片机I\O口，通过I/O口给予不同高低电平驱动电机转向，A、B使能端控制输通过A、B端的开关，通道A、B分别接入两个电机的各自两条引线。

使用A、B使能时，需要插入跳线帽。

PWM：

     频率 = 1 / TS            占空比 = TON / TS           精度 = 占空比变化步距

PWM原理

以STM32单片机为例，其IO口只能输出高电平和低电平。

假设高电平为5V、低电平则为0V，那么要输出不同的模拟电压就要用到PWM。通过改变IO口输出的方波的占空比，从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号。

电压是以一种脉冲序列被加到模拟负载上去的，接通时是高电平1，断开时是低电平0。接通时直流供电输出，断开时直流供电断开。通过对接通和断开时间的控制，理论上来讲，可以输出任意不大于最大电压值5V的模拟电压。

比方说，占空比为50%那就是高电平时间一半，低电平时间一半。在一定的频率下，就可以得到模拟的2.5V输出电压。那么75%的占空比，得到的电压就是3.75V，如下图所示。

也就是说，在一定的频率下，通过不同的占空比即可得到不同大小的输出模拟电压，PWM就是通过这种原理实现数字模拟信号转换的。

PWM对电机转速的控制

调节占空比可以实现不同电压的输出，实现对电机转速的调节。

对于直流电机来讲，电机输出端引脚是高电平电机就可以转动，当输出端高电平时，电机会转动，但是是一点一点的提速，在高电平突然转向低电平时，电机由于电感有防止电流突变的作用是不会停止的，会保持这原有的转速，以此往复，电机的转速就是周期内输出的平均电压值，所以实质上我们调速是将电机处于一种，似停非停，似全速转动又非全速转动的状态，那么在一个周期的平均速度就是我们占空比调出来的速度了。

在电机控制中，电压越大，电机转速越快，而通过PWM输出不同的模拟电压，便可以使电机达到不同的输出转速。

当然，在电机控制中，不同的电机都有其适应的频率 频率太低会导致运动不稳定，如果频率刚好在人耳听觉范围，有时还会听到呼啸声。频率太高时，电机可能反应不过来，正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好。

3.红外循迹

TCRT5000传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，红外接收管一直处于关断状态，此时模块的输出端为高电平，指示二极管一直处于熄灭状态；总结就是：

没反射——D0输出高电平——灭灯

反射——D0输出低电平——点亮

接线

1、VCC：接电源正极(3-5V)

2、GND：接电源负极

3、D0：TTL开关信号输出

4、A0：模拟信号输出

AI和AO的讲解

（1）AI信号：模拟量输入

所谓模拟量即4-20mA或0-10V的电流或电压信号，输入到DCS中，经过变换，还原出原来的值，比如电流值到DCS中显示出来；电流互感器二次值（5A）经过电流变送器转换成4-20mA信号（5A对应20mA）,输入到DCS机柜，经过转换，在DCS中显示实际的电流值。

（2）AO信号：模拟量输出

和AI相反，AO是DCS输出4-20mA或0-10V信号，去控制设备的运行参数；比如，变频器的速度控制过程，以40HZ为例，通过远程DCS控制，认为给定参数值：40HZ，DCS同样发出一个对应的模拟量电流值，在4-20mA范围内（20mA对应50HZ），信号传入到变频器的控制器，变频器按照要求运行在40HZ。

4.蓝牙模块

蓝牙通信：蓝牙小车通过蓝牙模块与控制设备——手机，进行无线通信。

控制信号传输：蓝牙模块接入51单片机的TX和RX口，手机通过蓝牙串口连接发送指令数字给蓝牙小车。

数据解析与处理：蓝牙接收到控制设备发送的指令后，会通过蓝牙模块接收并解析这些数据。然后，根据指令的内容进行相应的动作，控制电机驱动轮子前进或后退。

电机驱动：小车接收到指令后控制，电机和驱动电路，用于控制车轮的转动。根据接收到的指令，电机驱动电路会控制电机的转速和方向，从而实现小车的运动。

*RXD: 接收端

*TXD: 发送端

*VCC: 模块供电正极(5V)

*GND: 模块供电负极

AT 、EN：在配置蓝牙模块时接上蓝牙下载口

5.小车车体及电源

该小车使用的二驱的车体，使用两组电池给小车整体供电，一组电池用于给L298N电机驱动来对电机进行驱动，另一组用于其他vcc、gnd供电，两组电池均为12v

三、小车功能实现及代码介绍

代码中P0_4口的为1还是为0由接入的vcc或gnd决定。

//#Car.h
#ifndef __CAR_H__
#define __CAR_H__
void Timer0Init(void);
//void Timer1Init(void)	;
void Timer2Init(void);
void goLeftForward();
void goLeftStop();
void goRightForward();
void goRightStop();
void goForward();
void goStop();
void goLeft();
void goRight();#endif//#Car.c  小车车轮转动#include <REGX52.H>
sfr AUXR = 0x8E;
sbit left_con1A = P1^1;
sbit left_con2A = P1^2;
sbit right_con1A = P1^4;
sbit right_con2A = P1^3;char leftSpeed;
char rightSpeed;
int cntLeft = 0;
int cntRight = 0;void Timer0Init(void)		//@11.0592MHz
{AUXR &= 0x7F;		TMOD &= 0xF0;		TMOD |= 0x01;		TL0 = 0x66;		TH0 = 0xFC;		TF0 = 0;		TR0 = 1;		ET0 = 1;EA  = 1;
}void Timer2Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{T2MOD = 0;		//初始化模式寄存器T2CON = 0;		//初始化控制寄存器TL2 = 0x66;		//设置定时初值TH2 = 0xFC;		//设置定时初值RCAP2L = 0x66;		//设置定时重载值RCAP2H = 0xFC;		//设置定时重载值TR2 = 1;		//定时器2开始计时ET2=1;EA=1;
}void goLeftForward()//左边前进
{left_con1A = 1;left_con2A = 0;
}void goLeftStop()//左边停止
{left_con1A = 0;left_con2A = 0;
}//?????
void goRightForward()//右边前进 
{right_con1A = 1;	right_con2A = 0;
}//?????
void goRightStop()//右边停止 
{right_con1A = 0;	right_con2A = 0;
}//??
void goForward()//前进 
{leftSpeed = 18;rightSpeed = 19;
}//??
void goStop()//停止 
{leftSpeed = 0;rightSpeed = 0;
}//??
void goLeft()//左转 
{leftSpeed = 5;rightSpeed = 18;
}//??
void goRight()//右转 
{leftSpeed = 18;rightSpeed = 5;
}void Time0Handler() interrupt 1//左边电机调速
{cntLeft++;TL0 = 0x66;		TH0 = 0xFC;if(cntLeft == 20){cntLeft = 0;}//左边占空比if(cntLeft < leftSpeed){goLeftForward();}else{goLeftStop();}}void Timer2_Routine() interrupt 5  //右边电机调速
{cntRight++;if(cntRight < rightSpeed){goRightForward();}else{goRightStop();}if(cntRight == 20){cntRight = 0;}
}//#Uath.h#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__ 
void Uart_Init();
void receive();
#endif//#Uath.c  蓝牙模式#include <REGX52.H>
#include "car.h"
unsigned char receiveData;void Uart_Init(){/*波特率设置*/TMOD = 0x20;//设置定时器T1的工作方式-2，即8位自动装填定时器TH1 = 0xFD;//波特率为9600TL1 = 0xFD;	TR1 = 1;//打开定时器T1/*串口设置*/SM0 = 0;//设置串口工作方式1SM1 = 1;REN = 1;//使能串口接收允许位ES  = 1;//使能串行中断允许位EA  = 1;//使能中断允许位}void receive()//执行蓝牙控制函数
{Uart_Init();while(1){ switch(receiveData){case '2':goForward();break;case '4':goLeft();break;case '6':goRight();break;case '8':goStop();}}
}void Uart_Routine() interrupt 4
{if(RI==1){	goStop();RI=0;receiveData=SBUF;}SBUF=receiveData;while(!TI);TI=0;}//#main.c#include <REGX52.H>
#include "car.h"
#include "Uart.h"
sbit tracingLeft = P1^5;
sbit tracingRight = P1^6;unsigned char keynum;
void tracingMode()//红外循迹模式
{	if(tracingLeft == 0 && tracingRight == 0){goForward();		}if(tracingLeft == 0 && tracingRight == 1){goRight();}if(tracingLeft == 1 && tracingRight == 0){goLeft();}if(tracingLeft == 1 && tracingRight == 1){goStop();}
}void main()
{Timer0Init();Timer2Init();while(1){if(P0_4==1)	//手机遥控模式 {receive();}else if(P0_4==0)//红外循迹模式{tracingMode();} }
}