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用
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做小车的相关思路和程序
51<
/p>
小车作为一种入门小车，其基本原理与飞思卡尔比赛的小车相似，共分为硬件和软
件两个部分。其中软件部分可分为传感器数据采集，舵机控制，速度控制等，这里现在对
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小车的软件进行一个详细的介绍
1.
程序思路概述：
首先
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单片机需要通过红外传感器监测道路信息，然
后将传感器得到的数据进行转换。最
后将转换后的数据通过某种控制算法，
计算出舵机和电机的控制量，
使小车能够沿着跑道行
驶。主体控制流程可以表示为如下图形：
2.
程序算法
2.1
数据采集
小车传感器为８个红外对管，
经过电压比较器后，
每个红外
对管都有０和１两种状态。
因此，
1
８个红外对管产生的数据刚好为１个字节。因此程序有两种方式将这８位数据读入：
1
、可
以将Ｉ
/<
/p>
Ｏ口数据当做一个字节，直接赋给一个字符变量；
2
、将
8
位数据按位读取，分别赋
给字符变量的每一位。我们的示例程序中采用的就是第二种方法。
2.2
数据处理
由于读入的数据并不方便直接参与
控制计算，
因此先将该数据集分成１６类，
分别对应于小
车不同的位置信息，由
-7~+7
表示，其中
+7
表示引导线位于小车最左侧，
0<
/p>
表示引导线位
于小车中部，
-7
表示引导线位于小车最右侧，
8
表示未检测到引
导线或其他错误情况。
2.3
控制算法
上面的转换后的数据可以作为控制计算的输入，
即小车与赛道的偏差信息。
方向的控制算法
可以采用位置型
PD
算法。
其中Ｐ为比例环节，
简单的说就是根据当前小车与赛道的偏差直接进行控制，
偏离多少就转
多少，偏离越多，舵机转向越多。
可以通过调节比例系数改变转向的幅度。系
数越大，转向
幅度越大，转向越快。
Ｄ称为微分环节
，
这里的微分信息指上面偏差信息的微分，
可以简单理解为小车偏离赛道的
速率。
可以
简单的将本次的偏差信息与上一次偏差的差值算作微分项。
微分项的控制方法是
说，
小车偏离跑道越快，
方向就要转的越多，<
/p>
反之则转向越小。
因此当小车逐渐靠近跑道时，
< br>微分项可以使小车偏转量减小，
使小车不至于偏向另一边。
可以通过改变微分项的系数来改
变这种调节作用的程度。
一般
来讲，
微分系数越大，小车对于弯道的响应就越灵敏，行驶时
也
更稳定。
由于小车在不同的位置时，
可能需要不同的比例系数或微分系数，
因此可以考虑在不同的情
况下，采用不同的系数进行运算。示例程序中采用的就是这种方法。
速度控制也可以采用ＰＤ算法进行控制。
为了使程序简单化，
示例程序中采用了匀速的控制
方式。想
要提高成绩的同学可以自行加入速度控制程序
2
２
.
４生成
ＰＷＭ
由于
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单片机没有
PWM
模块，因此需要通过通用
I/O
口进行模拟来输出舵机和电机所需
的
PWM
波。
可以分别使
用一个定时器来作为一路
PWM
波的计时器。先将
I/O
口置位，通过高电平时间
确定好定时器的初值
，当定时器产生中断时，再将
I/O
口清零，并设定低电平时间
，由此循
环即可产生
PWM
波。其中，
高电平时间由上面的控制计算得出，低电平时间由
PWM
周期<
/p>
减去高电平时间得到。
鲫鱼电子工作室开发的
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智能车是一种入门型智能
小车，基本原理和参加飞思卡尔比赛的
小车相似，
但是其制作要
比正式比赛的小车简单。
目的是为了让大家更快地进入飞思卡尔小
车的制作，对智能小车有个更好的理解。
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小车分为硬件和软件两个部分，其中硬件又分为三个主要模块，
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核心板模块，传感器
模块，扩展板模块。软件部分分为传感器数据采集，
舵机控制，速度控制等。
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核心板
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核心板包括几个小的部分，下载部分，单片机最小系统部分
，
led
用户灯，通用
IO
接口。
这次开发的
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核
心板的主控芯片为
STC
，选择这块芯片的一个重要原因是他的
下载调试方
便，可以通过串口直接下载，同时又有
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单片机的所有资源。
下载部分主要使用了一片
PL2303
，它是一片
USB
转串口功能的芯片，由于现在大部分计
算机都不包括串口，但每台计算
机都有
USB
口，于是我们想是否可以通过
USB
下载，最后
在网上找到了一片
USB
转串口的芯片，这样我们下载程序将更简单，不需要再单独购买
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下载器，极大地方便了同学们的调试。
下载部分具体原理图如下：
#include
包括一个
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标准内核的头文件
#include
/*****************
定义数据类型（方便移植）
****************
*/
typedef unsigned char UINT8;
typedef char SINT8;
typedef
unsigned int UINT16;
typedef int
SINT16;
/******************************
****************************/
< br>/*****************
定义布尔值（增强程序可读性）
*************/
#define
HIGH_LEVEL 1
#define LOW_LEVEL 0
/********************************************
***************/
3
/**********
定义相关常
数
（移植于不同的小车时，
需根据实际情况改变该常数
***********/
#define SERVOMID
1270 //
舵机中值
#define SERVOMOSTLEFT 1680
//
舵机左值
#define
SERVOMOSTRIGHT 870 //
舵机右值
#define SERVO_PERIOD 20000
//
舵机
PWM
周期：
20ms
，晶振
12M
公
式：计数值
=
定时时间
*
晶振
//
频率
/12
，如
20ms
：<
/p>
计数值
=0.02 s * 12
000 000 Hz/12 = 20000
#define
MOTOR_PERIOD 10000 //
电机
PWM <
/p>
周期：
10ms
，晶振
< br>12M
/*******************************
*******************************/
/*****************
输出口定义
*************************/
sbit
SevorPort = P0^1;
sbit MotorPort =
P0^6;
sbit P20 = P2^0;
sbit
P21 = P2^1;
sbit P22 = P2^2;
sbit P23 = P2^3;
sbit P24 =
P2^4;
sbit P25 = P2^5;
sbit
P26 = P2^6;
sbit P27 = P2^7;
/************************************************
*******/
//****************
*
定义公共变量
*********************
*****/
UINT8 KServoD=10;
//
舵机
D
参数
UINT8
KServoP[5]={65,40,10,40,65};
//
舵机分段
P
参数
UINT8
SampleData=0; //
采样数据
SINT8 Offset=0;
//
当前赛道位置
SINT8
LastOffset[2]={0}; //
上一次赛道位置
UINT16 SevorPWM=0;
//
舵机
PWM
高电平时间
UINT16
MotorPWM=0; //
电机
PWM
高电平时间
/**********
*********************************************/
/**************
******
初始化函数
*****************
********/
void Init(void)
{
TMOD=0x11; //
定时器
0
，
16
位工作方式
;
定时器
< br>1
，
16
位工作方式
TR0=1;
//
启动定时器
0
TR1=1;
//
启动定时器
1
ET0=1;
//
打开定时器
0
中断
ET1=1; //
打开定时器
0
中断
EA=1; //
打开总中断
4
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