小车寻线程序_用pid实现小车寻线资源-CSDN文库

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4星 · 超过85%的资源需积分: 9 165 浏览量 2013-07-28 22:10:29 上传评论收藏 12KB RAR 举报

小车寻线程序是针对51单片机进行开发的一种应用，主要目的是让小车能够自动沿着黑色线条路径前进。51单片机是微控制器领域广泛应用的一种基础型号，其核心是8051内核，具有丰富的I/O端口和可扩展的存储空间，适合于简单的自动化控制任务，如本案例中的小车寻线系统。在这个程序中，关键的技术点包括传感器检测、信号处理、控制算法以及51单片机的编程。通常，小车寻线会采用红外或光敏传感器来探测线条与背景之间的颜色差异。当传感器检测到黑线时，会接收到不同的信号，这些信号将作为小车控制系统的基础输入。 1. **传感器检测**：小车底部安装的传感器通常由一组红外发射和接收对管组成，通过比较反射回来的光线强度来判断是否在黑线上。当小车在黑线上时，由于黑线吸收红外光，接收的光线较弱；而在白色区域，光线反射较强。通过比较两个接收管的信号差异，可以确定小车相对于线条的位置。 2. **信号处理**：51单片机接收到传感器的原始信号后，需要对其进行滤波和解析。滤波是为了消除噪声，提高信号的稳定性，这通常通过数字滤波算法实现，如滑动平均法或者低通滤波器。解析信号则涉及到阈值设定，当信号强度低于一定阈值时，认为小车位于黑线上。 3. **控制算法**：小车寻线的控制策略通常有PID（比例-积分-微分）控制、模糊逻辑控制等。PID控制根据偏差实时调整小车的速度和转向，通过比例项快速响应偏差，积分项消除稳态误差，微分项减少超调。模糊逻辑控制则利用模糊集理论，对偏差和偏差变化率进行模糊推理，给出控制量，适应性较强。 4. **51单片机编程**：使用C语言或汇编语言编写程序，实现上述功能。C8051F120是一款集成度高的51单片机，具备内部Flash和A/D转换器，可以直接处理传感器信号。编程时需考虑中断服务程序设计，确保实时处理传感器数据，并通过控制GPIO（通用输入/输出）口来驱动电机，调整小车的行进方向。 5. **硬件设计**：除了软件部分，还需要考虑硬件电路设计，包括传感器接口电路、电机驱动电路、电源管理等。电机驱动电路通常需要用到H桥电路来控制电机的正反转，电源管理则要确保单片机和传感器等部件稳定工作。 6. **调试与优化**：小车寻线系统的性能取决于软件和硬件的协同工作。在实际运行中，可能需要不断调整参数、优化算法，以应对不同环境和线路条件，确保小车能稳定、准确地沿黑线行驶。小车寻线程序的开发涉及传感器技术、信号处理、控制理论、单片机编程和硬件设计等多个方面，是一项综合性的工程实践。通过不断地学习和实践，可以提升在嵌入式系统开发和机器人控制方面的技能。

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#include <c8051f120.h> sbit receive1 = P4^5; sbit receive2 = P4^6; sbit receive3 = P4^7; sbit input1 = P5^1; sbit input2 = P5^3; sbit input3 = P5^5; sbit input4 = P5^7; void OSCILLATOR_Init (void); void PORT_Init (void); void delay_m(unsigned int m); /**************************前进*************************/ void advance(void) { SFRPAGE =0X0F; input1 = 1; input2 = 0; input3 = 1; input4 = 0; } /***************************后退**********************/ void back(void) { SFRPAGE = 0X0F; input1 = 0; input2 = 1; input3 = 0; input4 = 1; } /**************************左转************************/ void left_swerve(void) { SFRPAGE = 0X0F; input1 = 0; input2 = 1; input3 = 1; input4 = 0; /* delay_m(1000); input1 = 0; input2 = 0; input3 = 0; input4 = 0; delay_m(1); */ } /***************************右转************************/ void right_swerve(void) { SFRPAGE = 0X0F; input1 = 1; input2 = 0; input3 = 0; input4 = 1; } /***************************停止***********************/ void stop(void) { SFRPAGE = 0X0F; input1 = 0; input2 = 0; input3 = 0; input4 = 0; } /***************************主函数*********************/ void main(void) { receive1=1; receive2=1; receive3=1; WDTCN = 0xde; // Disable watchdog timer WDTCN = 0xad; PORT_Init(); // Initialize Port I/O OSCILLATOR_Init (); while(1) { while((receive1==0)&&(receive2==0)&&(receive3==0)) back(); while((receive1==0)&&(receive2==0)&&(receive3==1)) left_swerve(); while((receive1==0)&&(receive2==1)&&(receive3==0)) advance(); while((receive1==0)&&(receive2==1)&&(receive3==1)) left_swerve(); while((receive1==1)&&(receive2==0)&&(receive3==0)) right_swerve(); while((receive1==1)&&(receive2==0)&&(receive3==1)) stop(); while((receive1==1)&&(receive2==1)&&(receive3==0)) right_swerve(); while((receive1==1)&&(receive2==1)&&(receive3==1)) stop(); } } /************************延时************************ void delay_1(void) { unsigned int i; for(i=0;i<25;i++); } void delay_m(unsigned int m) { unsigned int i=0; for (i=0;i<m;i++) delay_1(); } */ /**********************************时钟初始化*******************************/ void OSCILLATOR_Init (void) { char SFRPAGE_SAVE = SFRPAGE; // Save Current SFR page SFRPAGE = CONFIG_PAGE; // set SFR page OSCICN |= 0x03; // Configure internal oscillator for // its maximum frequency (24.5 Mhz) SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE; // Restore SFR page } /***********************************I/P口初始化****************************/ void PORT_Init (void) { char SFRPAGE_SAVE = SFRPAGE; // Save Current SFR page SFRPAGE = CONFIG_PAGE; XBR0 = 0x10; XBR1 = 0x00; XBR2 = 0x40; //交叉开关使能，因为当禁止时端口0、1、2 和3 的所有引脚被强制为输入方式 P1MDIN |= 0xff; // P1.6 is digital 0：端口引脚被配置为模拟输入方式。1：端口引脚被配置为数字输入方式 P1MDOUT = 0xff; P0MDOUT = 0xff; SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE; // Restore SFR page }

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