电子工程基础讲座-智能车及光寻迹原理

电子工程基础讲座,智能车及光寻迹原理,一.智能车寻迹简介,1.赛道与小车寻迹前进,一.智能车寻迹简介,2.小车硬件组成,小车车模,FreescaleA型车模,FreescaleB型车模,FreescaleC型车模,FreescaleD型车模,一.智能车寻迹简介,2.小车硬件组成,小车车模,一.智能车寻迹简介,2.小车硬件组成,小车电路,二.光寻迹,1.光寻迹原理,光源选择-主动光源、被动光源光谱选择-可见光、红外光光性质选择-普通光、激光,分类：,反射式检测原理,红外发射管、红外接收二极管、红外接收三极管红外反射式光电管,红外光电管类型,2.工作电路,二.光寻迹,红外发光管的正向导通压降约1V、额定工作电流100mA。我们在设计电路时，常设定其(I1)最大工作电流50mA。支路电阻=(Vcc-VD1)/Imax,为了提高路径检测稳定性和灵敏度。可在发光支路再是增串一只发光二级管D2。此时支路电阻应为多大？,发光电路：,光电转换电路：,T1是一只光敏三级管。在接收到前方射入的红外光时便产生电流I2，I2随接收的光强度而变；I2流过W2，便产生随射入光强度而变的电压降U0。,三.51单片机的AD转换,1.STC12C5A60S2系列单片机性能与特点,STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的新一代8051单片机。指令代码与8051完全兼容；I/O口分布与8051类似；与8051相比具有以下特点：,1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，2.工作电压：有5.5V-3.5V（5V单片机）也有3.6V-2.2V（3V单片机）3.工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz4.用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节.5.片上集成1280字节RAM6.通用I/O口可设置成四种模式：弱上拉、强推挽/强上拉、仅为输入/高阻、开漏7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)9.看门狗10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为5%到10%以内)13.共4个16位定时器14.3个时钟输出口15.外部中断I/O口7路16.PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路）17.A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次),三.51单片机的AD转换,2.STC12C5A60S2单片机的AD模块,STC12C5A60S2单片机A/D转换器结构图,三.51单片机的AD转换,2.STC12C5A60S2单片机的AD模块,单片机内资源的状态控制方法,-设置相关的寄存器,与A/D转换相关的寄存器:,三.51单片机的AD转换,与A/D转换相关的寄存器:,三.51单片机的AD转换,1.功能选择寄存器,上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的P1口可继续作为I/O口使用(建议只作为输入)。需作为A/D使用的口需先将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为1，将相应的口设置为模拟功能,2.控制寄存器,三.51单片机的AD转换,3.A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL,4.辅助控制寄存器,当ADRJ=0时，10位A/D转换结果的高8位存放在ADC_RES中，ADC_RESL的低2位存放转换结果的低2位。,当ADRJ=1时，10位A/D转换结果的高2位存放在ADC_RES的低2位中，低8位存放在ADC_RESL中。,ADC_RES和ADC_RESL寄存器用于保存A/D转换结果,三.51单片机的AD转换,3.实现AD转换的程序,#include/包含头文件，包含特殊功能寄存器的定义unsignedcharAD_Data3;unsignedcharG_Black2;charG_RunState;/*DeclareSFRassociatedwiththeADC*/sfrADC_CONTR=0 xBC;/ADCcontrolregistersfrADC_RES=0 xBD;/ADChight8-bitresultregistersfrADC_LOW2=0 xBE;/ADClow2-bitresultregistersfrP1ASF=0 x9D;/P1secondaryfunctioncontrolregister/*DefineADCoperationconstforADC_CONTR*/#defineADC_POWER0 x80/ADCpowercontrolbit#defineADC_FLAG0 x10/ADCcompleteflag#defineADC_START0 x08/ADCstartcontrolbit#defineADC_SPEEDLL0 x00/540clocks#defineADC_SPEEDL0 x20/360clocks#defineADC_SPEEDH0 x40/180clocks#defineADC_SPEEDHH0 x60/90clocks/*-InitialADCsfr-*/voidInitADC()P1ASF=0 xff;/Open8channelsADCfunctionADC_RES=0;/ClearpreviousresultADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL;Delay(2);/ADCpower-onanddelay,/*-DataGather-*/voidDataGather()unsignedchari;for(i=0;i3;i+)AD_Datai=GetADCResult(i);/*-主程序-*/voidmain()InitADC();while(1)DataGather();P2=AD_Data00 xff;/*-Softwaredelayfunction-*/voidDelay(unsignedintn)unsignedintx;while(n-)x=5000;while(x-);,/*-GetADCresult-*/unsignedcharGetADCResult(unsignedcharch)ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|ch|ADC_START;while(!(ADC_CONTR/ReturnADCresult,四.小车程序运行设计,1.小车运行控制程序应包含的内容,-包含硬件资源初始状态设置、参数设置、系统初始形态的确立等。,-包括行车偏离路径相关量、行车速度等采集,-分析行车状况。包括行车路径偏离状况、行车速度与理想速度之差等,-根据预先设定的控制策略与分析得到的行车状况数据形成控制数据，控制小车运行。,-将前面算出的控制数据输出，控制片外对象动作。,系统运行流程图(1),四.小车程序运行设计,1.小车运行控制程序应包含的内容,主函数,中断服务函数,系统运行流程图(2),四.小车程序运行设计,系统运行流程图(1),voidmain(),voidInitADC(),voidDataGather(),2.简易光寻迹小车程序设计实例,/*-主程序-*/voidmain()InitADC();/InitADCsfrwhile(1)DataGather();DataAnalysis();ContrCaculat();ContrOutput();,四.小车程序运行设计,#include/包含头文件，包含特殊功能寄存器的定义unsignedcharAD_Data3;unsignedcharG_Black2;charG_RunState;/*DeclareSFRassociatedwiththeADC*/sfrADC_CONTR=0 xBC;/ADCcontrolregistersfrADC_RES=0 xBD;/ADChight8-bitresultregistersfrADC_LOW2=0 xBE;/ADClow2-bitresultregistersfrP1ASF=0 x9D;/P1secondaryfunctioncontrolregister/*DefineADCoperationconstforADC_CONTR*/#defineADC_POWER0 x80/ADCpowercontrolbit#defineADC_FLAG0 x10/ADCcompleteflag#defineADC_START0 x08/ADCstartcontrolbit#defineADC_SPEEDLL0 x00/540clocks#defineADC_SPEEDL0 x20/360clocks#defineADC_SPEEDH0 x40/180clocks#defineADC_SPEEDHH0 x60/90clocks,/*-Softwaredelayfunction-*/voidDelay(unsignedintn)unsignedintx;while(n-)x=5000;while(x-);,/*-GetADCresult-*/unsignedcharGetADCResult(unsignedcharch)ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|ch|ADC_START;while(!(ADC_CONTR,/*-InitialADCsfr-*/voidInitADC()P1ASF=0 xff;/Open8channelsADCfunctionADC_RES=0;/ClearpreviousresultADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL;Delay(2);/ADCpower-onanddelay,/*-DataGather-*/voidDataGather()unsignedchari;for(i=0;i3;i+)AD_Datai=GetADCResult(i);,/*-DataAnalysis-*/voidDataAnalysis()G_Black1=0;if(AD_Data0=170)G_Black1|=1;if(AD_Data1=1