基于STC15单片机的四驱智能小车循迹设计

陈 林

（湖北工业职业技术学院，十堰 442000）

0 引言

目前高职院校汽车电子技术专业开设了微机控制课程（如汽车单片机及车联网技术）内容广、深奥、入门难、技术性强。要求学生除了掌握电路理论知识外，还需要具备一定的绘制和设计硬件电路以及软件编程的能力。设计四驱智能小车，用此作为载体，能很好的调动学生的积极性，提高学生的兴趣及主动学习能力，真正让学生做到学中做，做中学，理实相结合。

1 智能小车硬件设计

1.1 硬件系统整体设计

四驱智能小车选用STC15W4K48S4单片机作为主控芯片，该芯片参考资料多，便于无基础的学生开发学习，降低设计难度。，采用RPR220红外光电对管构成四路循迹，利用单片机的P1^0～P1^3双向IO口对循迹信号进行检测。利用P6^4 ～P6^7双向IO口对电机进行控制。同时在硬件电路上还设计的有功能按键，便于调整电机的循迹速度。

1.2 循迹电路设计

四路循迹利用光电传感器来检测信号，信号经过LM324四路电压比较器来进行处理。LM324是低成本的四路运算放大器，具有真正的差分输入。在单电源应用中，它们与标准运算放大器类型相比具有几个明显的优势。循迹时采用黑白对比，当传感器在白线上时，电压对比后，输出高电平给主控芯片，循迹指示灯不亮；传感器在黑线上时，电压对比后，输出低电平给主控芯片，循迹指示灯亮。

1.3 电机驱动电路设计

电机驱动芯片为L298N，将2个H-桥电路集成到一个芯片上，这样可以同时控制2个电机。其中每个H桥可以提供2A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5-48v，逻辑部分5v供电，接受5vTTL电平。通过单片机调整PWM占空比来控制电机的速度。独立驱动电路如下图：

2 智能小车循迹软件设计

智能小车具有红外循迹功能，利用C语言编程来完成软件设计。其中STC15W4K48S4单片机的P1^0 ～P1^3双向IO口对循迹信号进行检测。P6^4 ～P6^7双向IO口对电机进行控制，并通过改变PWM占空比来控制电机的速度。部分控制程序（PWM控制、循迹控制）如下：

void PWM7_2_Control（u16 PWM7num，u16 PWM2num）

{

//15位寄存器第一次翻转计数 第一次翻转是指从低电平翻转到高电平的计时

P_SW2=0x80； //最高位置1才能访问和 PWM 相关的特殊寄存器

PWM7T2H=PWM7num＞＞8；

PWM7T2L=PWM7num；

PWM2T2H=PWM2num＞＞8；

PWM2T2L=PWM2num；

P_SW2 &=～0x80 ； //最高位置0，关闭访问和 PWM相关的特殊寄存器

}

/**小车循迹程序**/

void FollowLine（void）

{

switch（XunJi&0X0F）

{

case 0x0C：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_RIGHT ； break ；

case 0x0D：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_RIGHT ； break ；

case 0x0E：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_RIGHT ； break ；

case 0x03：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_LEFT ； break ；

case 0x07：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_LEFT ； break ；

case 0x0B：PWM7_2_Control（32，32）；MOTOR_GO_LEFT ； break ；

case 0x00：MOTOR_GO_STOP ；break；

case 0x0F：

{PWM7_2_Control（26，26）；MOTOR_GO_FORWARD；break；}

default：PWM7_2_Control（26，26）；MOTOR_GO_FORWARD ； break ；

}

}

3 结束语

智能网联汽车成为发展趋势，对汽车的微机控制课程的学习刻不容缓。为了很好的入门及专研，必须在课堂教学中，理论结合实际，学以致用。四驱智能小车循迹的设计，将其运用于课程教学中，学生所学与汽车发展接轨。也可运用于专业竞赛中，提升学生的能力。