基于51单片机的超声波避障小车设计（含Proteus仿真）

╰半橙微兮° 2023-10-07 12:09 46阅读 0赞

#### 超声波避障程序随处可见，基于51单片机的超声波避障小车也很成熟，但是完整的Proteus仿真并不容易找到开源资料。 ####

#### 这次主要给大家分享其Proteus仿真部分。 ####

#### 涉及到的模块有：超声波模块（hc-sr04）、L293D电机驱动器和直流减速电机。这/样配合51单片机的控制，小车可以完成自主避障功能。 ####

## 超声波模块 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
此图为Proteus 8 提供的超声波模块（SRF04），它有5个引脚，其中GND接地、VCC接高电平、NC可不接。TR用作激发信号的输入，当超声波模块在TR引脚上检测到了连续的10us以上的高电平时，超声波模块才开始工作。ECHO用作反馈信号输出，当超声波检测到有障碍物时，从该引脚输出相应信号。

## 电机驱动模块 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
上图为Proteus 8提供的电机驱动模块（L293D）,4个IN 引脚与单片机连接，控制电机转动及方向，2个使EN 能引脚同样与单片机连接。4个OUT，连接两个直流电机。VSS引脚与VS引脚接高电平即可。

## 加载程序 ##

双击添加的AT89C51单片机，出现如下对话框。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

点击 Program File 此行文件夹图标，添加HEX文件（keil软件编写程序后编译生成）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
点击运行即可。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

## 示波器 ##

![在这里插入图片描述][20200403172128919.png_pic_center]  
示波器可以辅助我们调试程序和仿真，关于在Proteus里调用示波器以及示波器的使用，我不做介绍，很多资料都能查到，本例中我运用示波器观察超声波模块的TR引脚和ECHO引脚的波形。

## 超声波模块原理图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

## 电机驱动模块原理 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

## 单片机最小系统 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

## 总原理图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyMDc4OTM0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

## 51程序 ##

#include <at89x51.h> 
    #include <intrins.h
    #define  TX  P1_3
    #define  RX  P1_2
    #define Forward_L_DATA  180 //当前进不能走直线时，调节这两个参数，理想是100，100，最大时256，最小是0.
    #define Forward_R_DATA  180
    sbit L293D_IN1=P0^0; 
    sbit L293D_IN2=P0^1;
    sbit L293D_IN3=P0^2;
    sbit L293D_IN4=P0^3;
    sbit L293D_EN1=P0^4;
    sbit L293D_EN2=P0^5;
    void Delay400Ms(void);//延时400毫秒函数
    unsigned char disbuff[4]={
        0,0,0,0};//用于分别存放距离的值0.1mm,mm,cm,m
    void Count(void);//距离计算函数
    unsigned int  time=0;//用于存放定时器的时间值
    unsigned long S=0;//用于存放距离的值
    bit  flag =0;//量程溢出标志位
    bit  turn_right_flag;
    void Delay1ms(unsigned int i) 
    {
         
    unsigned char j,k; 
    do{
         
      j = 10; 
      do{
         
       k = 50; 
       do{
         
        _nop_(); 
       }while(--k);     
      }while(--j); 
    }while(--i); 
    } 
    void Delay10us(unsigned char i) 
    {
         
       unsigned char j; 
    do{
         
      j = 10; 
      do{
         
       _nop_(); 
       }while(--j); 
    }while(--i); 
    }
    void Forward()//前进
    {
        
      L293D_IN1=1; 
      L293D_IN2=0;
      L293D_IN3=1;
      L293D_IN4=0;
    }
    void Stop(void)//刹车
    {
        
      L293D_IN1=0; 
      L293D_IN2=0;
      L293D_IN3=0;
      L293D_IN4=0;
    }
    void Turn_Retreat()//后
    {
        
     L293D_IN1=0; 
     L293D_IN2=1;
     L293D_IN3=0;
     L293D_IN4=1;
    }
    void Turn_left()//左
    {
        
     L293D_IN1=0; 
     L293D_IN2=1;
     L293D_IN3=1;
     L293D_IN4=0;
    }
    void Conut(void)//计算距离
     {
        
      time=TH1*256+TL1;
      TH1=0;
      TL1=0;
      S=time*2;
      S=S*0.17;
      if(S<=300)
      {
        
      if(turn_right_flag!=1)
      {
        
          Stop();
          Delay1ms(5);
      }
      turn_right_flag=1;
      P1_7=0;
      P2_0=0;
      P0_6=0;
      Delay1ms(10);
      P1_7=1;
      P2_0=1;
      P0_6=1;
      Delay1ms(5);
      Turn_left();
      Delay1ms(10);
     }
     else
     {
        
     turn_right_flag=0;
     Forward();
     }
     if((S>=5000)||flag==1)//超出测量范围
     {
        
     flag=0;
     }
     else
      {
        
       disbuff[0]=S%10;
       disbuff[1]=S/10%10;
       disbuff[2]=S/100%10;
       disbuff[3]=S/1000;
      }
     }
     void zd0() interrupt 3//T0中断用来计数器溢出，超过测距范围
     {
        
     flag=1;
     RX=0;
     }
     void Timer_Count(void)
     {
        
     TR1=1;//开启计数
     while(RX);//当RX为1计数并等待
     TR1=0;//关闭计数
     Conut();//计算
     }
     void  StartModule()//启动模块
     {
        
     TX=1;//启动一次模块
     Delay10us(2);
     TX=0;
     }
     void main(void)
     {
        
     unsigned char i;
     unsigned int a;
     Delay1ms(400);
     Delay1ms(5);
     TMOD=TMOD|0x10;
        EA=1;
        TH1=0;
        TL1=0;          
        ET1=1;
        turn_right_flag=0;
     B:  for(i=0;i<50;i++)//判断k3是否按下
     {
        
     Delay1ms(1);
     if(P3_2!=0 )
     goto B;
     }
    while(1)
       {
        
      RX=1;
         StartModule();
            for(a=951;a>0;a--)
         {
        
         
            if(RX==1)
         {
        
               Timer_Count();
         }
          }
        }
    }

#### 分享决定高度，学习拉开差距 ####

#### 作为学习者给大家分享自己完成的此作品，希望对大家有帮助，当然上文若有不妥之处，欢迎指正。 ####

#### 欢迎大家留言，批评指正！ ####

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