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C51最小系统板红外遥控控制小车_小车如何添加加速和减速功能

作者：凡人多烦事01 | 2024-05-27 08:13:03

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小车如何添加加速和减速功能

C51最小系统板红外遥控控制小车

文章目录

一、前言

​ 本文将实现用51的最小系统板以及一个红外遥控来控制小车的7种状态：前进、后退、左转、右转、加速、减速、停止。

​ 本文重点不在于红外的原理解释，须事先知到红外遥控的键值。

​ 本文重点：小车连线、PWM控制车速。

​ 写这篇文章的目的：1.方便后面如果有需要的话自己回看；2.能给纯小白提供一点思路

二、所需材料

1.智能小车底板×1

2.直流电机×4

3.L298N电机驱动模块×1

4.51最小系统板（含STC89C52芯片）×1

5.红外遥控×1

6.面包板×1（非必需，仅为了方便连线）

7.干电池（我这里用的是12v的，9v左右可能刚好，6v可能有点低）

8.杜邦线若干

9.螺丝钉螺丝帽若干

10.铜柱若干（用来固定各模块）

11.USB转TTL下载器×1

三、小车连线

​ 我使用的L298N如下图所示：

lkhdg_看图王

​ 最小系统板和USB转TTL模块如下：


红外接收模块：

接线说明:
L298N -- 
IN1 -- P1.2
IN2 -- P1.3
IN3 -- P1.6
IN4 -- P1.7
ENA -- P1.4
ENB -- P1.5
OUT1 -- 左电机接口1
OUT2 -- 左电机接口2
OUT3 -- 右电机接口1
OUT4 -- 右电机接口2
12v -- 电池盒正极
GND -- 电池盒负极
GND -- 单片机GND
5v -- 单片机5v
红外模块数据接收口 -- P3.2
红外模块vcc -- vcc
红外模块GND -- GND

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​ 接线比较乱的话建议用面包板引出公共端。

四、动手编程序

​ 红外遥控这里可以参考上一篇文章：https://blog.csdn.net/Aiden_yan/article/details/122932969?spm=1001.2014.3001.5501

4.1 根据连线对电机的IO口进行定义

/*电机驱动IO定义*/
sbit IN1=P1^2; //为1 左电机反转
sbit IN2=P1^3; //为1 左电机正转

sbit IN3=P1^4; //为1 右电机正转
sbit IN4=P1^5; //为1 右电机反转

sbit EN1=P1^0; //为1 左电机使能
sbit EN2=P1^7; //为1 右电机使能
//--------------------//

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4.2 封装一下电机的使能和正转反转控制

//----------- 功能定义 -----------//
#define left_motor_en		    EN1=1 //左电机使能
#define left_motor_stops		EN1=0 //左电机停止
#define right_motor_en		  EN2=1 //右电机使能
#define right_motor_stops		EN2=0 //右电机停止
 
#define left_motor_go		    IN1=1,IN2=0 //左电机正转
#define left_motor_back		  IN1=0,IN2=1 //左电机反转
#define right_motor_go		  IN3=0,IN4=1 //右电机正转
#define right_motor_back		IN3=1,IN4=0 //右电机反转
//----------- 功能定义 -----------//

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注意：这个正转反转的IN1和IN2是可以调整的，也就是根据你的接线来调整的，如果你接好之后发现电机的转向不一样，可以调整这里的IN口。

4.3 函数定义

//函数定义
void delay(unsigned int z); 
void delay_us(unsigned int aa); 
void forward();//小车前进
void backward();//小车后退
void left();//小车左转
void right();//小车右转
void stop();//小车停止
void speed_up();//加速
void speed_down();//减速
void PWM();

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4.4 小车前进后退左转右转

/*小车前进*/
void forward()
{	
	left_motor_en;
	right_motor_en;
	left_motor_go;//左电机正转
	right_motor_go;//右电机正转
}
 
/*小车后退*/
void backward()
{
	left_motor_en;
	right_motor_en;
	left_motor_back;//左电机反转
	right_motor_back;//右电机反转
}

 
/*小车左转*/
void left()
{
	left_motor_stops;
	right_motor_en;
	right_motor_go;//右电机正转
}

/*小车右转*/
void right()
{
	left_motor_en;
	right_motor_stops;
	left_motor_go;//左电机正转
}

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4.5 小车的加速减速以及停止

​ 小车的速度控制需要用到pwm，这里先简单介绍一下。

​ 电源电压输出是固定的，电机的转速也因此是固定的，为了调节电机的转速，就得改变电源电压的输出。用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机的转速。电源电压在此处就是51MCU的引脚输出，4.5-5V，只要在引脚上产生频率可调的波形即可。我的代码里设定一个周期为40ms，假如不加速度控制，那么这40ms里面将会持续输出高电平，此时的占空比就是100%；假如我用20ms输出高电平，20ms输出低电平，那么占空比将为50%；同理，当我用8ms输出高电平，32ms输出低电平，此时占空比为20%。

​ 周期的计数很简单，我们只需要编写一个函数，然后把它放在中断里：

//pwm波控制电机的转速
void PWM()
{
    static unsigned int cnt;
    cnt++;
    //一个周期
    if(cnt==40)
    {
        cnt=0;
    }
    if(cnt <= speed)//小于等于才符合正常的逻辑,如果是大于等于,则speed越大,车速越小
    {
			left_motor_en;	//左电机使能
			right_motor_en;	//右电机使能
    }
    else
    {
			left_motor_stops; 	//左电机停止
			right_motor_stops;	//右电机停止
    }
}

void time0() interrupt 1   //定义定时器0
{
	IRtime++; 			   //检测脉宽，1次为278us
	PWM();  //在中断中自动计数
}

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​ 这样当speed越大的时候，占空比就越大，从而车速越高。

/*小车停止*/
void stop()
{
	speed = 0;
	left_motor_stops;//左电机停止
	right_motor_stops;//右电机停止
}

/*小车加速*/
void speed_up()
{
	speed = speed + 2;
}

/*小车减速*/
void speed_down()
{
	if(speed >= 2)
		speed = speed - 2;
    else
        speed = 0;
}

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4.6全部程序代码

​ 由于我原来的遥控器搞丢了，随便找了个红外遥控器，所以我这里的键值是不全的。读者可以在main()函数中的switch语句里修改对应的case值为自己红外遥控器的键值。如果需要修改车速，修改speed的值即可。

#include<reg52.h> 

/* 	C51红外遥控控制小车前进后退左转右转加速减速停止程序
		接线说明:
		L298N -- 
		IN1 -- P1.2
		IN2 -- P1.3
		IN3 -- P1.6
		IN4 -- P1.7
		ENA -- P1.4
		ENB -- P1.5
		OUT1 -- 左电机接口1
		OUT2 -- 左电机接口2
		OUT3 -- 右电机接口1
		OUT4 -- 右电机接口2
		12v -- 电池盒正极
		GND -- 电池盒负极
		GND -- 单片机GND
		5v -- 单片机5v
*/

/*电机驱动IO定义*/
sbit IN1=P1^2; //为1 左电机反转
sbit IN2=P1^3; //为1 左电机正转

sbit IN3=P1^4; //为1 右电机正转
sbit IN4=P1^5; //为1 右电机反转

sbit EN1=P1^0; //为1 左电机使能
sbit EN2=P1^7; //为1 右电机使能
//--------------------//

//----------- 功能定义 -----------//
#define left_motor_en		    EN1=1 //左电机使能
#define left_motor_stops		EN1=0 //左电机停止
#define right_motor_en		  EN2=1 //右电机使能
#define right_motor_stops		EN2=0 //右电机停止
 
#define left_motor_go		    IN1=1,IN2=0 //左电机正转
#define left_motor_back		  IN1=0,IN2=1 //左电机反转
#define right_motor_go		  IN3=0,IN4=1 //右电机正转
#define right_motor_back		IN3=1,IN4=0 //右电机反转
//----------- 功能定义 -----------//

//函数定义
void delay(unsigned int z); 
void delay_us(unsigned int aa); 
void forward();//小车前进
void backward();//小车后退
void left();//小车左转
void right();//小车右转
void stop();//小车停止
void speed_up();//加速
void speed_down();//减速
void PWM();


/*====================================
 自定义类型名
====================================*/
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

/*====================================
 硬件接口位声明
====================================*/
sbit IR  = P3^2;     //定义红外脉冲数据接口	外部中断O输入口

uint speed; // 定义车速

uchar IRtime; 		//检测红外高电平持续时间（脉宽）
uchar IRcord[4];    //此数组用于储存分离出来的4个字节的数据（用户码2个字节+键值码2个字节）
uchar IRdata[33];   //此数组用于储存红外的33位数据（第一位为引导码用户码16+键值码16）
bit IRpro_ok, IRok;  //第一个用于红外接收4个字节完毕。IRok用为检测脉宽完毕
void init();
void IRcordpro();


void IRcordpro()   				 //提取它的33次脉宽进行数据解码
{
	uchar i, j, k, cord, value;	/*i用于处理4个字节，j用于处理一个字节中每一位，k用于33次脉宽中的哪一位
	cord用于取出脉宽的时间判断是否符合1的脉宽时间*/
	k = 1; 						//从第一位脉宽开始取，丢弃引导码脉宽
	for(i = 0; i < 4; i++)
	{
		for(j = 0; j < 8; j++)
		{
			cord = IRdata[k];	    //把脉宽存入cord
			if(cord > 5)	 		//如果脉宽大于我11.0592的t0溢出率为约278us*5=1390那么判断为1
			value = value | 0x80;	/*接收的时候是先接收最低位，
			把最低位先放到value的最高位在和0x08按位或一下
			这样不会改变valua的其他位的数值只会让他最高位为1*/
			if(j < 7)
			{
				value = value >> 1;	//value位左移依次接收8位数据。
			}
			k++;				//每执行一次脉宽位加1
		}
		IRcord[i] = value;	   //每处理完一个字节把它放入IRcord数组中。
		value = 0; 			   //清零value方便下次在存入数据
	}
	IRpro_ok = 1;				   //接收完4个字节后IRpro ok置1表示红外解码完成	
}

/*******************主函数**************************/ 
void main() 
{ 
	init();	//执行初始化定时器0和外部中断0
	EN1 = EN2 = 0;//一开始时不使能电机
	speed = 8;//设定初始速度为8,8/40=0.2,所以初始是20%占空比,speed越大占空比越高,从而车的速度越大
	while(1) 
	{ 
		if(IRok)    //判断脉宽是否检测完毕                    
		{   
			IRcordpro();//根据脉宽解码出4个字节的数据
			IRok = 0;	//重新等待脉宽检测
			if(IRpro_ok) //判断是否解码完毕  
			{
		        switch(IRcord[2])
		   		{
				     case 0x18:   forward();		 break;  //前进	
				     case 0x52:   backward();		break;  //后退
//						 case 0x08:  left();				break;//左转
//						 case 0x5A:  right();				break;//右转
						 case 0x1C:  stop();				break;//停止
						 case 0x08:  speed_up();				break;//加速
						 case 0x5A:  speed_down();				break;//减速
					   default:		break;
		   		}
				IRpro_ok = 0;
			}
		}
	}
} 


/******************z 秒延时函数*************************/ 
void delay(unsigned int z) 
{ 
	unsigned int x,y; 
	for(x=z;x>0;x--) 
		for(y=110;y>0;y--); 
} 
/****************微妙延时******************************/ 
void delay_us(unsigned int aa) 
{ 
	while(aa--); 
}


/*小车前进*/
void	forward()
{	
	left_motor_en;
	right_motor_en;
	left_motor_go;//左电机正转
	right_motor_go;//右电机正转
}
 
/*小车后退*/
void	backward()
{
	left_motor_en;
	right_motor_en;
	left_motor_back;//左电机反转
	right_motor_back;//右电机反转
}

 
/*小车左转*/
void left()
{
	left_motor_stops;
	right_motor_en;
	right_motor_go;//右电机正转
}

/*小车右转*/
void right()
{
	left_motor_en;
	right_motor_stops;
	left_motor_go;//左电机正转
}

/*小车停止*/
void stop()
{
	speed = 0;
	left_motor_stops;//左电机停止
	right_motor_stops;//右电机停止
}

/*小车加速*/
void speed_up()
{
	speed = speed + 2;
}

/*小车减速*/
void speed_down()
{
	if(speed >= 2)
		speed = speed - 2;
    else
        speed = 0;
}


void init()	   //初始化定时器0 和外部中断0
{
	TMOD = 0x02; //定时器0工作方式2，8位自动重装
	TH0 = 0x00;  //高8位装入0那么定时器溢出一次的时间是256个机器周期
	TL0 = 0x00;
	EA = 1;      //总中断
	ET0 = 1;	   //定时器0中断
	TR0 = 1;     //启动定时器0

	IT0 = 1;	   //设置外部中断0为跳沿触发方式，来一个下降沿触发一次
	EX0 = 1;	   //启动外部中断0
}

void time0() interrupt 1   //定义定时器0
{
	IRtime++; 			   //检测脉宽，1次为278us
	PWM();  //在中断中自动计数
}

void int0() interrupt 0	  		//定义外部中断0
{
	static uchar i;	 			//	声明静态变量（在跳出函数后在回来执行的时候不会丢失数值）i用于把33次高电平的持续时间存入IRdata
	static bit startflag;		//开始储存脉宽标志位
	if(startflag)	 			//开始接收脉宽检测
	{
		if( (IRtime < 53) && (IRtime >= 32) ) /*判断是否是引导码，底电平9000us+高4500us	
		这个自己可以算我以11.0592来算了NEC协议的引导码低8000-10000+高4000-5000 
		如果已经接收了引导码那么i不会被置0就会开始依次存入脉宽*/
		i = 0;				 //如果是引导码那么执行i=0把他存到IRdata的第一个位
		IRdata[i] = IRtime;  		 //以T0的溢出次数来计算脉宽，把这个时间存到数组里面到后面判断
		IRtime = 0;				 //计数清零，下一个下降沿的时候在存入脉宽
		i++; 					 //计数脉宽存入的次数
		if(i == 33) 				 //如果存入34次 数组的下标是从0开始i等于33表示执行了34次
		{
		 	IRok = 1;				 //那么表示脉宽检测完毕
			i = 0; 				 //把脉宽计数清零准备下次存入
		}
	}
	else		  
	{
		IRtime = 0; 				 //引导码开始进入把脉宽计数清零开始计数
		startflag = 1;			 //开始处理标志位置1
	}
}

//pwm波控制电机的转速
void PWM()
{
    static unsigned int cnt;
    cnt++;
    //一个周期
    if(cnt==40)
    {
        cnt=0;
    }
    if(cnt <= speed)//小于等于才符合正常的逻辑,如果是大于等于,则speed越大,车速越小
    {
			left_motor_en;	//左电机使能
			right_motor_en;	//右电机使能
    }
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    {
			left_motor_stops; 	//左电机停止
			right_motor_stops;	//右电机停止
    }
}

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代码就这一个，我全部写在一个.c文件里了。

参考资料

1.51单片机PWM控制电机：https://blog.csdn.net/lixiangminghate/article/details/42342595

2.脉冲宽度调制：https://baike.baidu.com/item/%E8%84%89%E5%86%B2%E5%AE%BD%E5%BA%A6%E8%B0%83%E5%88%B6/10813756?fr=aladdin

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