51单片机三路超声波避障与仿真（proteus8.6）源码

ID:728133 · 发表于 2020-4-13 13:12

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

单片机源程序如下:

//==============================================================================================================
//程序标题：基于51单片机的三路超声波小车避障程序================================================================
//定稿日期：------- ====================================================================================
//作者：------- ====================================================================================
//更新日期：2020.3.8 23：51====================================================================================
//最后撰写人：张虎 ==========================================================================================
//功能：三方向避障 ====================================================================================
#include<reg51.h> //头文件（定义了一些特殊的寄存器）
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>
//==========3个超声波模块定义================================
sbit Trig_left = P1^0; //左边超声波模块端口定义
sbit Echo_left = P1^1;
sbit Trig_mid = P1^2; //中间超声波模块端口定义
sbit Echo_mid = P1^3;
sbit Trig_right = P1^4; //右边超声波模块端口定义
sbit Echo_right = P1^5;
//=========1个298模块2路电机控制端设置=============================
sbit N1 = P2^0; //L298N模块控制马达，通过N1N2和N3N4端口输出1、0控制电机正转，反转，急停
sbit N2 = P2^1;
sbit N3 = P2^2;
sbit N4 = P2^3;
sbit EN1 = P2^4; //L298N模块使能端（利用PWM计数控制使能端可实现电机转速控制，在本程序中没有体现）
sbit EN2 = P2^5; //
//============定义全局变量=======================================
unsigned int time=0; //定义time为十进制无负号整型变量（0-65535），用于读取距离
unsigned long S_left=0; //左边障碍距离
unsigned long S_mid=0; //中间障碍距离
unsigned long S_right=0; //右边障碍距离
//==============================================================================================
void delayms(unsigned int ms) //延时子函数
{
unsigned char i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<113;i++);
}
}
void delay_15us(void) //15us精准延时，误差 0us，用于启动超声波模块
{
unsigned char a;
for(a=6;a>0;a--);
}
//=========转向函数=============================================================================
void turn_down() //向前
{
N1=1;
N2=0;
N3=1;
N4=0;
delayms(500);
}
void turn_back() //向后
{
N1=0;
N2=1;
N3=0;
N4=1;
delayms(500);
}
void turn_left() //向左
{
N1=0;
N2=1;
N3=1;
N4=0;
delayms(500);
}
void turn_right() //向右
{
N1=1;
N2=0;
N3=0;
N4=1;
delayms(500);
}
//==========启动超声波模块完成测距并读取数值（cm）===================================================================
void measure_left(void) //左模块
{
EA=0; //关闭总中断
Trig_left=1; //启动一次模块，信号时间应大于10us
delay_15us();
Trig_left=0;
TH1=0; //定时器1高8位寄存器清零
TL1=0; //定时器1低8位寄存器清零
TF1=0; //定时器1溢出位清零
while(Echo_left==0); //当echo为零时等待变为高电平.等待波发出（Echo_lift为模块发送超声波到接受的时间标志，硬件自行设置，单片机检测即可）
TR1=1; //波发出后立即启动定时器1，让TH1,TL1寄存器数值每1us增加1。
EA=1; //总中断允许，开启计数
while(Echo_left); // 等待反波Echo初始状态为0，模块声波发送后（声波离开发射器），硬件将其置位，当检测到有声波返回时（声波由障碍物反射回到模块，接收器已经接受到声波信号）硬件将其复位。Echo置位的时间的一半即超声波从模块发到障碍物止的时间S=Vt，将此时间乘以340m/s即可得到障碍物距离。
time=TH1*256+TL1; //取值读取测距数值到time 将16进制数转化为十进制
TH1=0; //清零
TL1=0;
TR1=0; //关闭定时器1
S_left=(time*17)/1000; //转换，定时器每1us增加1，将数值取值到time中,若初始值为0也就是从定时器开到定时器关一共经过了time个us，微秒除1000是毫秒再除以1000是秒再乘以声速340m/s,理论上也就是：S=Vt=【（（（time÷2）÷1000 000）×340）×100】厘米，即：[(time*170)÷10000]算出来是CM(厘米)
delayms(5); //延时
}
//========右边距离测量（同左边一样）============================================================================================
void measure_right(void) //左模块
{
EA=0;
Trig_right=1; //启动一次模块，信号时间应大于10us
delay_15us();
Trig_right=0;
TH1=0; //定时器1清零
TL1=0; //定时器1清零
TF1=0; //溢出位清零
while(Echo_right==0); //当RX为零时等待变为高电平（Echo_lift为模块发送超声波到接受的时间标志，硬件自行设置，单片机检测即可）
TR1=1; //启动定时器1
EA=1; //开启计数 Echo初始状态为0，模块声波发送后（声波离开发射器），硬件将其置位，当检测到有声波返回时（声波由障碍物反射回到模块，接收器已经接受到声波信号）硬件将其复位。Echo置位的时间的一半即超声波从模块发到障碍物止的时间S=Vt，将此时间乘以340m/s即可得到障碍物距离。
while(Echo_right); //当RX为1计数并等待
time=TH1*256+TL1; //取值读取测距数值将16进制数转化为十进制
TH1=0; //清零
TL1=0;
TR1=0; //关闭定时器1
S_right=(time*17)/1000; //转换，定时器每1us增加1，将数值取值到time中,若初始值为0也就是从定时器开到定时器关一共经过了time个us，微秒除1000是毫秒再除以1000是秒再乘以声速340m/s,理论上也就是：S=Vt=【（（（time÷2）÷1000 000）×340）×100】厘米，即：[(time*170)÷10000]算出来是CM(厘米)
delayms(5); //延时
}
//==============中间距离测量（同左边，右边一样）============================================================================
void measure_mid(void) //左模块
{
EA=0;
Trig_mid=1; //启动一次模块，信号时间应大于10us
delay_15us();
Trig_mid=0;
TH1=0; //定时器1清零
TL1=0; //定时器1清零
TF1=0; //溢出位清零
while(Echo_mid==0); //当RX为零时等待变为高电平（Echo_lift为模块发送超声波到接受的时间标志，硬件自行设置，单片机检测即可）
TR1=1; //启动定时器1
EA=1; //开启计数 Echo初始状态为0，模块声波发送后（声波离开发射器），硬件将其置位，当检测到有声波返回时（声波由障碍物反射回到模块，接收器已经接受到声波信号）硬件将其复位。Echo置位的时间的一半即超声波从模块发到障碍物止的时间S=Vt，将此时间乘以340m/s即可得到障碍物距离。
while(Echo_mid); //当RX为1计数并等待
time=TH1*256+TL1; //取值读取测距数值将16进制数转化为十进制
TH1=0; //清零
TL1=0;
TR1=0; //关闭定时器1
S_mid=(time*17)/1000; //转换，定时器每1us增加1，将数值取值到time中,若初始值为0也就是从定时器开到定时器关一共经过了time个us，微秒除1000是毫秒再除以1000是秒再乘以声速340m/s,理论上也就是：S=Vt=【（（（time÷2）÷1000 000）×340）×100】厘米，即：[(time*170)÷10000]算出来是CM(厘米)
delayms(5); //延时
}
//=========退出死区函数，===================================================================================================
void move_left_or_right(void) //设置左右转向函数
{
turn_back(); //退出死区
N1=N2=N3=N4=1; //前方有障碍物，立刻"急停"然后判断距离
delayms(100); //减速延迟
measure_left(); //重新检测左前方距离
measure_right(); //重新检测右前方距离
if(S_left>=S_right) //左右距离不相等时，通过返回数据进行避障
{
turn_left(); //左转
}
else //右边距离大于左边
{
turn_right(); //右转
}
}
//=======判断障碍物，选择行进路线===================================================================================================
void move(void) //设置前进函数
{
if(S_mid>4) //判断中间障碍物的距离，单位CM(不一定准)
// 如果中间障碍物距离均大于4
{
turn_down(); //前进
}
else //判断中间距离小于等于4，
{
N1=N2=N3=N4=1; //前方有障碍物，立刻"急停"然后判断距离
delayms(100); //减速延时
if(S_mid<=4&&S_right>4) //判断右侧距离是否大于4
{
turn_right(); //右转
}
else //即判断中间及其右侧距离均小于等于4
{
if(S_mid<=4&&S_right<=4&&S_left>4) //判断左侧距离
// 如果左侧障碍物距离大于4
{
turn_left(); //左转
}
else //否则即三侧均小于等于4，进入死区模式
{
move_left_or_right(); //退出死区函数
}
}
}
}
//==========单片机定时器和计数器设置===============================================
void set(void)
{ delayms(10); //上电延时
TMOD=0x10; //设T0为方式1，GATE=0;
TH1=0x00; //T1高8位重装初值
TL1=0x00; //T1低8位重装初值
EA=1; //开启总中断（全局中断）
Trig_left =0;
Trig_mid =0;
Trig_right =0;
EN1=1; //298模块使能
EN2=1;
N1=N2=N3=N4=0; //开机先制动
}
//============主函数===============================================================
void main(void)
{
set(); //单片机及其298初始化
while(1)
{
measure_left(); //检测前方距离
measure_mid(); //检测前方距离
measure_right(); //检测前方距离
move(); //根据检测结果，避障前进
delayms(10); //延时
}
}
//==========================================================
//TH1=[(65536-设定中断时间)/(机器运行周期数/晶振频率MHZ)]/256; 高8位中断初值计算公式
//TL1=[(65536-设定中断时间)/(机器运行周期数/晶振频率MHZ)]%256; 低8位中断初值计算公式