小车综合控制实验

小车综合控制实验

小车综合控制实验
一、实验目的
在前面的使用中，主要针对小车的局部功能进行编程。本实验要求综合运用小车的资
源实现小车在实际有障碍物的环境中运动，并成功避开障碍物。在小车运动过程中还需要
对速度进行控制。实验知识点：
1．综合应用小车各硬件模块，各程序模块间的协调配合。
2．多模块、复杂程序的调试方法。
二、实验预备知识
1．多程序模块间的协调问题
本实验要用到障碍物方位检测、显示、避障、PWM 控制等多个程序模块，编程时要
协调好各程序模块间的关系，否则会导致程序混乱。在编程时要注意以下几点：
① 数据寄存器的划分
在各程序模块中均要使用数据寄存器，在这些数据寄存器中，有三种类型：
第一种：数据寄存器只能由本程序模块使用，在没有运行该程序段时，其内容需要保
留，不能被其他程序模块修改。
第二种：数据寄存器用于模块间交换数据，各模块均可使用。
第三种：数据寄存器在某一模块中只是暂时使用，在不运行该程序模块时，可以提供
给其他程序模块使用。
在编程前先要建立一个数据寄存器配表，把所使用数据寄存器列出并定义好用途。如
果程序需要使用外部数据存储单元还需要建立数据存储单元分配表。在程序中使用寄存器
时必须严格按照分配表的规定是用。
② 程序模块间的关系
在小车控制程序中，检测障碍物和避开障碍物的程序应该优先执行，否则会危及小车
的安全。在实际的单片机系统中，那些程序模块优先执行要根据具体的控制功能来确定。
对需要优先执行的程序模块，可以采用中断方式实现，或者在各中断程序中通过设置中断
优先级的方式实现。
2．多模块程序的调试方法
调试多模块程序时，应首先分别调试各模块程序。如果各模块间有交换数据的单元和
状态位，则可以预先设定不同的值或状态进行多次调试。在本实验中，可以先分别调试小
车变速程序和避障程序，确定合理的速度和控制方法。
在调试完整程序时，在各程序模块的起始处设置断点的方法确认该模块是否执行，再
采用单步执行的方法检测程序执行情况。
三、硬件连接
本实验要使用红外发射和接收模块，具体连接如下：

1．用跳线冒短接JP17 左端。
2．J2、J9 各接一个红外发射模块，J7 接红外接收模块。按图3-7 安装，其中J2 接左
面的发射模块，J9 接右面的发射模块。
3．跳线JP1、JP15、JP16 短接右端，JP2、JP16、JP14 短接左端。
按以上方式连接硬件后，同学们根据硬件电路自行确定左右红外发射模块的控制端、
红外接收端及声音检测控制端所使用的I/O 口。
四、实验内容
1．先编写PWM 程序，通过运行确定合适的小车运行速度和避障时的速度。
2．编程并调试程序，实现以下功能：
小车在设有若干障碍物的工作台上运行，遇到障碍物后减速避开，然后又快速行驶，
听到声音后停止。
五、扩展内容
1．在运行过程中显示所避开障碍的数量。
2．使用小车和红外发射、接收模块，编程实现走迷宫功能，迷宫的设置如下图：

图3-19 迷宫结构图
迷宫用高度为20cm 的白色木板搭建，宽度25cm。
小车在走迷宫时要尽量不要走入死胡同，如果走入死胡同，则要能顺利退回，并沿正
确路线行进。要求穿越迷宫的时间尽量短，且尽量不要与木板发生碰撞。
控制要点：
① 根据迷宫结构，确定传感器的安装位置和数量。
② 小车的速度要合理，否则容易发生碰撞。
③ 转弯控制。
六、思考题
1．怎样减小小车的转弯半径？
2．如果小车运行速度很快，要使小车成功避开障碍物，应采取什么措施？