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【Proteus单片机仿真】基于51单片机的循迹小车避障＋气体传感器和温度传感器系统

article 2024/11/15 16:51:37

目录

一、主要功能

二、硬件资源

三、程序编程

四、实现现象

一、主要功能

开机即两个直流电机运转，然后三个气体传感器，如果超过阈值，即蜂鸣器报警；
超声波传感器，如果检测到障碍，电机停止；
温度传感器，超过阈值，电机停止，蜂鸣器报警，点亮一个灯；
循迹模拟，与电机联动；

仿真图：

编辑

二、硬件资源

基于KEIL5编写C++代码，PROTEUS8.15进行仿真，全部资源在页尾，提供安装包。

1、51单片机

2、超声波模块

3、烟雾传感器

4、一氧化碳传感器

5、二氧化碳传感器

6、DS18B20温度传感器

7、灯光报警模块

8、PCF8591电机模块

9、LCD1602显示模块

10、L298N电机模块

三、程序编程

/*全部代码资源在页尾*/
#include <REGX52.H>
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned  int
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int  u16;
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint16;
typedef unsigned long uint32;
sbit led = P3^5;			  //LED灯引脚
sbit BEEP = P3^6;			  //蜂鸣器引脚
sbit DS=P3^7;                 //DS18B20温度传感器
sbit Motor1_IN1 = P3^3;	      //电机IN1口
sbit Motor1_IN2 = P3^4;
sbit Motor1_EN =  P3^2;       //电机使能端1
sbit Motor2_IN1 = P2^4;	      //电机IN2口
sbit Motor2_IN2 = P2^5;
sbit Motor2_EN =  P2^7;       //电机使能端2

sbit CS=P1^0;        //51单片机引脚设置
sbit CLK=P1^1;
sbit DIO=P1^2;
sbit CS1=P1^3;       //51单片机引脚设置
sbit CLK1=P1^4;
sbit DIO1=P1^2;
sbit CS2=P1^5;       //51单片机引脚设置
sbit CLK2=P1^6;
sbit DIO2=P1^2;
sbit Tr=P3^0;//触发信号
sbit Ec=P3^1;//回响信号
sbit I2C_SCL=P2^0;//pcf8591
sbit I2C_SDA=P2^1;

uchar Recv_Buffer\[4\];
uint Voltage\[\]={'0','0','0','0'};
bit bdata IIC_ERROR;
  
unsigned char count;
unsigned int distance;
static uint temp;
static float ftemp = 0.0f;//温度转变
uint temp;
static unsigned char num;
static int maxnumber=100,difference;
unsigned int Read_value(void);//读值函数
uint8 AD_value = 0;//AD值
uint8 AD_value1 = 0;//AD值

void tmpchange();
uint tmp();
void beep_warning(uint);
void Delay10us(void);//10us延时函数
uint8 get\_ADC\_vaule(uint8 chn);
uint8 get\_ADC\_vaule1(uint8 chn);

void Time0_Init()          //定时器初始化
{
    TMOD = 0x01;
    TH0 = 0x00;
    TL0 = 0x00;
    TR0 = 0;//先关闭定时器0
}

void Time0_Int() interrupt 1 //中断程序
{
   TH0  = 0xfe;             //重新赋值
   TL0  = 0x33;
}

unsigned int Read_value()
{
	uint result;
	Tr=1;//触发引脚发出11us的触发信号（至少10us）
	Delay10us();
	Tr=0;
	while(!Ec);//度过回响信号的低电平
	TR0=1;//开启定时器0
	while(Ec);//度过回响信号高电平
	TR0=0;//关闭定时器0
	result=((TH0\*256+TL0)\*0.034)/2;		// 距离cm=（时间us * 速度cm/us）/2
	return result + 2;	//+2修正补偿	
}

uchar get\_AD\_Res()          //ADC0832启动读取函数
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS=0;
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_();
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_(); 
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=0;\_nop\_();
	CLK=1;\_nop\_();
	
	CLK=0;DIO=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK=1;\_nop\_();
		CLK=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO<<i;
		CLK=1;\_nop\_();
		CLK=0;\_nop\_();
	}
	CS=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

uchar get\_AD\_Res1()          //ADC0832启动读取函数
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS1=0;
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_();
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_(); 
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=0;\_nop\_();
	CLK1=1;\_nop\_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK1=1;\_nop\_();
		CLK1=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO1; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO1<<i;
		CLK1=1;\_nop\_();
		CLK1=0;\_nop\_();
	}
	CS1=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

uchar get\_AD\_Res2()          //ADC0832启动读取函数
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS2=0;
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_();
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_(); 
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=0;\_nop\_();
	CLK2=1;\_nop\_();
	
	CLK2=0;DIO2=1;\_nop\_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK2=1;\_nop\_();
		CLK2=0;\_nop\_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO2; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO2<<i;
		CLK2=1;\_nop\_();
		CLK2=0;\_nop\_();
	}
	CS2=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

void dsreset(void)            //发出命令
{
  uint i;
  DS=0;		              
  i=103;				   //将总线拉低480us~960us

  while(i>0)i--;
  DS=1;					   //然后拉高总线，若DS18B20做出反应会将在15us~60us后将总线拉低
  i=4;					   //15us~60us等待
  while(i>0)i--;
  //while(DS);
}
bit tmpreadbit(void)          //读取数据
{
   uint i;
   bit dat;
   DS=0;i++;          //i++ for delay
   DS=1;i++;i++;
   dat=DS;
   i=8;while(i>0)i--;
   return (dat);
}
uchar tmpread(void)           //读取数据
{
  uchar i,j,dat;
  dat=0;
  for(i=1;i<=8;i++)
  {
    j=tmpreadbit();
    dat=(j<<7)|(dat>>1);   //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里
  }
  return(dat);
}
void tmpwritebyte(uchar dat)  //传输数据给DS18B20
{
  uint i;
  uchar j;
  bit testb;
  for(j=1;j<=8;j++)
  {
    testb=dat&0x01;
    dat=dat>>1;
    if(testb)     //write 1
    {
      DS=0;
      i++;i++;
      DS=1;
      i=8;while(i>0)i--;
    }
    else
    {
      DS=0;       //write 0
      i=8;while(i>0)i--;
      DS=1;
      i++;i++;
    }
  }
}
void tmpchange(void)          //DS18B20开始工作
{
  dsreset();
  Delay(1);
  tmpwritebyte(0xcc);  
  tmpwritebyte(0x44);  
}					  
uint tmp()                    //获得温度
{
  float tt;
  uchar a,b;
  dsreset();
  Delay(1);
  tmpwritebyte(0xcc);
  tmpwritebyte(0xbe);
  a=tmpread();//低八位
  b=tmpread();//高八位
  temp=b;
  temp<<=8;             //two byte  compose a int variable
  temp=temp|a;
  tt=temp*0.0625; //算出来的是测到的温度，数值可到小数点后两位
  temp=tt*10+0.5; //为了显示温度后的小数点后一位并作出四舍五入，因为取值运算不能取小数点后的数
  return temp;
}

void beep_warning(uint ftemp) //温度传感器蜂鸣器警报并且电机转动
{
	if(ftemp>40)
	{
		Beep();		 //蜂鸣器报警
		led=1;
        Motor1_EN =  0;		//关闭电机1
		Motor2_EN =  0;		//关闭电机2
	}
	else 
	{
	 led=0;
	 BEEP=0;
	 Motor1_EN =  1;		//关闭电机1
	 Motor2_EN =  1;		//关闭电机2
	}
}

void I2C_delay()//I2C延时函数
{
        \_nop\_();
        \_nop\_();
        \_nop\_();
        \_nop\_();
}

void I2C_start()//I2C起始信号
{
        I2C_SDA = 1;
        I2C_SCL = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SDA = 0;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 0;
        I2C_delay();
}

void I2C_stop()//I2C停止信号
{
        I2C_SDA = 0;
        I2C_SCL = 0;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SDA = 1;
        I2C_delay();
}

bit I2C_write(uint8 dat)//I2C写一个字节
{
        bit ack = 0;
        uint8 mask = 0;
        for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)
        {
                if((mask&dat) == 0)
                        I2C_SDA = 0;
                else
                        I2C_SDA = 1;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 1;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 0;
                I2C_delay();
        }
        I2C_SDA = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 1;
        I2C_delay();
        ack = I2C_SDA;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 0;
        I2C_delay();
        
        return (~ack);        
}

uint8 I2C\_read\_ACK()//I2C读一个字节，并发送应答位
{
        uint8 dat = 0;
        uint8 mask = 0;
        I2C_SDA = 1;
        for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)
        {
                if(I2C_SDA == 0)
                        dat = dat & (~mask);
                else
                        dat = dat | mask;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 1;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 0;
                I2C_delay();
        }
        I2C_SDA = 0;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 0;
        I2C_delay();

        return dat;
}

uint8 I2C\_read\_NACK()//I2C读一个字节，并发送非应答位
{
        uint8 dat = 0;
        uint8 mask = 0;
        I2C_SDA = 1;
        for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)
        {
                if(I2C_SDA == 0)
                        dat = dat & (~mask);
                else
                        dat = dat | mask;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 1;
                I2C_delay();
                I2C_SCL = 0;
                I2C_delay();
        }
        I2C_SDA = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 1;
        I2C_delay();
        I2C_SCL = 0;
        I2C_delay();

        return dat;
}

uint8 get\_ADC\_vaule(uint8 chn)//获取AD值
{
        uint8 value = 0;
        I2C_start();//I2C起始信号
        if(!I2C_write(0X90))//写入PCF8591地址及读写选择位为写
        {
                I2C_stop();
                return 0;
        }
//        I2C_write(0X40 | chn);//写入PCF8591通道0
        I2C_write(0x00 | chn);//写入PCF8591通道0
        I2C_start();//I2C起始信号
        I2C_write(0x48<<1 | 0x01);
        I2C\_read\_ACK();//提供转换所需的时钟信号
        value = I2C\_read\_NACK();//读取上一次转换的结果
        I2C_stop();//I2C结束信号

        return value;
}
uint8 get\_ADC\_vaule1(uint8 chn)//获取AD值
{
        uint8 value = 0;
        I2C_start();//I2C起始信号
        if(!I2C_write(0X90))//写入PCF8591地址及读写选择位为写
        {
                I2C_stop();
                return 0;
        }
//        I2C_write(0X40 | chn);//写入PCF8591通道0
        I2C_write(0x01 | chn);//写入PCF8591通道0
        I2C_start();//I2C起始信号
        I2C_write(0x48<<1 | 0x01);
        I2C\_read\_ACK();//提供转换所需的时钟信号
        value = I2C\_read\_NACK();//读取上一次转换的结果
        I2C_stop();//I2C结束信号

        return value;
}
void main()					  //主函数
{	
    uchar u,U,R,u1,U1,R1,u2,U2,R2;
	Tr=0;//出发引脚首先拉低
//    led=0;				//灯关掉
//	BEEP=0;			    //蜂鸣器关掉
	LCD_Init();         //显示屏初始化
	Time0_Init();
//	Motor1_EN =  1;
//    Motor1_IN1 = 1;	      //电机IN口
//    Motor1_IN2 = 0;
//	Motor2_EN =  1;
//	Motor2_IN1 = 1;	      //电机IN口
//    Motor2_IN2 = 0;
	while(1)
	{
//	   AD\_value = get\_ADC_vaule(0);//读取通道0的AD值   左电机
//	   AD\_value1 = get\_ADC_vaule1(0);//读取通道0的AD值  右电机
//	   difference=AD\_value-AD\_value1;  //差值等于左电机减去右电机
//	   if(difference>50)
//	   {
//	     Motor1_EN =  0;//左电机停止
//	   }
//	   else if(difference<(-50))
//	   {
//	     Motor2_EN =  0;//右电机停止
//	   }
//	   LCD\_ShowNum(2,10,AD\_value,3); //第一行显示温度
//	   LCD\_ShowNum(2,14,AD\_value1,3); //第一行显示温度
//		u=get\_AD\_Res();
//		U=(250*u)/128;    //二氧化碳
//		R=200*U/250;
//		u1=get\_AD\_Res1();
//		U1=(250*u1)/128;    //烟雾
//		R1=200*U1/250;
//		u2=get\_AD\_Res2();
//		U2=(250*u2)/128;    //一氧化碳
//		R2=200*U2/250;
//		tmpchange();        //让18b20开始转换温度
//	    temp = tmp();       //读取温度
//	    ftemp = temp/10.0f; //转换温度
		distance = Read_value();//读值
		distance-=1;
		 LCD_ShowNum(2,5,distance,3); //第一行显示温度
//		if(R>maxnumber||R1>maxnumber||R2>maxnumber)
//		{
//		 Beep();
//		}
//		else
//		{
//		 BEEP=0;
//		}
//	   if(distance<50)
//	   {
//	     Motor1_EN =  0;
//		 Motor2_EN =  0;
//		 Motor1_IN1 = 0;	      //电机IN口
//         Motor1_IN2 = 0;
//		 Motor2_IN1 = 0;	      //电机IN口
//         Motor2_IN2 = 0;
//	   }
//	   else if(ftemp<=40)
//	   {
//	     Motor1_EN =  1;
//		 Motor2_EN =  1;
//		 Motor1_IN1 = 1;	      //电机IN口
//         Motor1_IN2 = 0;
//		 Motor2_IN1 = 1;	      //电机IN口
//         Motor2_IN2 = 0;
//	   }
//	   LCD_ShowNum(1,1,R,3); //第一行显示温度	  
//	   LCD_ShowNum(1,5,R1,3); //第一行显示温度
//	   LCD_ShowNum(1,9,R2,3); //第一行显示温度
//	   LCD_ShowNum(2,1,ftemp,3); //第一行显示温度
//	   LCD_ShowNum(2,5,distance,3); //第一行显示温度
//	   beep_warning(ftemp); //温度超出报警，舵机转动	
	}
}

void Delay10us()
{
	TL0=0xF5;
	TH0=0xFF;
	TR0=1;
	while (TF0==0);
	TR0=0;
	TF0=0;
}

四、实现现象

具体动态效果看B站演示视频：

基于51单片机的循迹小车避障转弯加气体传感器_哔哩哔哩_bilibili

全部资料（源程序、仿真文件、安装包、演示视频）：

链接：https://pan.baidu.com/s/1B1k9zD7gyX8sjBVFUNlCxg 
提取码：r7wo 
–来自百度网盘超级会员V4的分享

http://www.kler.cn/a/317756.html

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