智能小车之测速小车原理和开发

目录

1. 测速模块介绍

2. 测试原理和单位换算

3. 定时器和中断实现测速开发和调试代码

4. 小车速度显示在OLED屏

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1. 测速模块介绍

• 用途：广泛用于电机转速检测，脉冲计数,位置限位等。
• 有遮挡，输出高电平；无遮挡，输出低电平
• 接线 :VCC 接电源正极3.3-5V
• GND 接电源负极 DO TTL开关信号输出
• AO 此模块不起作用

2. 测试原理和单位换算

• 轮子走一圈，经过一个周长，C = 2x3.14x半径= 3.14 x 直径（6.5cm）
• 对应的码盘也转了一圈，码盘有20个格子，每经过一个格子，会遮挡（高电平）和不遮挡（低电平）， 那么一个脉冲就是走了 3.14 * 6.5 cm /20 = 1.0205CM
• 定时器可以设计成一秒，统计脉冲数，一个脉冲就是1cm
• 假设一秒有80脉冲，那么就是80cm/s

3. 定时器和中断实现测速开发和调试代码

定时器介绍：

• C51中的定时器和计数器是同一个硬件电路支持的，通过寄存器配置不同，就可以将他当做定时器 或者计数器使用。
• 确切的说，定时器和计数器区别是致使他们背后的计数存储器加1的信号不同。当配置为定时器使 用时，每经过1个机器周期，计数存储器的值就加1。而当配置为计数器时，每来一个负跳变信号 (信号从P3.4 或者P3.5引脚输入)，就加1，以此达到计数的目的。
• 标准C51有2个定时器/计数器：T0和T1。他们的使用方法一致。C52相比C51多了一个T2

中断寄存器介绍：

CPU能响应定时器0中断的条件：需要配置IE寄存器的bit1: ET0 bit7:EA

• 1. ET0中断允许要置一 ET0 = 1
• 2. EA总中断要置一 EA = 1

测试数据通过串口发送到上位机

//main.c
#include "motor.h"
#include "delay.h"
#include "uart.h"
#include "reg52.h"
#include "time.h"
#include "stdio.h"

sbit speedIO = P3^2;//外部中断0
unsigned int speedCnt = 0; //统计格子，脉冲次数
extern unsigned int speed;//速度
extern char signal; //主程序发速度数据的通知
char speedMes[24];  //主程序发送速度数据的字符串缓冲区

void Ex0Init()
{
	EX0 = 1;//允许中断
	//EA = 1;在串口初始化函数中已经打开了总中断
	IT0 = 1;//外部中断的下降沿触发
}

void main()
{
	Time0Init();//定时器0初始化
	UartInit();//串口相关初始化
	//外部中断初始化
	Ex0Init();
	
	while(1){
		if(signal){//定时器1s到点，把signal置一，主程序发送速度
			sprintf(speedMes,"speed:%d cm/s",speed);//串口数据的字符串拼装，speed是格子，每个格子1cm
			SendString(speedMes);//速度发出去
			signal = 0;//清0speed,下次由定时器1s后的中断处理中再置一
		}
	}
}

void speedHandler() interrupt 0 //外部中断处理函数
{
	speedCnt++;//码盘转动了一个格子
}

//uart.c
#include "reg52.h"
#include "motor.h"
#include "string.h"
sbit D5 = P3^7;
#define SIZE 12

sfr AUXR = 0x8E;
char buffer[SIZE];

void UartInit(void)		//[email protected]
{
	AUXR = 0x01;
	SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收
	TMOD &= 0x0F;
	TMOD |= 0x20;//定时器1工作方式位8位自动重装
	
	TH1 = 0xFD;
	TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值
	TR1 = 1;//启动定时器
	
	EA = 1;//开启总中断
	ES = 1;//开启串口中断
}


void SendByte(char mydata)
{
	SBUF = mydata;
	while(!TI);
	TI = 0;
}

void SendString(char *str)
{
	while(*str != '\0'){
		SendByte(*str);
		str++;
	}
}


//M1qian  M2 hou M3 zuo  M4 you
void Uart_Handler() interrupt 4
{
	static int i = 0;//静态变量，被初始化一次
	char tmp;

	if(RI)//中断处理函数中，对于接收中断的响应
	{
			RI = 0;//清除接收中断标志位
			tmp = SBUF;
			if(tmp == 'M'){
				i = 0;
			}
			buffer[i++] = tmp;
		
			//灯控指令
			if(buffer[0] == 'M'){
				switch(buffer[1]){
					case '1':
						goForward();
						break;
					case '2':
						goBack();
						break;
					case '3':
						goLeft();
						break;
					case '4':
						goRight();
						break;
					default:
						stop();
						break;
				}
			}
		
			if(i == 12) {
				memset(buffer, '\0', SIZE);
				i = 0;
			}
	}
		
}

//motor.c
#include "reg52.h"

sbit RightCon1A = P3^7;
sbit RightCon1B = P3^3;

sbit LeftCon1A = P3^4;
sbit LeftCon1B = P3^5;

void goForward()
{
	LeftCon1A = 0;
	LeftCon1B = 1;
	
	RightCon1A = 0;
	RightCon1B = 1;
}

void goRight()
{
	LeftCon1A = 0;
	LeftCon1B = 1;
	
	RightCon1A = 0;
	RightCon1B = 0;
}


void goLeft()
{
	LeftCon1A = 0;
	LeftCon1B = 0;
	
	RightCon1A = 0;
	RightCon1B = 1;
}

void goBack()
{
	LeftCon1A = 1;
	LeftCon1B = 0;
	
	RightCon1A = 1;
	RightCon1B = 0;
}

void stop()
{
	LeftCon1A = 0;
	LeftCon1B = 0;
	
	RightCon1A = 0;
	RightCon1B = 0;
}

//time.c
#include "motor.h"
#include "reg52.h"

extern unsigned int speedCnt;
unsigned int speed;
char signal = 0;
unsigned int cnt = 0;

void Time0Init()
{
	//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD = 0x01;
	//2. 给初值，定一个0.5出来
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打开定时器0中断
	ET0 = 1;
	//5. 打开总中断EA
	EA = 1;
}

void Time0Handler() interrupt 1
{
	cnt++;  //统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1
	//重新给初值
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	if(cnt == 2000){//爆表2000次，经过了1s
		signal = 1;
		cnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
		//计算小车的速度，也就是拿到speedCnt的值
		speed = speedCnt;
		speedCnt = 0;//1秒后拿到speedCnt个格子，就能算出这1s的速度，格子清零
	}
		
}

4. 小车速度显示在OLED屏

使用oled模块，oled写命令

写命令/数据的代码分析：

• /* 1. start()
• 2. 写入 b0111 1000 0x78
• 3. ACK
• 4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令 (0)(1)000000写入数据
• 5. ACK
• 6. 写入指令/数据
• 7. ACK
• 8. STOP */

最终小车代码整合：

//main.c
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#include "Oled.h"

void main()
{
		//1. OLED初始化
		Oled_Init();
		Oled_Clear();
		Oled_Show_Str(2,2,"speed:35cm/s");
	
		while(1);
}

//oled.c
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#include "Oledfont.h"


sbit scl = P1^2;
sbit sda = P1^3;

void IIC_Start()
{
	scl = 0;
	sda = 1;
	scl = 1;
	_nop_();
	sda = 0;
	_nop_();
}

void IIC_Stop()
{
	scl = 0;
	sda = 0;
	scl = 1;
	_nop_();
	sda = 1;
	_nop_();
}

char IIC_ACK()
{
	char flag;
	sda = 1;//就在时钟脉冲9期间释放数据线
	_nop_();
	scl = 1;
	_nop_();
	flag = sda;
	_nop_();
	scl = 0;
	_nop_();
	
	return flag;
}

void IIC_Send_Byte(char dataSend)
{
	int i;
	
	for(i = 0;i<8;i++){
		scl = 0;//scl拉低，让sda做好数据准备
		sda = dataSend & 0x80;//1000 0000获得dataSend的最高位，给sda
		_nop_();//发送数据建立时间
		scl = 1;//scl拉高开始发送
		_nop_();//数据发送时间
		scl = 0;//发送完毕拉低
		_nop_();//
		dataSend = dataSend << 1;
	}
}

void Oled_Write_Cmd(char dataCmd)
{
	//	1. start()
	IIC_Start();
	//		
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x00);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	//6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataCmd);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();
}

void Oled_Write_Data(char dataData)
{
	//	1. start()
	IIC_Start();
	//		
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x40);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	///6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataData);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();
}


void Oled_Init(void){
	Oled_Write_Cmd(0xAE);//--display off
	Oled_Write_Cmd(0x00);//---set low column address
	Oled_Write_Cmd(0x10);//---set high column address
	Oled_Write_Cmd(0x40);//--set start line address  
	Oled_Write_Cmd(0xB0);//--set page address
	Oled_Write_Cmd(0x81); // contract control
	Oled_Write_Cmd(0xFF);//--128   
	Oled_Write_Cmd(0xA1);//set segment remap 
	Oled_Write_Cmd(0xA6);//--normal / reverse
	Oled_Write_Cmd(0xA8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	Oled_Write_Cmd(0x3F);//--1/32 duty
	Oled_Write_Cmd(0xC8);//Com scan direction
	Oled_Write_Cmd(0xD3);//-set display offset
	Oled_Write_Cmd(0x00);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD5);//set osc division
	Oled_Write_Cmd(0x80);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD8);//set area color mode off
	Oled_Write_Cmd(0x05);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD9);//Set Pre-Charge Period
	Oled_Write_Cmd(0xF1);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDA);//set com pin configuartion
	Oled_Write_Cmd(0x12);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDB);//set Vcomh
	Oled_Write_Cmd(0x30);//
	
	Oled_Write_Cmd(0x8D);//set charge pump enable
	Oled_Write_Cmd(0x14);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xAF);//--turn on oled panel		
}

void Oled_Clear()
{
	unsigned char i,j; //-128 --- 127
	
	for(i=0;i<8;i++){
		Oled_Write_Cmd(0xB0 + i);//page0--page7
		//每个page从0列
		Oled_Write_Cmd(0x00);
		Oled_Write_Cmd(0x10);
		//0到127列，依次写入0，每写入数据，列地址自动偏移
		for(j = 0;j<128;j++){
			Oled_Write_Data(0);
		}
	}
}

void Oled_Show_Char(char row,char col,char oledChar){ //row*2-2
	unsigned int  i;
	Oled_Write_Cmd(0xb0+(row*2-2));                           //page 0
	Oled_Write_Cmd(0x00+(col&0x0f));                          //low
	Oled_Write_Cmd(0x10+(col>>4));                            //high	
	for(i=((oledChar-32)*16);i<((oledChar-32)*16+8);i++){
		Oled_Write_Data(F8X16[i]);                            //写数据oledTable1
	}

	Oled_Write_Cmd(0xb0+(row*2-1));                           //page 1
	Oled_Write_Cmd(0x00+(col&0x0f));                          //low
	Oled_Write_Cmd(0x10+(col>>4));                            //high
	for(i=((oledChar-32)*16+8);i<((oledChar-32)*16+8+8);i++){
		Oled_Write_Data(F8X16[i]);                            //写数据oledTable1
	}		
}


/******************************************************************************/
// 函数名称：Oled_Show_Char 
// 输入参数：oledChar 
// 输出参数：无 
// 函数功能：OLED显示单个字符
/******************************************************************************/
void Oled_Show_Str(char row,char col,char *str){
	while(*str!=0){
		Oled_Show_Char(row,col,*str);
		str++;
		col += 8;	
	}		
}