循迹避障小车毕业设计

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

PWM 9位快速PWM 10位快速PWM 相位与频率修正PWM 相位与频率修正PWM 相位修正PWM 相位修正PWM CTC 保留 快速PWM 快速PWM

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0X01FF 0X03FF ICR3A

TOP TOP BOTTOM

TOP TOP BOTTOM BOTTOM BOTTOM BOTTOM MAX - TOP TOP

OCR3A BOTTOM ICR3 OCR3A ICR3 - ICR3 OCR3A

TOP TOP 立即更新

- TOP TOP

表2-12 定时器/计数器3控制寄存器TCCR3B Tab.2-12 timer/counter 3 control register TCCR3B

ICNC3

ICES3

-

WGM33

WGM32

CS32

CS31

CS30

Bit7-ICNC3：输入捕捉噪声抑制器

置位ICNC3将使能输入捕捉噪声抑制功能。此时外部引脚ICP3的输入被滤波。其作用是从ICP3引脚连续进行4次采样。如果4个采样值都相等，那么信号送入边沿检测器。因此使能该功能使得输入捕捉被延迟了4个时钟周期。 Bit 6-ICES3：输入捕捉触发沿选择

该位选择使用ICP3上的哪个边沿触发捕获事件。ICES3为“0”选择的是下降沿触发输入捕捉；ICES3为“1”选择的是逻辑电平的上升沿触发输入捕捉。按照ICES3的设置捕获到一个事件后，计数器的数值被复制到ICR3寄存器。捕获事件还会置为ICF3。如果此时中断使能，输入捕捉事件即被触发。当ICR3用作TOP值时，ICP3与输入捕捉功能脱开，从而输入捕捉功能被禁用。 Bit 5：保留位

Bit 4:3-WGM33:2：波形发生模式 Bit 2:0-CS32:0：时钟选择

17

基于ATMega128的循迹避障小车的设计与实现

表2-13 时钟选择位描述 Tab.2-13 clock select bit description

CS32 0 0 0 0 1 1 1 1

CS31 0 0 1 1 0 0 1 1

CS30 0 1 0 1 0 1 0 1

说明

无时钟源（T/C停止） clk/1（无预分频） clk/8（来自预分频器） clk/64（来自预分频器） clk/256（来自预分频器） clk/1024（来自预分频器） 外部T3引脚，下降沿驱动 外部T3引脚，上升沿驱动

表2-14定时器/计数器3数据寄存器TC3T3H和TC3T3L

Tab.2-14 timer/counter 3 TC3T3H and TC3T3L

TCNT3[15:8] TCNT3[7:0]

TCNT3H与TCNT3L组成了T/C3的数据寄存器TCNT3，通过它们可以直接对定时器/计数器单元的16位计数器进行读写访问。

表2-15 扩展的定时器/计数器中断屏蔽寄存器ETIMSK Tab.2-15 extended timer/counter interrupt mask register ETIMSK

-

-

TICIE3

OCIEA

OCIE3B

TOIE3

OCIE3C

OCIE1C

Bit 5-TICIE3：T/C3输入捕捉中断使能

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I位被设为“1”时，T/C3的输入捕捉中断使能。一旦ETIFR的ICF3置位，CPU即开始执行T/C3输入捕捉中断服务程序。 Bit 4-OCIE3A：T/C3输出比较A匹配中断使能

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I位被设为“1”时，T/C3的输出比较A匹配中断使能。一旦ETIFR上的OCF3A置位，CPU即开始执行T/C3输出比较A匹配中断服务程序。

Bit 3-OCIE3B：T/C3输出比较B匹配中断使能

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I位被设为“1”时，T/C3的输出比较B匹配中断使能。一旦ETIFR上的OCF3B置位，CPU即开始执行T/C3输出比较B匹配中断服务程序。

Bit 2-TOIE3：T/C3溢出中断使能

18

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I 位被设为“1” 时，T/C3的溢出中断使能。一旦ETIFR上的TOV3置位，CPU即开始执行T/C3溢出中断服务程序。 Bit 1-OCIE3C：T/C3输出比较C匹配中断使能

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I位被设为“1”时，T/C3的输出比较C匹配中断使能。一旦ETIFR上的OCF3C置位，CPU即开始执行T/C3输出比较C匹配中断服务程序。

Bit 0-OCIE1C：T/C1输出比较C匹配中断使能

当该位被设为“1”，且状态寄存器中的I位被设为“1”时，T/C1的输出比较C匹配中断使能。一旦ETIFR上的OCF1C置位，CPU即开始执行T/C1输出比较C匹配中断服务程序。

表2-16 扩展的定时器/计数器中断标志寄存器ETIFR Tab.2-16 extended timer/counter interrupt flag register ETIFR

- - ICF3 OCF3A OCF3B TOV3 OCF3C OCF1C Bit 7:6：保留位

Bit 5-ICF3：T/C3输入捕捉标志位

外部引脚ICP3出现捕捉事件时ICF3置位。此外，当ICR3作为计数器的TOP值时，一旦计数器值达到TOP，ICF3也置位。执行输入捕捉中断服务程序时ICF3自动清零。也可以对其写入逻辑“1”来清除该标志位。 Bit 4-OCF3A：T/C3输出比较A匹配标志位

当TCNT3与OCR3A匹配成功时，该位被设为“1”。强制输出比较（FOC3A）不会置位OCF3A。

Bit 3-OCF3B：T/C3输出比较B匹配标志位

当TCNT3与OCR3B匹配成功时，该位被设为“1”。强制输出比较（FOC3B）不会置位OCF3B。

Bit 2-TOV3：T/C3溢出标志

该位的设置与T/C3的工作方式有关。工作于普通模式和CTC模式时，T/C3溢出时TOV3置位。对工作在其它模式下的TOV3标志位置位。执行溢出中断服务程序时OCF3B自动清零。也可以对其写入逻辑“1”来清除该标志位。 Bit 1-OCF3C：T/C3输出比较C匹配标志位

当TCNT3与OCR3C匹配成功时，该位被设为“1”。强制输出比较（FOC3C）不会置

19

基于ATMega128的循迹避障小车的设计与实现

位OCF3C。

Bit 0-OCF1C：T/C1输出比较C匹配标志位

当TCNT1与OCR1C匹配成功时，该位被设为“1”。强制输出比较（FOC1C）不会置位OCF1C。

2.4 超声波避障模块

超声波避障模块采用超声波测距模块（HC-SR04），利用单片机PC6控制HC-SR04的Trig引脚产生一个10us以上的高电平，用单片机外部中断6（INT6）检测接收口Echo高电平输出。一有输出则引起外部中断，在外部中断内开定时器0计时，当Echo端口变为低电平时再次触发外部中断6，在中断内停止定时器0计数。最后读出定时器的值，该时间值÷2×超声波传播速度=障碍物和小车的距离。当障碍物与小车的距离小于规定值时，小车在行进中会绕开障碍物，沿着另一条跑道前进[7]。

2.4.1 HC-SR04模块工作原理

1)采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；

2)模块自动发送8个40KHz的方波，自动检测是否有信号返回；

3)有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间声速（340m/s））/2；

图2-10 超声波时序图

Fig.2-10 the timing concepts for ultrasonic

2.4.2 定时器/计数器0

1）T/C0是一个通用单通道8位定时/计数器，其主要特点如下：单通道计数器；比较匹配时清零定时器（自动重载）；无毛刺的相位修正PWM；频率发生器；10位时钟预分频器；溢出与比较匹配中断源（TOV0与OCF0）。

20