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智能避障小車系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)電子信息工程200709837王小龍羅維薇摘要本設(shè)計以單片機STC89C52為控制核心,設(shè)計實現(xiàn)具有避障和里程顯示功能的智能小車。其主要由三部分組成:液晶顯示模塊、避障模塊和電機驅(qū)動模塊。智能避障小車分別運用直接反射式紅外傳感器TCRT5000和霍爾傳感器3144來進行路徑檢測和里程計算,并將實時數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示模塊和單片機分別進行顯示和數(shù)據(jù)處理。并用L298N電機驅(qū)動芯片控制小車的運行狀態(tài)。AbstractThisdesignbasedonthesinglechipcomputerSTC89C52ascontrolcore,designacarwithobstacleavoidanceandmileagedisplayfunction.Itmainlyconsistsofthreeparts:theliquidcrystaldisplaymodule,obstacleavoidancemoduleandmotordrivermodule.IntelligenceobstacleavoidancecardetectingexternalenvironmentbydirectreflexrespectivelyinfraredsensorTCRT5000andhallsensor3144,transferthereal-timedatatoLCDmoduleandsinglechipmicrocomputertodisplayrespectivelyanddataprocessing.AnduseL298Nmotordrivechiptocontroltheoperationstatusofthecar.一、緒論1.課題背景介紹隨著單片機技術(shù)的迅速發(fā)展,其控制能力越來越強大。人們利用單片機強大的控制功能設(shè)計出各種各樣的系統(tǒng),全國電子設(shè)計大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目,全國各高校也都很重視該題目的研究。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的,設(shè)計的智能小車能夠通過光電開關(guān)完成避障功能,并且可以計算和顯示出小車的行駛距離。2.設(shè)計的主要內(nèi)容(1)采用STC89C52單片機作為控制小車的核心器件,用收發(fā)一體的紅外傳感器光電TCRT5000來檢測和感應(yīng)外界環(huán)境。(2)用L298N驅(qū)動芯片控制電動小車的運行。(3)用霍爾傳感器計算小車行駛的距離并用1602液晶顯示器顯示。這種方案能實現(xiàn)對智能小車的運動狀態(tài)進行實時控制,控制靈活、可靠,可滿足對系統(tǒng)的各項要求。二、系統(tǒng)的總體設(shè)計1.硬件總體設(shè)計以AT89C51單片機為核心的控制電路,采用模塊化的設(shè)計方案,運用紅外光電傳感器、霍爾傳感器,實現(xiàn)小車在行駛中自動躲避障礙物、測量里程等問題。并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理,然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動小車的智能化控制。在本系統(tǒng)中,反射式紅外光電傳感器檢測障礙物,然后將信號傳送到單片機系統(tǒng)進行處理,使小車沿軌道自主行走;通過霍爾元件測量小車行駛里程;采用L298N芯片控制電機的轉(zhuǎn)向,實現(xiàn)電動小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉(zhuǎn)彎;采用1602液晶顯示器顯示小車行駛的路程。此系統(tǒng)采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分,使系統(tǒng)硬件簡潔化,各類功能易于實現(xiàn),能滿足系統(tǒng)的要求,其原理圖如圖1所示。圖1智能小車原理圖圖2主程序流程圖2.軟件總體設(shè)計在主程序模塊中,需要完成對各模塊接口的初始化,LCD1602的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等等待工作。另外,在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標志寄存器,并對它們進行初始化,然后分別完成不同的操作,主程序流程圖如圖2所示。三、系統(tǒng)的具體實現(xiàn)1.硬件設(shè)計(1)LCD液晶顯示電路圖3液晶顯示器連接電路(2)電機驅(qū)動電路本設(shè)計采用L298N作為電機的驅(qū)動芯片,L298N是SGS公司的產(chǎn)品,內(nèi)部包含四通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器,內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器,接收標準TTL邏輯電平信號,可驅(qū)動46V、2A以下的電機。其連接如圖4所示。圖4L2.軟件的具體實現(xiàn)(1)液晶顯示模塊程序進入主函數(shù)后,執(zhí)行完1602LCD的初始化函數(shù),然后用write_com(0x80)指令,命令先將數(shù)據(jù)指針定位在第一行第一個字處,然后寫入第一行要顯示的數(shù)據(jù);在第二行重新定位數(shù)據(jù)指針write_com(0x80+0x40),將數(shù)據(jù)指針定位在第二行,然后再將第二行所要顯示的數(shù)據(jù)寫入,繼而顯示。(2)里程計算程序設(shè)車輪轉(zhuǎn)動了N次,智能小車車輪的半徑為R,則里程S為:S=N×2π×R。四、系統(tǒng)測試及總結(jié)1.測試(1)測試儀器測試儀器包括數(shù)字萬用表、MCS51仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。 (2)測試結(jié)果在程序燒入完成之后,將智能小車放在如圖5所示的迷宮入口處,小車根據(jù)光電開關(guān)等裝置發(fā)送和接收的信息,基本在距墻面12mm處能夠躲避障礙,最終順利地走出迷宮。2.實物圖圖5智能避障小車實物圖3.結(jié)論本次設(shè)計的智能小車能夠顯示智能小車行駛的路程,能夠控制智能小車避開障礙物或走出迷宮。但是由于自己的能力有限,本次設(shè)計還存在許多不足之處。如:不能控制小車行駛的速度、小車的轉(zhuǎn)彎速度較慢、紅外傳感器的檢查距離過短僅有12mm。希望今后有機會再對此設(shè)計進行改進。參考文獻[1]潘曉寧.單片機程序設(shè)計實踐教程.北京:清華大學(xué)大學(xué)出版社,2009[2]江志紅.51單片機技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選.北京:清

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