单片机智能小车的设计

51单片机智能小车一、智能小车开发板介绍智能小车好玩、有趣，很多单片机爱好者就是靠玩小车而走上了单片机开发的职业。关于智能小车，市场上有一些，经过对照，发现市场上的很多“智能小车”其实就是一个个“四肢发达，头脑简单”的白痴，一点点都不智能，之所以这样说，主要是基于以下两点：一是很多小车太注重小车的机械结构，致使小车整体价格偏高；二是没有提供源程序或提供的源程序很少，不能充分发挥小车的智能性。顶顶电子设计的这款智能小车，机械和电机部分由广州某公司专门定做，采用二个驱动轮、二个从动轮(也可使用一个万向轮)，即简单，又灵活。电路部分由我们自己独立设计，并配备了丰富多彩的实用源程序，可让那些“智能小车”的粉丝们快快乐乐玩个够！顶顶电子设计的这款简易智能小车，采用STC89C51/52单片机作为小车的检测和控制核心；采用光电开关、声控传感器、光敏传感器、温度传感器、红外接收器等来检测和感应各种外界情况，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶；智能小车既可以采用LED数码管来显示有关信息，也可以采用1602LCD实时显示小车行驶的距离。机器小车主要由底盘(含2个带电机的驱动轮、2个从动轮，底板)、电路板和6节5号电池盒三部分组成，其正面和底面外形如图所示：下图是51单片机智能小车的电路组成框图：下图是智能小车中主要元件在小车中的位置实物图:二、产品配置智能小车产品配置如下：1.小车底板1块、车轴插片4片2.车轮4只3.车轴2根，垫片2只，铜螺帽2只4.带齿轮箱的电机及104电容各2只5.智能小车开发板1块（除DS18B20外，板上集成电路配备完整）6.避障光电传感器1只（TCR T5000）、循迹光电传感器2只（RPR220）、速度光电传感器1只（RPR220）7.双向插头排线4根8.串口线1根9.红外遥控器1只10.固定电路板与底板的长螺丝、橡皮垫圈各2只11.6节5号电池盒(因电池属易燃易爆物品,故不配送,请自行购买)12.丰富的源程序、电路原理图和操作使用手册用户购买后，只需要再另外购502胶水（1元左右）、双面胶（1元左右）和6节5号电池（采用普通的华太电池即可，6节约1.5元）即可进行组装与实验了。需要说明的是,小车的组装非常简单,有关详细的组装方法，我们将在智能小车操作使用手册上，采用图解的形式进行说明。三、选配件用户购买产品后，可进行小车的基本实验，如果用户想进行一些特殊的实验，需要购买以下产品，说明如下：1.温度传感器DS18B20，价格6元。链接：配置DS18B20后，可进行温度显示的实验。2.1602液晶显示器，价格16元。链接：配置1602液晶显示器后，可进行液晶显示方面的实验。3.高性能光电开关E3F-DS10C4，价格16元。链接：配置E3F-DS10C4后，可大大提供小车避障和循迹的效果。4.无线遥控套件，价格26元。链接：配置无线遥控套件后，可进行无线遥控小车实验。5.ISD1700语音模块，价格66元。链接：配置ISD1700语音模块后，可使小车具有说话的功能。以上为选配件，请用户根据情况进行选择。四、实验说明智能小车附带的程序十分丰富，全部采用C语言编写，非常方便使用和移植，主要程序如下：实验1电池电压检测程序实现功能:开机后，数码管上显示出电池电压的值，当电池电压低于7V时，蜂鸣器鸣叫，表示电池电压低，需要更换电池。下图是小车显示的电池电压情况（显示的电压值为8.5V）：实验2模拟PWM控制小车速度程序实现功能:用单片机的IO口模拟PWM信号，控制小车的转速，具体要求是：开机后，小车按全速运转，当按下K1键时，小车运行的速度是全速的0.1，当按下K2键时，小车的转速是全速的0.5。实验3用定时中断控制小车速度程序实现功能:采用定时中断方法，控制小车的转速，具体要求是：开机后，小车按全速的0.2运转。实验时,为了便于对照，读者可在源程序的基础上修改定时器0中断处理函数：void Timer0(void) interrupt 1/定时器0中断处理函数入口TH0=0xfc; /定时1msTL0=0x66;EA=0; /关中断tim=tim+1; /时间计数加1if(tim20)EN1=0;EN2=0;else EN1=1;EN2=1;if(tim=100)tim=0;EA=1; /开中断修改的方法是：改变上述语句if(tim20)EN1=0;EN2=0;中的tim的值，例如，将此改为if(tim50)EN1=0;EN2=0;，重新编译源程序，再下载到小车的单片机中，此时会发现小车的运转速度快了很多。实验4话筒控制小车起停程序实现功能:在智能小车上安装有话筒，要求采用声音可以控制小车的起停，具体要求是：开机后，小车运转，LED1、LED2指示灯亮；当拍一下巴掌或敲击一下器物发出响亮的声音时，小车停转，LED1、LED2指示灯熄灭；再次拍一下，小车继续运转，LED1、LED2指示灯又点亮。实验5光控小车程序实现功能:在智能小车上安装有光敏电阻，能够感受到光线的变化情况，要求通过光敏电阻判断出白天和黑夜，当白天时（光线正常时，小车前面的两个指示灯LED1、LED2不亮），当夜晚时（光线暗时），小车前面的两个指示灯LED1、LED2点亮。实验6红外遥控数码管显示程序实现功能:在智能小车上安装有红外遥控接收头，能够接收遥控器发出的信号，要求按下遥控器的01H键时，小车前进（前方的两个指示灯熄灭）；按下遥控器上的05H键时，小车停止（前方的两个指示灯熄灭）；按下遥控器上的04H键时，小车左转（左前方的指示灯点亮）；按下遥控器上的06H键时，小车右转（右前方的指示灯点亮）；按下遥控器上的09H键时，小车后退（前方的两个指示灯点亮）。遥控器上的键值能同时在LED数码管上显示出来。以下是按下遥控器上的05H时，小车显示的情况：实验7红外遥控LCD显示程序实现功能:在智能小车上安装有红外遥控接收头，能够接收遥控器发出的信号，开机时，LCD显示如下画面：要求按下遥控器的01H键时，小车前进（前方的两个指示灯熄灭）；按下遥控器上的05H键时，小车停止（前方的两个指示灯熄灭）；按下遥控器上的04H键时，小车左转（左前方的指示灯点亮）；按下遥控器上的06H键时，小车右转（右前方的指示灯点亮）；按下遥控器上的09H键时，小车后退（前方的两个指示灯点亮）。遥控器上的键值和状态能同时在LCD上显示出来（前时时显示FRONT，后退时显示BACK，左转时显示LEFT，右转时显示RIGHT，停止时显示STOP）。以下是按下遥控器上的05H时，小车显示的情况：实验8数码管温度显示程序实现功能:在智能小车上设有温度传感器DS18B20的安装位置，DS18B20安装好后，能够感知外界的温度，要求外界温度能通过LED数码管显示出来。以下是显示的温度情况：实验9LCD温度显示程序实现功能:在智能小车上设有温度传感器DS18B20的安装位置，DS18B20安装好后，能够感知外界的温度，要求外界温度能通过LCD显示出来。以下是显示的温度情况：实验10避障小车程序实现功能:在智能小车的头部，设有避障光电开关安装位置，如果装上此光电开关后，就能够感受到前方障碍物的，当检测到有障碍物时，可控制小车后退并转向，从而避开障碍物，达到避障的目的。特别说明：本实例采用的是普通的光电开关（TCR T5000）进行避障，由于该开关检测距离较短（一般只有1cm左右），因此，避障效果不是很好，只有当小车离障碍物较近时，才能检测到障碍物的存在，容易发生车头触碰障碍物的情况；要真正达到比较好的效果，需要采用性能较好的光电开关，如E3F-DS10C4等，其检测距离达10cm以上，既使小车速度较快，一般也不会发生撞车的现象。另外，如果想全方位进行避障，还需要在小车的前面多装几个光电开关，对不同方位的障碍物进行检测，用户可根据情况自行设计和安装。实验11小车循迹程序 实现功能:在智能小车的头部，设有两个循迹光电开关安装位置，如果装上这个光电开关后，就能够感受到地面铺设的道路情况，从而控制小车按事先制作的黑色道路行进。以下是小车循迹实验效果图:特别说明：本实例采用的是普通的光电开关（RPR220）进行循迹，由于该开关检测距离较短，因此，循迹效果不是很好，另外，还需要根据铺设的道路情况对源程序中的延时程序进行调整（当转向大时，将延时常数调小一些，当转向小时，将延时常数调大一些），以便使小车偏离道路时，能够及时转到正常的轨道上来。为了能够达到比较好的循迹效果，建议采用性能较好的光电开关，如两只E3F-DS10C4等，其检测灵敏度较高，检测距离较远，当然，既使采用性能较好的光电开关，也需要根据实际的道路情况，对源程序中的延时时间进行调整。这个源程序实验时有一定难度，用户一定要铺设好道路，对源程序进行简单的修改，并保持一定的耐心，否则，不易成功！实验12小车里程计算程序实现功能:当小车运行时，在数码管上可以显示出小车转动的圈数，并且每转一圈，指示灯LED3会闪烁一次，当按下K1键时，小车停止，同时，在数码管上显示出小车运行的距离。以下显示的是小车转动的圈数:特别说明：本实例采用的是普通的光电开关（RPR220）进行检测，由于该开关检测距离较短（一般只有1cm左右），因此，安装速度光电开关时，应尽量靠近车轮的内侧，如果小车转动时，指示灯LED3不闪烁，说明光电开关安装位置不正确，需要反复进行调整，直至正常为止。实验13无线控制小车程序实现功能:将无线遥控接收模块的+5V、GND、10（D0）、11（D1）、12（D2）、13（D3）、VT脚用杜邦线分别接智能小车开发板的VCC、GND、P00P04脚，如下图所示：连接好后，可实现以下功能：按无线发射器的A键小车前进（再按按压则停止），按B键小车后退（再按按压则停止），按C键小车左转（再按按压则停止），按D键小车右转（再按按压则停止)。实验14具有语音功能的小车程序实现功能:将ISD1700语音模块J1中的VCC、GND插针用杜邦线分别接智能小车开发板的VCC、GND脚，将ISD1700语音模块J4中的PLAY、FWD插针用杜邦线分别接智能小车开发板的P00P01脚，如下图所示：连接好后，可实现以下功能：打开电源开关，按下K1键后，小车开始前进，当遇到障碍特时，小车发出“太危险了”，然后后退并转向，进行避障。特别说明：本实验是在实验10的基础上改编的，在进行本实验之前，请先进行实验10。