基于STC89C52单片机智能小车设计

基于 STC89C52 单片机智能小车设计摘 要 ： 本设计 主要 STC89C52 单片机 为控 制核 心 ， 通过 红 外传感 器利用红 外 探 测法 实现 小车的 自主寻迹避 障功 能 ，并且利 用 多路 红 外发射 器和一体 化红 外接 收头 实现 小车的红 外遥控 功 能， 使 小车不但 具备 自主寻迹避 障功 能 ， 也 能 够进行 人 工控 制 ，使 小车的功 能得到进 一 步的 完善。详 细介绍该 智 能小 车的 控 制模块 、避 障模块 、寻迹模 块 、红外接 收模块 、 电机 驱动模 块。给 出各 功 能 实现 的程序 设计 流程 图 ， 并 进 行寻迹 、 避 障、 红外遥控 及相 关实验 ， 通过 实验发现基于STC89C52单片机的智能小车系统结构简单，性价比高，易于推广和移 植，具有广阔的应 用前景。 关键词：STC89C52;避障；寻迹；红外遥控 中 图分类 号 ： TP242 文献标识 码 ： A 文章编 号 ： 1671 7597 (2012)0610043 02随着科学技术 的快速发展， 智能车的使用越来越普及， 相 对 于传统 的汽车而 言， 智能小车有着更好 的安全性 ， 机动 性和 广泛 的应用性 。 基于单 片机的普及及应用 和人们 对产 品智 能化 的需求 ， 本设计基 于 STC89C52 单 片机 使智能小车实现寻迹 避障 行驶 的基础上加装红外 遥控功能， 能让智 能小车的功 能更 加完 善和 人性化 。 通过 调查发现在 日常生活和 工厂生产 中， 智 能小 车 的开发和研究具有十分重要的意义。 该设计可 以用于工 厂 自 动运 料车、校 园观光车 等方面用于提高人们 的生活质量和工 厂 的 自动 化 。1 硬 件设计 该智 能小车系统 的硬件结构主要包括单片机控制模块 、电 源模 块 、 电机 驱动 模 块 、避障模 块 、寻迹 模块 、红 外遥 控模 块 ，如 图 1所示。智电-革片机一 _. j循迹避障横块 拖矶控制硬 小驱lo端翻+在动l 缈憾控棋图l智能小车总体结构框图1. 1控制模块 本设计采用STC89C52作 为该智能小车控制模块 的核心 ，通 过 STC89C52IJ 用程序来 精确控制小车的运动 ，从 而实现对小车的 自动控 制， 在对于智 能小车的控制方面， STC89C52 单片机 具 有控制简 单、方便、快捷等优 点，并且STC89C52 还具有很 多其 他优 点，因此 我们采用STC89C52单片机作为控制芯片。1 2寻迹 避障模块 寻 迹 是 指 在 白色 地 板 上 画 出 一 条 黑色 跑 道 ， 然 后 让 小 车 沿 着黑色跑道行走，在实际设计 中我们通常采用 的是红外探测 的 方法 。由于不 同颜色 的物体表 面对红外线 的吸 收特 性不一样 ， 因此在 小车 行驶过程 中利用 红 外发射管不停地 向地面发射红外线 ， 当所 发 射 的 红 外 线 遇 到 白色 地 板时 会 发 生 漫 反 射 ，反 射 回 来的红外线被安装在小车上 的红外传感器接收 ：如果小车发射 的红外线遇 到黑色跑道时， 红外 光则被吸收， 安装 在小车上 的 红外传感器 就接收不到信号 。因此我们可 以利用单 片机根据红外传感器是 否接 收到信号为依据 来判 断小车是否沿着黑线在行走 。本设计采用两对红外对管 ，置于小车的车头下方， 根据红 外传感器是否 到接收信号来判断小车 是否沿着黑线在行走， 从 而控制小车的转 向与行走 ，将红 外对 管的位置合理安排好就可 以很 好 的控制 循迹 功 能，因此 小车采 用上述 方 案实现 寻迹 功 能 ， 电路 原理 图如 图 3 所示 ， 图中 D2 、 D4 为 红外 发射 管 ， Dl 、 D3 为红外接 收管避障主要由 l 对红外对管组成， 其 中常用 的红外 对管 由一个 红外发射管和一个红外接 收传感器组成 。本设计 中 避 障 也 采用红 外 探测 法 ， 将 1 只 红 外 对 管 ， 置 于 小 车 的前 方 ， 根 据接收管接收信 号与否来控制小车的运 动方 向，如 果小车接收到 信 号 ，则 表 明 前 方 有 障 碍物 ， 则 小 车 后 退 一 段 时 间 ， 然 后 旋 转一个角度避开障碍 物 ，再继续 向便可 以很好 的实现小车 的避障前行进 ， 对小车后退 及转弯 的时间进行合 理的设置 功能 ， 因此本 设计采用 上述 方案进行避障1 3红外遥控模块发射采用多路控制 的红外发射器，拥有 多个按键 ，可 以发 射 出不同的信号 ， 代表不 同的控制功能， 分别 可 以控制智能小车的多种运动状态。 接收采用 1838 一体化 红外接收头， 内部 电路包括红外监测二极管 ，放 大器 ， 限副器 ，带通滤 波器 ，积 分 电路 ，比较器 等 。1 4 直流 电机驱动模块 在 小车的前 方各安装一个直流 电机 ， 分别控制左右轮子的 转动， 从而带动整个车体 的运动 ， 电机驱动 使用 以 LG9l10 电机 驱动芯片为核心 的电机驱动模 块，通过 单片机编程从而控制输 出高低 电平信 号， 将单片机输 出信 号加在电机驱动模块上， 在 通过 电机驱动模 块驱动 电机，从而 实现对 电机转动的控制。该模块主要 以STC89C52单片机 为控制，以LG9110电机驱动芯片为 核心 ， 从而 使小车能沿着画好 的跑道行走并能 自动纠偏 。 本 设 计采用 LG911O 电机驱动芯片， LG91lO 是为控制盒驱动 电机 设计 的两通道推挽式功率放大 专用 集成电路器件 ，将分立 电路集成 在单片 Ic 中 ，使外 围器件 成本 降低 ，整机可 靠性提高 。电路原 理 图如 图 4 所示 1 5 电源模 块 电源模块使用灵活方 便的单 电源供 电方 式，这种供 电方式 非常的简单和方便 ，采用 4 只 1 5V 镍氢 充电电池 ，提供 6V 左右的 电压 ，分别给小车 的各个 模块进行供 电。该 电源模块 简单，轻便 ，可 以安装在小车上 ，从而使小车 自由方便 的行走 ，并且使 用 的镍氢 电池用完后可 以进行充 电，方便 重复使用 。2软件 设计 本 设计的系统软件是利用 单片机集成开发环 境 Kei1C5l 作 为平 台进行 开发的 ， Rei1C51 集成 开发 环境 相 比其他开发环境 具有语句 生成的汇编代码紧凑，易于理解，并且生成的 目标 代 码效率 高等一系列优 点。特 别是当我们在开发大型软件 时与低 级语言相 比更能体现 出高级语言的优势 。与汇编语言等 其他低 级语言 相比， c 语 言更 易于学 习和使用 ，这是 由于 C 语言在功 能 上 、结构性 、可读性 、可 维护性上与其他低级语言相 比拥 有明 显 的优势 ，因而如果 以前使用过汇编语言开发软件 ， 再使用 c 语 言 来开 发 软件 ， 体 会则 会 更加 的深刻 。 Kei1C51 软件 使用 全 Windows 界 面 ， 并 且 为 用 户 提 供 了 功 能 强 大 的 集 成 开 发 调 试 工 具 和丰 富的库函数 ，有利 于用户进行软件的开发 。本 设计主程 序 的设 计 思 路 如 下：利用STC89C52单片机检测连接红外传感器的p3. 5、p3. 6管脚是否接受到信号判断行驶 路径是否偏离轨道 ，如偏 离轨道则 进入轨道修正状态 以修正 轨道，从而按照我们在 白色地 板上画 出 的 黑 色 跑 道行 驶 ，单 片 机 同 时还 检 测 连 接 红 外传 感 器 的 p3 7 管脚 是否收到信号判 断是否遇到障碍物 ， 如探 测到障碍物 则 会进 入避 障状态 以避开 障碍物，并且单片机还检测红外接收器 接是否收 到信 号，如接受 到信号启动红外遥控模块 ，执行人 工遥 控 控 制 ， 然 后 继 续 寻迹 。3 结语 本设计 中智 能小车采用模块化 的设计思想， 各模 块见独立 性强 ， 经过实验 测试 ， 小车能很好 的完成寻迹、 避障 、红外遥 控等功能 ， 并且 该智能小车可 以应用 到 工厂搬运车 、校园观光车等方面 ，具有很 重要 的实用价值。参考文献：f11祝胜光，智能寻迹小车设计与研究，科技风，2009, 25f2150交凤，智能 寻 迹 小车 ，电子 制 作 ， 2012， 1(1) 【3】苑毅、张志超 、李伟 ，智能避障小车设计，自动化与仪器仪表，2011. 25(5) f41姬红旭，基 于STC89C52单片机 智能避障小车设计 ，职业技 术， 2011 10(8)【5】谢青 ，红 外遥控 小车 的设计 ，成 都纺织高等 专科 学校 学报 ，2009， 20(4) 【 6】侯丽春 、孙志强 、陆荣，红外传 感 器在机 器人 避障 系统 中的应 用，科技咨询导报， 2007， 11(1) 7】冯旭升 ，直流 电机 驱动 模 块及 其 应 用 ，家庭 电 子 ， 2004， 1(5)(此文档部分内容来源于网络， 如有侵权请告知删除， 文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持) 编辑版 word