1、題目名稱：智能小車的設計徐魯輝1 ，靳英輝2，范坤1（1.中國礦業大學 信息與電氣工程學院，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學 理學院，江蘇 徐州 221116）摘要:本設計以STC89C52單片機為控制核心。經紅外對射完成循跡，尋光以及躲避障礙物，測距的檢測，經比較器LM393進入單片機。單片機通過內部程序完成對小車的控制。通過紅外解碼來實現小車的遙控功能。以上功能使用一塊液晶顯示。并且單獨采用一塊單片機對空氣中的溫濕度實時采集且用另一塊液晶顯示出來。關鍵詞: 控制;檢測;紅外對射;智能小車;Abstract:Keyword:目錄1方案論證與比較32 總體方案設計32.1 電源模塊選

2、擇方案32.2 系統控制模塊方案32.3 紅外對射模塊方案32.4恒流源模塊32.5 比較器轉換模塊33 單元模塊設計設計43.1 電源電路設計43.2 電機驅動模塊43.3 循跡檢測設計53.4避障檢測設計64 系統軟件設計65 系統調試66 設計總結7參考文獻71方案論證與比較方案一：用一片STC89C52單片機作為核心，控制整個小車，并添加紅外循跡，紅外尋光，紅外避障等模塊。 方案二：用兩片STC89C52單片機作為主控芯片，其中一片控制紅外循跡，紅外尋光，超聲波測距避障等模塊檢測，另一片檢測空氣中的溫濕度。由于我們選用的dht11溫濕度芯片是單總線時序芯片，對時序要求很高，并且要求實時

3、采集數據，而紅外燈其他傳感器也是實時檢測的，寫起程序頗有難度，因此，我們采用兩塊STC89C52來控制小車，一塊單獨用于采集溫濕度，另一塊控制循跡，避障，和遙控。2 總體方案設計2.1 電源模塊選擇方案方案一：采用電池作為電源直接輸入直流后，用多個穩壓器穩壓得到理想的不同幅值直流電源。這種方法獲取電源方便，且電源輸出電流能力大。方案二：采用變壓器將220V電壓變壓后，經整流橋整流濾波，再經三端穩壓器穩壓后等到直流電源。這種電路雖然簡單，并且變壓器體積龐大，重量大，對小車造成額外的負擔。鑒于以上分析，本設計采用第一種方案。2.2 系統控制模塊方案選擇STC89C52單片機進行系統的控制。該單片機

4、具有IAP功能，支持在線下載，且內部集成了EEPROM，STC89C52是我們比較熟悉的一種常用的單片機，指令系統和AT89C52兼容，價格便宜，較容易購買。2.3 紅外對射模塊方案方案一：應用軟件中的中斷和定時器來設計軟件控制，但是編寫這種程序復雜且精度較低，調試很困難，占用資源也較多，斷電后時鐘會停止運行，供電后時間顯示出現錯誤。方案二：采用紅外對射檢測，電路簡單，精度高，只要將檢測到的高低電平數據讀取送到單片機即可，占用資源少，供電后時間顯示不會出現錯誤。鑒于以上的比較分析，采用第二種方案。2.4恒流源模塊有運算放大器LM324和大功率三極管構成的恒流電路，將將電流轉換成電壓參數進行控制

5、，具有控制方便，線性好的特點，使用的元件也都是很普遍的，易于實現，經實驗，效果非常好，是本系統的一大特點。2.5 比較器轉換模塊采用多個LM393進行D/A轉換，這種芯片輸出電壓可以達到基準電壓的兩倍，并且轉換速度快，低功耗，性價比非常高，能滿足獨立控制的要求。3 單元模塊設計系統主要包含超聲波模塊，紅外循跡模塊，電源模塊，穩壓模塊，兩塊最小系統板，紅外解碼遙控模塊，電機驅動模塊等。 3.1 電源電路設計如下圖所示，3節3.7V的電池串聯，從左邊輸入，經過7805三端穩壓芯片，在右邊輸出5V的穩定電壓。圖1 電源電路3.2 電機驅動模塊采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。L298N是一個具

6、有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良。可直接對該模塊輸入12V電壓，12V給電機供電，12V經過模塊自帶的7805穩壓后可以對模塊供電。使用方便。圖2 電機驅動模塊3.3 循跡檢測設計用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線發射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發生明顯的變化。將阻值的變化值經過比較器就可以輸出高低電平。圖3 循跡檢測設計3.4避障檢測設計系使用超聲波傳

7、感器來實現測距并且避障的功能，超聲波模塊分為發射和接收部分，發射部分發射超聲波，打到障礙物后返回，由接收部分接收，通過單片機的定時器來計算出超聲波打到障礙物并且返回的時間，聲速已知（取340m/s），根據s=v*t，可以算出小車距障礙物的距離。以下為超聲波傳感器的時序圖。圖4 超聲波傳感器時序圖4 系統軟件設計系統進入初始化后進入主程序并分為以下幾種模式：循跡，測距模式，紅外遙控模式。5 系統調試整體焊接完畢以后，先對硬件進行檢查，連接有無錯誤，再逐步對各個模塊進行調試。首先對主控單元進行調試，載入按鍵程序、時鐘和液晶模塊程序。按鍵加不能正常運行，查看連接電路，發現有一條連線沒有焊接。接著液晶

8、顯示出現問題，每次關掉電源，液晶上的時間秒、分和月總是變化，沒有按照預想會掉電后仍正常運行，進過多次測試，仍不正常。在其他單片機上測試此程序正常，于是進行了硬件的檢查，最后確定為硬件問題。經過查找是杜邦線接觸問題，用焊錫焊接杜邦線后重新測試，顯示正常，調節也正常。其次對路燈開關進行調節，電源打開燈亮，但是電源關掉以后燈不滅，經過多次電壓測量發現控制燈的電源不在芯片主電源上，改過線路之后，燈亮正常。然后對紅外對射進行測試，擋住光時，燈沒有亮，查找原因是電壓沒有進入單片機。于是對紅外對射管進行測試，黑管上的電壓不正常，經過換管和焊接和多次調試，顯示正常。對故障檢測進行測試，反饋低電平不能正常接收。通過添加電壓比較器，顯示正常。最后進行整體調試6 設計總結本設計以STC89C52單片機為控制核心，結合了紅外發射與接收技術，超聲波傳感器測距技術，紅外遙控解碼技術，以及可以實時采集環境的溫濕度。通過測試，系統性能穩定，優良，功耗低，性價比高，基本