基于單片機的智能玩具電動車的設(shè)計與實現(xiàn)

許展鵬

摘 要 當前，玩具中的電動車系列大多數(shù)都是以直線進行行駛的，部分電動車是以遙控形式完成前進、后退、轉(zhuǎn)彎等功能，只有極個別的系列可以實現(xiàn)檢測障礙、顯示電動車自身狀態(tài)等功能。本文研究的重點是基于單片機為核心系統(tǒng)的智能玩具電動車的主要軟件設(shè)計，將當前一般級別的玩具電動車作為基礎(chǔ)模板，增加核心零件器械，實現(xiàn)自動躲避路障、自動調(diào)節(jié)速度以及語音操控等能力。

關(guān)鍵詞 單片機 智能 玩具電動車

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

0前言

隨著當今社會科技日益發(fā)展，融入人類生活的電子產(chǎn)品越來越多，占據(jù)了當前電子市場的極大份額。在玩具行業(yè)中，將電子技術(shù)融入玩具內(nèi)，使玩具逐漸走向智能化，變?yōu)槿碌碾娮宇惍a(chǎn)品，這也成為了國際上玩具產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展目標。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示：二零一二年，智能化玩具的銷售金額達二百四八億美元，智能玩具的收益是十分巨大的，原因在于智能玩具的開發(fā)基礎(chǔ)是在已有的電子終端技術(shù)上，然后再對傳統(tǒng)玩具進行改造，以付出的成本來說是極低的，這樣就使投資方獲得了極大利益。隨著智能化的提高，電子智能玩具在市場上具有極大的發(fā)展空間，因此，本文設(shè)計就是以此背景來進行研究的。

1單片機與智能電動車技術(shù)

單片機也被人稱為單片微型計算機，簡稱：SCM。主要組成部分為：CPU、ROM、RAM、定時器和輸入輸出通道組成，將這些功能集于一種微型芯片上，可以組成一種微型計算機。自一九七四年開始，由美國仙童半導體公司首次開發(fā)出第一款單片機機型以后，單片機技術(shù)獲得高速發(fā)展，各種型號、各種性能的單片機呈現(xiàn)出多樣化的特點。直到如今，單片機的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：第一階段是在二十世紀七十年代，屬于單片機開發(fā)的初級階段，此時期最具有代表性的單片機是由因特爾公司開發(fā)的MCC-47型號。在這個時期制作的單片機技術(shù)采用的是傳統(tǒng)落后的制造手法。第二階段是二十世紀八十年代初期，是單片機開發(fā)的完善階段，以因特爾公司的MCC-50型號單片機為代表產(chǎn)品，此階段的單片機在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，進行全新的開發(fā)，使單片機的存儲空間增大。第三階段是二十世紀八十年代末，屬于單片機推陳出新階段，此階段首次推出了專用單片機技術(shù)。第四階段是在二十世紀九十年代初到如今，是單片機全面提升的階段。此階段的單片機開發(fā)出可以適合多種領(lǐng)域運行的型號，特性在于運算速度超快。單片機的特點使它成為了應(yīng)用非常廣闊的電子技術(shù)產(chǎn)品，對各領(lǐng)域的技術(shù)改良起到了極大的作用。

伴隨傳感技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，玩具電動車也逐漸走向智能化。智能電動車的系統(tǒng)包含了多種學科、多種領(lǐng)域的知識，它的系統(tǒng)已經(jīng)成為了綜合性的系統(tǒng)，控制方式也發(fā)生了極大的變化，包含了單片機控制、光學感應(yīng)控制、語言控制等多種方式，為玩具電動車的操控帶來了自動化的發(fā)展。

2智能玩具電動車電路設(shè)計

2.1主控制電路設(shè)計

使用高性能的單片機，具有的主要優(yōu)勢在于可以進行非易失性存儲數(shù)據(jù)功能，它的主要指令控制可以和多種系統(tǒng)兼容。將玩具電動車的移動性能轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)存入單片機存儲器中，由于單片機中具有ROM和ECROM，可以構(gòu)造出最小的單片機系統(tǒng)。但是小型單片機系統(tǒng)只能控制較小的單元，主要原因是受到集成的影響。采用復位電路可以使電動車獲得連接電自動復位和按鍵手動復位，復位電路中的電阻等是為保證出現(xiàn)因線路故障造成的錯誤連接時可以通過機器運轉(zhuǎn)周期進行復位而制定的。在這個系統(tǒng)中的核心部位就是單片機，用它來實現(xiàn)控制，玩具電動車只需要手動開啟和復位，其他的一切操作由單片機進行監(jiān)測和運轉(zhuǎn)。

2.2信號監(jiān)測設(shè)計

檢測技術(shù)是自動化檢測和轉(zhuǎn)換技術(shù)的總稱。主要是通過檢測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，然后通過轉(zhuǎn)換技術(shù)進行運算的一種全新技術(shù)。檢測技術(shù)就好比人們的感覺系統(tǒng)，如果沒有檢測技術(shù)中的感應(yīng)器就好比人沒有感覺器官，這就無法達到自動化功能，也不能實現(xiàn)智能操作。玩具電動車的信號檢測電路技術(shù)主要來源于對檢測技術(shù)的使用，玩具電動車在實現(xiàn)自動化行駛時，是離不開感應(yīng)裝置的。

2.3驅(qū)動電路設(shè)計

電板驅(qū)動一般是采用H式驅(qū)動電路，通過單片機信號傳輸性能將指令傳送到電板驅(qū)動中，得以控制玩具電動車的速度。一般的驅(qū)動電路采用的都是四項六線式，以C597驅(qū)動芯片進行驅(qū)動，讓單片機通過I/O接口像C597芯片發(fā)送控制信號，從而實現(xiàn)玩具電動車的智能化。

3控制軟件的設(shè)計

3.1軟件的結(jié)構(gòu)

軟件控制具有兩種類型：數(shù)據(jù)運算和遠程控制。數(shù)據(jù)運算具有標準制度的采集和計算等。而遠程控制主要是通過核心系統(tǒng)單片機對數(shù)據(jù)進行分析，從而指示玩具電動車的運作。在進行控制軟件設(shè)計時，會將控制劃分出多項小控制模塊。小控制模塊是為了達到一定程度而獨立的小程序區(qū)間。此系統(tǒng)是由主程序、避障程序、顯示程序等多個程序構(gòu)成。此控制系統(tǒng)的設(shè)計主要獲得的性能是：可以使玩具電動車在無障礙時能進行自動運行，在玩具電動車遇到阻礙時可以根據(jù)阻礙控制電動車進行躲避操作，從而可以讓玩具電動車在遇到障礙時無人操作能順利行駛。

3.2避障程序

玩具電動車在行駛時，系統(tǒng)會通過檢測技術(shù)對前方進行實時掃描，由此來判定前方路徑情況，在無障礙時可以正常行駛，在有障礙時則玩具電動車停止運行，向其他方向轉(zhuǎn)換，以達到避開障礙繼續(xù)行駛的目的。在運行調(diào)整方面，可以通過語音來控制玩具電動車的操作。

4結(jié)語

本文對玩具電動車自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了闡述，使玩具電動車可以達到智能化。利用多種電路的運轉(zhuǎn)，將玩具電動車在行駛時采集到的數(shù)據(jù)輸送到電動車核心系統(tǒng)——單片機中，再由單片機對收集到的數(shù)據(jù)進行分析和運算，然后將運算的結(jié)果傳送到電動車的其他硬件操控裝置，達到電動車不必手動操控也能實現(xiàn)自動行駛、自動躲避等智能化和自動化功能。

參考文獻

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