新型智能小車的設(shè)計(jì)研究

劉德華　張丹慧

【摘 要】采用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款的簡(jiǎn)易智能小車。該智能小車采用金屬感應(yīng)器TL-Q5MC來檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，從而把反饋到的信號(hào)送單片機(jī)，使單片機(jī)按照預(yù)定的工作模式控制小車在各區(qū)域按預(yù)定的速度行駛。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)，但具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能。

【關(guān)鍵詞】智能車；AT89S52；單片機(jī)；金屬感應(yīng)器

0 引言

智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是未來的發(fā)展方向，可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等多種用途。智能車就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本文著重對(duì)智能小車的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。采用具有高穩(wěn)定性的AT89S52單片機(jī)為控制核心，用金屬感應(yīng)器TL-Q5MC作為檢測(cè)元件來檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，采用霍爾元件A44E檢測(cè)小車行駛速度；采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示小車行駛的時(shí)間，小車停止行駛后，輪流顯示小車行駛時(shí)間、行駛距離、平均速度以及各速度區(qū)行駛的時(shí)間。

1 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

1.1 路面檢測(cè)模塊

應(yīng)用一個(gè)金屬感應(yīng)器，安裝在車盤下，離地略小于或約四毫米。當(dāng)金屬傳感器檢測(cè)到鐵片時(shí)將對(duì)單片機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)，單片機(jī)運(yùn)行中斷，改變輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓占空比來控制小車的速度。

1.2 LCD顯示模塊

采用1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。為節(jié)約電源，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制。

1.3 測(cè)速模塊

通過霍爾元件感應(yīng)磁鐵來產(chǎn)生脈沖（當(dāng)霍爾元件在離磁場(chǎng)較近時(shí)輸出會(huì)是高電平，其它時(shí)候是低電平），一個(gè)車輪均勻放四個(gè)小磁鐵，計(jì)算一秒所得的脈沖數(shù)，從而計(jì)算出一秒小車輪子轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，再測(cè)量出小車車輪周長(zhǎng)即可計(jì)算出小車當(dāng)前速度，累加可得到當(dāng)前路程。

1.4 控速模塊

考慮到元器件的缺少以及所用的電路的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路原理圖和小車自帶的電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖一樣，所以暫時(shí)使用小車自帶的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。

1.5 復(fù)位電路模塊

此款智能智能小車用到的I/O口：小車速度的變換采用RD0、RD1控制，RD2～RD6用于紅外傳感器的輸入，小車的開關(guān)按鈕為RD7，RC0～RC5用于電動(dòng)機(jī)的使能和方向控制，RB0～RB2用于串行工作方式的LCD顯示（SMG12864ZK），RB3～RB4用于測(cè)速單元的輸入。單片機(jī)的復(fù)位電路通過手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

1.6 模式選擇模塊

模式選擇模塊通過一個(gè)74LS00與非門和兩個(gè)不帶鎖按鈕來控制單片機(jī)單片機(jī)的兩個(gè)中斷口，從而按動(dòng)按鈕來選擇小車走動(dòng)的路型、來選擇小車的速度是快速、中速、慢速；走完路程小車停止后還可以通過按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時(shí)間、走過各段路程的時(shí)間、平均速度、總路程等。

小車走動(dòng)的模式選擇有：

（1）直線型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，能穩(wěn)定的走完全程。之后按順序循環(huán)不斷的顯示走完全程所用的時(shí)間、走完高速區(qū)所用的時(shí)間和走完低速區(qū)所用的時(shí)間這三個(gè)時(shí)間；或者可以通過兩個(gè)按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內(nèi)容如平均速度、全程距離以及那三個(gè)時(shí)間。

（2）S型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的發(fā)揮部分的要求，小車能自動(dòng)的感應(yīng)到在前面或在后面鐵片，即第一次轉(zhuǎn)彎后若感應(yīng)到的是錯(cuò)誤的方向，則小車會(huì)后退自動(dòng)調(diào)整方向，沿著S型的鐵片走。當(dāng)走完S型鐵片后的一定時(shí)間里，小車自動(dòng)停止。之后自動(dòng)進(jìn)入菜單由我們自己選擇要看的內(nèi)容時(shí)間、平均速度和所走的距離。

（3）自動(dòng)型：小車先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起點(diǎn)，再調(diào)整速度在一定的時(shí)間內(nèi)走完全程。走完后LCD顯示的內(nèi)容與直線型顯示的內(nèi)容一樣。

2 結(jié)論

以AT89S52單片機(jī)作為核心部件，該智能小車采用金屬感應(yīng)器TL-Q5MC來檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，從而把反饋到的信號(hào)送單片機(jī)，通過各種方案的討論及嘗試，最后智能小車可以實(shí)現(xiàn)：

（1）自動(dòng)避開障礙物，找到合適的路徑；

（2）自動(dòng)識(shí)別路線狀況，并根據(jù)實(shí)時(shí)狀況快速做出判斷；

（3）自動(dòng)顯示所要求的時(shí)間；

（4）自動(dòng)尋線前進(jìn)，能智能檢測(cè)、撿起、放下鐵片；

（5）行駛到規(guī)定的地點(diǎn)自動(dòng)停止并顯示結(jié)束。

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[責(zé)任編輯：王楠]