1、智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告組員：指導(dǎo)老師：專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班級(jí)：班學(xué)院智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告摘要:本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)小系統(tǒng)作為控制與檢測(cè)的核心，用 L298N為主控芯片組成的驅(qū)動(dòng)模塊作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用主控芯片為 ST188組成的反射式紅外傳感器進(jìn)行尋黑線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能小車的 循跡功能。用超聲波進(jìn)行測(cè)距、避障，并用一個(gè)液晶進(jìn)行測(cè)距顯示， 紅外無線遙控實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的無線控制。此設(shè)計(jì)是集循跡、避障、測(cè)距、 遙控于一體的智能小車。電路簡(jiǎn)單，性能可靠，是一款智能化，自 動(dòng)化的電子作品。關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)紅外傳感器ST188無線遙控智能化Abstract:Combining with SCM AT8

2、9C52 as the controlling core ， take the L298N as the de motor driver using a pair of reflective ST188 infrared transmitting and receiving tubes to detect obstructions and black lines. Then the realization of intelligent vehicle tracking function. Ultrasonic range obstacle avoidance, And a liquid cry

3、stal display rangeInfraredwireless remote control to a small wirelesscontrol.This design is a set of tracking,obstacleavoidance, ranging remote control in one of the smart car. Simple circuit, reliable performance is an intelligent, automated electronic work一、各個(gè)模塊選擇方案41.1車體的選擇 41.2控制器模塊的選擇方案 41.3驅(qū)動(dòng)模

4、塊的選擇方案 41.4避障模塊的選擇方案 51.5循跡模塊的選擇方案 51.6電源模塊的選擇方案 61.7紅外無線遙控的方案選擇 71.8總體設(shè)計(jì)的方案選擇7二、系統(tǒng)軟、硬件方案設(shè)計(jì) 72.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 72.2超聲波避障電路的設(shè)計(jì) 92.3紅外循跡電路的設(shè)計(jì) 122.4無線控制模塊的電路設(shè)計(jì) 152.5總體電路設(shè)計(jì) 16三、系統(tǒng)功能測(cè)試 173.1驅(qū)動(dòng)模塊的功能測(cè)試 173.2避障模塊的功能測(cè)試 173.3循跡模塊的功能測(cè)試 183.4紅外無線控制模塊的功能測(cè)試 .18四、項(xiàng)目總18五、附錄19-、各個(gè)模塊選擇方案1.1車體的選擇方案一：選用四輪四驅(qū)的車體。四輪四驅(qū)車速較快，但車體

5、太大，過于笨重。四個(gè)驅(qū)動(dòng)需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路模塊，它的電路復(fù) 雜，耗電量大，編寫程序也相對(duì)困難。方案二：選用三輪兩驅(qū)的車體。三輪兩驅(qū)采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一 個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊。前輪是一個(gè)萬向輪進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，調(diào)整方向，后輪進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)車體。此方案電路簡(jiǎn)單，功耗小，小車靈活且費(fèi)用低。綜上所述我們選擇方案二。1.2控制器模塊的選擇方案我們?cè)谥皩W(xué)習(xí)與應(yīng)用的都是由主控芯片AT89C52組成的單片機(jī)小系統(tǒng)，AT89C52單片機(jī)小系統(tǒng)由單片機(jī)和一些 基本的外圍電路所組成的的一個(gè)可以工作的單片機(jī)小系統(tǒng)，它包括了單片機(jī)、電源、晶振電路和復(fù)位電路。它是一款低功耗、 高性能CMOS位單片機(jī)。它有4組8位并行I/O端口、3個(gè)16 位定時(shí)

6、器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙工串行口、片內(nèi)振蕩器和復(fù)位電 路。它功能齊全，簡(jiǎn)單易操作，且性價(jià)比高。所以我們選擇此 款單片機(jī)小系統(tǒng)作為智能小車的主要控制器。1.3驅(qū)動(dòng)模塊的選擇方案方案一：使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)。L298N是一個(gè)具有高 電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，輸出電壓最高可達(dá) 50V,可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的10 口連接來進(jìn)行控制，而且?guī)в惺鼓芏耍奖?PWM調(diào)速。L298N芯片可以驅(qū) 動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，正好符合我們小車 的驅(qū)動(dòng)要求。此方案電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用比較方便。方案二：使用獨(dú)立的邏輯器件搭建驅(qū)動(dòng)模塊。 此方案費(fèi)用低, 但相對(duì)麻煩且性能不穩(wěn)

7、定，容易在硬件上出現(xiàn)故障。綜上所述，我們選擇方案一。1.4避障模塊的選擇方案方案一：采用紅外避障：紅外傳感器可以實(shí)現(xiàn)小車的避障， 并且價(jià)格便宜。但是紅外傳感器只能通過調(diào)整硬件來改變靈敏 度，并且無法量化，所以，判斷障礙物效果較差，無法使小車高 準(zhǔn)確度的運(yùn)行。方案二：采用超聲波避障：利用超聲波傳感器，根據(jù)時(shí)間差 可以精確的測(cè)量前方障礙物的距離，精度高，價(jià)格合理。可以通 過調(diào)整軟件算法，改變小車的避障精度。并且可以控制小車與前 方障礙物的距離大小來使小車做出反應(yīng)，智能化高。綜合比較得：方案二更加智能化，精確度高，更加符合當(dāng)前的實(shí)際。所以采用方案二。1.5循跡模塊的選擇方案方案一：采用發(fā)光二極管和光

8、敏電阻檢測(cè)黑線， 但這種方案易受 到外界光源的干擾，有時(shí)可能檢測(cè)不到黑線。這種方案性能不穩(wěn)定， 所以不采用。方案二：采用反射式紅外發(fā)射接收管 ST18 &由于采用帶有交流 分量的調(diào)制信號(hào)，則可大幅度減少外界的干擾；此外紅外發(fā)射接收管 的工作電流取決于平均電流，如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào)，在平均 電流不變的情況下，瞬時(shí)電流很大（50100mA，則大大提高了信 噪比。此種測(cè)試方案反應(yīng)速度大約在 5us，反應(yīng)快，符合我們?cè)O(shè)計(jì)要 求。綜上所述，我們選擇方案二。1.6電源模塊的選擇方案方案一：采用交流電經(jīng)直流穩(wěn)壓處理后供電：采用交流電提供直流穩(wěn)壓電源，電流驅(qū)動(dòng)能力及電壓穩(wěn)定性最好， 且負(fù)載對(duì)電源

9、影響 也最小。但由于需要電線對(duì)小車供電，極大影響了壁障小車行動(dòng)的靈 活性及地形的適應(yīng)能力。而且壁障小車極易把拖在地上的電線識(shí)別為 障礙物，人為增加了不必要的障礙。故我們放棄了這一方案。方案二：采用干電池組進(jìn)行供電：采用四節(jié)干電池降壓至5V 后給單片機(jī)及其他邏輯單元供電，另取六節(jié)干電池為電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電。 這樣電機(jī)啟動(dòng)及制動(dòng)時(shí)的短暫電壓干擾不會(huì)影響到邏輯單元和單片 機(jī)的工作。干電池用電池盒封裝，體積和重量較小，使用方便。綜上所述，我們選擇方案二。1.7紅外無線遙控的方案選擇在無線控制的選擇上我們的智能小車采用的是紅外無線控制， 紅外無線控制可以再和其它同樣具備紅外接口的設(shè)備間進(jìn)行信息交 流，紅外接口

10、可以省去下載或其它信息交流所發(fā)生的費(fèi)用，操作起來方便簡(jiǎn)單易懂，而且紅外需要對(duì)接才能傳輸信息，安全性較強(qiáng)。綜上 所述我們選擇了紅外無線遙控（SC2272。1.8總體設(shè)計(jì)的方案選擇在此智能小車設(shè)計(jì)中，我們使用的是三輪兩驅(qū)的小車車體，用干 電池組對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，采用 AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，采用 L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的芯片，使用ST188的反射式紅外發(fā)射接收管作 為循跡芯片，使用超聲波進(jìn)行避障，測(cè)距，然后用一個(gè)1602液晶進(jìn)行測(cè)距顯示。二、系統(tǒng)軟、硬件方案設(shè)計(jì)2.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)1）L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)PCB板圖2 ) L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖啓卜例丁CAPA B43) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模

11、塊原理 、主要芯片：L298N光電耦合器 、工作電壓：控制信號(hào)直流 4.55.5V;驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓530V 、可驅(qū)動(dòng)直流（530V之間電壓的電機(jī)） 、最大輸出電流2A （瞬間峰值電流3A） 、最大輸出功率25W 、特點(diǎn)：1、具有信號(hào)指示2、轉(zhuǎn)速可調(diào)3、抗干擾能力強(qiáng)4、具有續(xù)流保護(hù)5、可單獨(dú)控制兩臺(tái)直流電機(jī)6、可單獨(dú)控制一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)7、PWM脈寬平滑調(diào)速（可使用PWM信號(hào)對(duì)直流電機(jī)調(diào)速）8、可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)9、米用光電隔離、L298N邏輯功能表:左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)右電機(jī)智能小車運(yùn)行狀態(tài)IN1IN2IN3IN4正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前進(jìn)1010正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1：001正轉(zhuǎn)停以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn)1011停正轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)111

12、0反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)0101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退2.2超聲波避障電路的設(shè)計(jì)1）超聲波介紹1、典型工作用電壓：5V。2、超小靜態(tài)工作電流：小于2mA3、感應(yīng)角度：不大于15度。4、探測(cè)距離：2cm-400cm5、高精度：可達(dá)0.3cm。6、盲區(qū)（2cn）超近。7、完全謙容GH-311防盜模塊。8帶金屬USB外殼，堅(jiān)固耐用。2）接口定義：Vcc、Trig （控制端）、Echo （接收端）、 Gnd本產(chǎn)品使用方法：控制口發(fā)一個(gè)10US以上的高電平，就可 以在接收口等待高電平輸出.一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí)， 當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間,方可算出距離.如此不斷的周

13、期測(cè)，就可以達(dá)到你移動(dòng)測(cè)量的值了。3）超聲波時(shí)序圖曲 TTL模坎內(nèi)部回隔電平輸出口柿刃囲需曲比例4）超聲波避障模塊工作原理： 采用10觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)； 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； 有信號(hào)返回，通過I0輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就 是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間； 超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間.測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*聲速（340M/S）/2;5）超聲波模塊程序流程圖：2.3紅外循跡電路的設(shè)計(jì)1) ST188傳感器介紹3口口 口口/h sli sh sl一、特點(diǎn)1 .采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。2. 檢測(cè)距離可調(diào)整范圍大

14、，4-13mm可用。3. 采用非接觸檢測(cè)方式。二、應(yīng)用范圍1. IC卡電度表脈沖數(shù)據(jù)采樣。2 .集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。3 .傳真機(jī)紙張檢測(cè)。4 .與本公司的方向判別電路 ST288A結(jié)合使用可判別被測(cè)物的運(yùn)動(dòng)方向及正反轉(zhuǎn)速測(cè)量、行程測(cè)量等。三、極限參數(shù)（Ta=25C）項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位輸正向電流IF50mA反向電壓Vr6V入耗散功率P75mW集-射電壓Vceo25V輸出射-集電壓Veco6V集電極功耗Pc50mW工作溫度Topr-20 s 65C儲(chǔ)存溫度Tstg-30 s 75c2）循跡模塊工作原理我們采用的是ST188作為紅外檢測(cè)傳感器這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走， 由于黑線和白色

15、地板對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到得反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”。通常采用的方法是紅外探測(cè)法在黑線檢測(cè)的測(cè)試中。若檢測(cè)到白色區(qū)域，發(fā)射管發(fā)射的紅外線沒有反射到接收管，測(cè)量接收管的電壓大約為4.8V，若檢測(cè)到黑色區(qū)域，接收管接收到發(fā)射管發(fā)射的紅外線，電阻發(fā)生變化所分得的電壓也隨之變化，測(cè)得接收管的電壓大約為0.5V。C0N7J2R100*1it ill1reiijCOMPONENT 1COMPONENT 243tl_t4 HEADER0_4C4 HEADER0COMPONENT 34 HEADER3) ST188循跡模塊的電路原理圖4) 循跡工作原理簡(jiǎn)化圖:5）循跡流程圖2.4無線控制模塊的

16、電路設(shè)計(jì)1）接收板主要參數(shù):工作頻率：315M工作電壓：DC5V工作電流:< 3mA(5.0VDC)編碼芯片：SC2272遙控距離:2050米以上（開闊地）2 ）接收模塊的七個(gè)引腳（D3 D2 D1、D0 GND VT、VCC說明:VCC為DC5V的供電端，GND接地端。 VT端為解碼有效輸出端，只要發(fā)射器的數(shù)據(jù)碼有輸出，VT都能同步輸出高電平。 D3 D2 D1、DO是2272解碼芯片的四位數(shù)據(jù)輸出端，有 信號(hào)時(shí)能輸出5V左右的高電平，驅(qū)動(dòng)電流約 2mA與發(fā) 射器的四位數(shù)據(jù)碼輸出一一對(duì)應(yīng)。2.5總體電路設(shè)計(jì)1）智能小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖智能小車控制系統(tǒng)由穩(wěn)壓電源模塊、主控芯片模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng) 模

17、塊和傳感器模塊、無線控制模塊等部分組成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 下：2）智能小車實(shí)體圖二、系統(tǒng)功能測(cè)試3.1驅(qū)動(dòng)模塊的功能測(cè)試在調(diào)試驅(qū)動(dòng)模塊的過程中，我們首先要搞清楚驅(qū)動(dòng)模塊的工 作原理和跟51單片機(jī)的連線。在書寫程序的過程中我們要明確的 知道驅(qū)動(dòng)模塊的主要芯片L298N的邏輯功能表。驅(qū)動(dòng)模塊在通電以 后車輪能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)則證明驅(qū)動(dòng)模塊的功能測(cè)試已成功。3.2避障模塊的功能測(cè)試避障功能使用的是HC-SR0 4超聲波模塊，HC-SR0 4超 聲波模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。我們將兩個(gè)超聲 波電路分別安放在智能小車車頭兩邊， 輸入程序進(jìn)行測(cè)試調(diào)整，開 始由于車速太快，小車反應(yīng)不夠靈敏，不能夠?qū)?/p>

18、現(xiàn)避障功能，通過 不斷的程序修改及電流電壓的控制，智能小車最終能夠正常實(shí)現(xiàn)避 障功能。3.3循跡模塊的功能測(cè)試循跡功能的實(shí)現(xiàn)我們以前采用的是以 ST188為主要芯片的循 跡模塊，經(jīng)過我們?nèi)齻€(gè)星期的辛苦調(diào)試，發(fā)現(xiàn)ST188芯片出現(xiàn)了問 題，我們替換了循跡模塊采用了 TCRT5OO0勺循跡模塊，經(jīng)過重新 的編程調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了小車的循跡功能。3.4紅外無線控制模塊的功能測(cè)試紅外無線控制我們采用主要芯片是 SC2262在紅外無線控制模 塊中我們花費(fèi)的精力相對(duì)較少，因?yàn)樵谫?gòu)買此模塊的時(shí)候，買的就已 經(jīng)是半成品了，按照我們查找的資料把線連接好即可，再把程序輸入 到單片機(jī)中，小車就能通過無線控制來進(jìn)行行走

19、的方向（向前、向后、 向左、向右）。四、項(xiàng)目總結(jié)此次項(xiàng)目的完成是我們四個(gè)人團(tuán)結(jié)努力的結(jié)果及指導(dǎo)老師 趙老師的辛苦指導(dǎo)。完成此次項(xiàng)目的過程中我們小組也遇到了很 多困難，但是面對(duì)困難的時(shí)候，我們小組選擇的不是逃避而是積極的面對(duì)去克服困難，然而遇到困難選擇一個(gè)好的開始必然會(huì)帶來好的結(jié)果在經(jīng)歷了十五個(gè)周的學(xué)習(xí)和制作，終于完成了智能小車的驅(qū)動(dòng)、避障、循跡、無線控制四大功能。在我們?yōu)榇舜雾?xiàng)目的成功感到高興的同時(shí)，我們小組也適時(shí)的總結(jié)了通過此次項(xiàng)目的學(xué)習(xí)得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。通過此次項(xiàng)目的學(xué)習(xí)提高了我們自主學(xué)習(xí)的能力、動(dòng)手操作的能力和團(tuán)結(jié)合作的能 力。遇到問題時(shí)我們小組也會(huì)產(chǎn)生分歧， 通過此次的學(xué)習(xí)我們了解 到

20、在一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作的過程中溝通是解決分歧的最好辦法。一個(gè)團(tuán)隊(duì)制作一個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候是需要每個(gè)成員的團(tuán)結(jié)、配合和努力。通過我們小組在十五個(gè)周的辛苦學(xué)習(xí)制作后， 雖然我們沒有達(dá) 到我們小組剛開始期望的目標(biāo)，但是通過我們的努力還是完成了最 主要的功能實(shí)現(xiàn)（驅(qū)動(dòng)、避障、循跡、無線控制），我們小組為此 次項(xiàng)目的成功感到自豪高興，最主要的還是要感謝我們的指導(dǎo)老師 趙老師的辛苦指導(dǎo)。五、附錄5.1參考的書籍： 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（C語言版）郭志勇著 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)周良權(quán)、傅恩錫、李世馨著 電子線路CAD實(shí)用教程（第三版） 潘永雄、沙河著 C程序設(shè)計(jì)（第四版） 譚浩強(qiáng)著5.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序#in clude&

21、lt;reg52.h>sbit in仁P1A0; /電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出控制管腳配置sbit i n2=P"l；sbit i n3=P"2;sbit i n4=P1A3;un sig ned char i,j,k;void delay(k)/定義延時(shí)函數(shù) delay (k)for(i=k;i>0;i-)for(j=0;j<255;j+);void mai n()while(1)delay (30);in 1=1,i n2=0,i n3=1,i n4=0; /控制小車前進(jìn)動(dòng)作delay(30);in 1=0,i n2=1,i n3=0,i n4=1; /控制小車后退

22、動(dòng)作delay(30);in 1=1,i n2=0;/控制小車右轉(zhuǎn)in 3=1,i n4=0;/控制小車左轉(zhuǎn) 5.3超聲波避障模塊的程序/ 超聲波模塊1void SRF06_1(void)un sig ned int j=4000;TH0=0x00;TL0=0x00;TR0=0;TRIG 仁1;for(i=0;i<100;i+)_nop_(); /大于 10usTRIG仁0;/ 啟動(dòng)模塊while(ECHO 仁=0&&j!=0)j-; /等待發(fā)射TR0=1;while(ECHO1=1 && TH0<=150);TR0=0;Distance1=(TH0

23、*256+TL0)*36.89)/2000;單位 cm/ 超聲波模塊2hhGGGGGGvoid SRF06_2(void)un sig ned int j=4000;THO=OxOO;TLO=OxOO;TR0=0;TRIG2=1;for(i=0;i<100;i+)_no p_(); /大于 10usTRIG2=0 /啟動(dòng)模塊while(ECHO2=0&&j!=O)j-;/等待發(fā)射TR0=1;while(ECHO2=1 &&TH0<=150);TR0=0;Distance2=(TH0*256+TL0)*36.89)/2000;單位 cm5.4循跡模塊程

24、序#in clude<reg52.h>#defi ne uint un sig ned int#defi ne uchar un sig ned charsbit P10=P1A0;sbit P1 仁P1A1;sbit P12=P1A2;sbit P13=P1A3;sbit P14=P2A0;/尋跡左sbit P16=P2A1;尋跡中sbit P17=P2A3;尋跡右void fun 1()P1 仁0;P12=1;P13=0;前void fun 2()P10=1;P1 仁0;P12=1;P13=1;/ 右void fun 3()P10=1;P11=1;P12=1;P13=0;/ 左

25、void fun 4()P10=1;P11=1;P12=1;P13=1;/ 停void mai n()while(1)if( (P14=0&&P16=0&&P17=0)|(P14=1 &&P16=0&&P17=1)fun 1();elseif( (P14=1 &&P16=0&&P17=0)|(P14=1 &&P16=0&&P17=0)|(P14=1 &&P16=1 &&P17= =0)fun 2();elseif( (P14=0&&P16=1 &&P17=1)|(P14=0&&P16=1 &&P17=1)|(P14=0&&P16=0&&P17= =1)fun 3();/ else if( (P14=1 &&P16=1 &&P17=1)/fun 4();/* else fun 1();