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 ：16717597 (2012)061004302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 _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 11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 。12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 向前行进 ，对小车后退 及转弯 的时间进行合 理的设置 ，便可 以很好 的实现小车 的避障功能 ， 因此本 设计采用 上述 方案进行避障 13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 。 14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LG91l0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 15 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15V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p35、p36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 p37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，2009，25(7) f2150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， 201125(5) f41姬红旭 ，基 于STC89C52单片机 智