基于单片机多功能智能小车设计

基于单片机多功能智能小车设计

【摘要】该多功能智能小车利用51系列单片机STC89C52RC为主控芯片，采用超声波和红外光电传感器对障碍物的识别。采用步进电机对车的转向进行控制等，实现左转、右转、前进、后退、自动规避、检测温湿度等的功能。

【关键词】智能小车；51单片机

引言

智能小车作为轮式机器人的一个重要分支，随着机器人研究的深入受到越来越多人的关注。国内很多高校和研究院所在机器人小车项目上都取得了成绩，也有很多家公司在开发和研制教学及比赛用机器人小车。[1]本设计以利用51系列单片机STC89C52为主控芯片，采用超声波和红外光电传感器进行障碍物的识别与测距定位。采用步进电机对车的转向进行控制等，实现左转、右转、前进、后退、自动规避、检测温度、湿度等多种功能。

一、系统总体设计

系统总体方框图1所示。[2]总体设计控制电路板以STC89C52RC为控制核心；循迹模块可以沿白底黑线或者黑底白线智能前进；电机驱动、超声波和红外可以按照设定程序智能地实现左转、右转、前进、后退、自动规避、检测温湿

度等的功能；整个过程由电源供电；小车底盘部件包括了底盘本体、电池盒、左右轮子和尾轮等部件。选用三轮结构车体，车体前方两侧为驱动轮，后方中心装有尾轮，起支撑作用，这样可以保证小车能够灵活循迹。[2]整个设计在保证实现其功能的基础上，尽可能多的降低系统花销。

二、系统硬件

1.循迹模块。

通过对I＼O端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成循迹。本智能小车采用红外循迹模块，通过调节电位器来改变传感器的灵敏度，智能识别小车行走的白色地面上黑线。当小车的一边下方的红外对管放在黑线上，LED 灯就会变黑，反之，LED变亮，也就是说，如果小车左侧LCD 灯亮，右侧lCD灯不亮，则说明小车左转，如果右侧lCD灯亮，左侧LCD灯不亮，则说明小车右转，如果左侧右侧LCD 灯都亮，则说明小车前进。电路图如图2所示。这样我们就可以很方便的根据小车是否沿着黑线行驶来判定小车的运动状态。

2.电机驱动模块。

由电机的正转和反转由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避开边沿等基本动作。L293D是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片。该芯片采用16脚封装。主要特点是：工作电压

高，最高工作电压可达36V；输出电流大，瞬间峰值电流可达2A，持续工作电流为1A。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和继电器线圈等感性负载；该芯片可以驱动两台直流电机。

3.超声波模块。

在小车前进的时候会通过超声波不断地进行测距，如果手离小车的距离小于10厘米，小车就会后退，如果手离小车的距离大于15厘米，小车就会前进；如果手里小车的距离大于10厘米而小于15厘米，小车就会停止。从而，小车会智能识别手的距离来相应做出动作。

4.红外避障模块。

本小车采用两路红外避障模块，智能识别左前方和右前方的障碍，通过调节电位器来改变传感器的灵敏度，当前方没有障碍物时，左前方和右前方对应的位置的LED灯会亮。当左前方有障碍物时，左前方的LED灯会熄灭，小车暂停一会儿，后退一点，右转弯。当右前方有障碍物时，右前方的LED等会熄灭，小车暂停一会儿，后退一点，左转弯，当正前方有障碍时一点，左转弯，自主避开障碍物，从而实现智能避障。

5.温湿度模块。

该模块采用DHT11传感器，它是一个含有已校准标准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用专用的数字模块采集

技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和长期稳定性。该传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与高性能8位单片机STC89C52RC连接。该传感器已在极为精确的湿度校验室中进行校准，单线制串行接口，比较适合在智能小车上应用。该传感器温度测量范围在0度～50度，温度测量误差在2度左右。湿度测量范围在20%～95%，湿度测量误差在5%左右。

6.红外遥控模块。

本智能小车配套的遥控器上每一个按键都对应一个数

据码。遥控器上的按键很多，根据小车运动的需要，选择其中的五个按键来控制小车的巡航动作（前进、后退、左转、右转、停止）。比方说我们想让小车左转，按下按键后小车左转后会继续向前走。这样就实现了使用遥控器来控制小车的运动情况。

7.电源模块。

两节干电池或者直接插到电源上供电。这里就不多赘述了，但需要注意的是小车在不用时要去除电池，这样对小车，对电池都有安全保障。

了解了这几个模块后，我们就可以用底盘本体、单片机，电机、电池盒、万向轮、左右轮子和尾轮等材料组装小车了。

三、系统软件

对于微机控制系统而言，在设计过程中硬件系统只是其

中一部分，软件系统的设计是另外举足轻重的一部分，它的主要内容就是如何根据每个生产对象的实际需要设计出应

用程序。[3]必须要有：CH340驱动，是一种黑色的连接线驱动即usb转rs232驱动；KeilC51，是美国Keil Software公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统；烧录工具STC-ISP-V4.83，用于往单片机内烧写程序。当然，为了方便设计还可以使用其他一些软件。

四、结束语

该智能小车以单片机为核心，采用以上多种模块成功实现左转、右转、前进、后退、自动规避、检测温度、湿度等多种功能。在设计制作完成后着重对数据的精度进行测试，该系统控制下的小车具有很好的识别能力，可靠，稳定，并且易于功能进一步扩展完善。

参考文献：

[1] 王琰，郭燕.基于C51单片机的智能循迹小车设计与实现[J].机电一体化，2013：72-76.

[2] 史洪宇.基于单片机的多功能智能小车的设计[[J].仪表技术，2010（12）：16-18.

[3] 叶伟慧.80C51单片机智能小车设计分析[J].计算机光盘软件与应用，2012（7）：182-183.