【正文】 基于單片機(jī)技術(shù)的智能小車(chē)一、 設(shè)計(jì)目的 通過(guò)本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)良好的創(chuàng)新意識(shí)，拓寬創(chuàng)新視野； 關(guān)注最新科技前沿，不斷更新自己的理論知識(shí)； 提高自己查閱專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)論文的能力，并從中汲取所需要的知識(shí)，不斷充實(shí)自己的理論水平； 通過(guò)實(shí)踐提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力，在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論。二、設(shè)計(jì)要求可實(shí)現(xiàn)比較平穩(wěn)快速的尋跡功能；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的避障功能；內(nèi)置實(shí)時(shí)溫度顯示，且可以實(shí)現(xiàn)溫度值上下限報(bào)警；可進(jìn)行遠(yuǎn)程紅外遙控控制小車(chē)進(jìn)行左右前后行進(jìn)。三、功能原理總體功能概述智能尋跡小車(chē)采用現(xiàn)在較為流行的8位單片機(jī)作為系統(tǒng)大腦。以8051系列家族中的AT89S52為控制主芯片。40腳的DIP封裝使它擁有32個(gè)完全I(xiàn)O端口，通過(guò)對(duì)這些端口加以信號(hào)輸入電路，控制電路，執(zhí)行電路共同完成尋跡小車(chē)。，。由電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來(lái)完成小車(chē)的前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，遇障礙物繞行，避懸崖等基本動(dòng)作。在小車(chē)前進(jìn)時(shí)如果前方有障礙物，由紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外信號(hào)被反射給紅外接收管，主芯片通過(guò)內(nèi)部的代碼進(jìn)行小車(chē)的繞障礙物操作。 當(dāng)走到懸崖處時(shí)，此電平信號(hào)將通過(guò)相應(yīng)端口傳送入主芯片中，主芯片通過(guò)內(nèi)部代碼完成小車(chē)的避懸崖操作。在小車(chē)的左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，后退的過(guò)程。，檢測(cè)周?chē)鷾囟?，并通過(guò)接4位7段LED顯示器實(shí)時(shí)顯示。兩個(gè)按鍵以查詢(xún)/中斷兩種不同的方式來(lái)展現(xiàn)按鍵操作。你可以按下S1鍵來(lái)進(jìn)行機(jī)器的停止。再按下S2鍵來(lái)進(jìn)行小車(chē)的運(yùn)行。IR1為紅外遙控接收器，這就為小車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控創(chuàng)造了可能。，主芯片對(duì)其進(jìn)行解密后以不同的方式對(duì)小車(chē)進(jìn)行控制。 系統(tǒng)功能總體方框圖 軟件設(shè)計(jì)方框圖智能尋跡智能小車(chē)之所以能夠?qū)ほE，主要是由前方的兩對(duì)紅外發(fā)射與接收探頭來(lái)完成的。我們知道光有反色的特性，所以當(dāng)前方的紅外發(fā)射探頭發(fā)射出來(lái)的光線(xiàn)遇到物體時(shí)，就會(huì)形成發(fā)射的光線(xiàn)，而這個(gè)經(jīng)反射的紅外光線(xiàn)剛好被紅外接收探頭接收到。當(dāng)紅外接收探頭接收到信號(hào)后，再將信號(hào)送到單片機(jī)，由單片機(jī)內(nèi)部程序來(lái)控制小車(chē)的運(yùn)行情況。至于如何知道是黑線(xiàn)還是白線(xiàn)，是利用紅外光線(xiàn)的一個(gè)反射特性。但對(duì)于不同的物體反射特性是不一樣的，特別是對(duì)白色反光的物體，紅外光線(xiàn)的反射量將會(huì)少一點(diǎn)。而對(duì)于黑色不反光的物體，紅外反射量將會(huì)大量的減少，則可以利用這一特性來(lái)完成黑與白的判斷。通過(guò)電路的合理安裝，可以將這種接收到的紅外光線(xiàn)變化量轉(zhuǎn)換為電壓值傳送到單片機(jī)中。而單片機(jī)就可以進(jìn)行各種智能化的控制，完成黑線(xiàn)的尋跡功能。尋跡探頭：白色：紅色發(fā)射探頭（連續(xù)的發(fā)射紅外線(xiàn)）黑色：黑色接收探頭（接收反射回來(lái)的紅外光線(xiàn)） 紅外光線(xiàn)是通過(guò)電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的。用15K的電阻，并且在進(jìn)行尋跡時(shí)，將紅外接收探頭用黑色的套管套住，以免多余的光線(xiàn)進(jìn)入，影響程序的正常判斷。如果需要對(duì)紅外采集信號(hào)的靈敏度進(jìn)行調(diào)整，可以將紅外發(fā)射與接收的距離進(jìn)行與地面距離的調(diào)整。另一種方法可以將那個(gè)用于紅外接收探頭的15K電阻進(jìn)行調(diào)整，以使靈敏度適合自己的需求。在進(jìn)行實(shí)際的智能尋跡時(shí)，第一次使用時(shí)，先將其他的軟件功能關(guān)閉，只留尋跡功能來(lái)進(jìn)行測(cè)試，完畢后在添加更多功能到尋跡框架中。來(lái)發(fā)揮它更多的功能。在尋跡功能不能很好完成時(shí)，應(yīng)考慮到太陽(yáng)光線(xiàn)或其他多余光線(xiàn)的影響。經(jīng)過(guò)測(cè)試可知，在光線(xiàn)較暗的室內(nèi)測(cè)試效果較好。 溫度傳感器 為單總線(xiàn)傳感器，在本設(shè)計(jì)中，用接溫度傳感器，將檢測(cè)得到的、已經(jīng)在內(nèi)部進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的數(shù)字量直接送入單片機(jī)。1）工作原理及應(yīng)用 的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。共有2種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放ID 編碼，其前 8 位是單線(xiàn)系列編碼（ 的編碼是19H） ，后面48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后 8位是以上 56的位的 CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶(hù)更改。共 64 位 ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， 共9 個(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8 位。第2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4 個(gè)字節(jié)是用戶(hù) EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶(hù)第 3 個(gè) EEPROM的鏡像。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶(hù)得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第 9 個(gè)字節(jié)為前 8個(gè)字節(jié)的 CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，共3位EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶(hù)操作。溫度傳感器 紅外避障紅外探測(cè)避障是根據(jù)反射發(fā)出特定頻率的紅外線(xiàn)確定物體距離的，具體測(cè)量過(guò)程是這樣的，在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先調(diào)節(jié)距離旋鈕使其探測(cè)距離達(dá)到所用超聲波探測(cè)器的盲區(qū)最大值，用程序控制探頭發(fā)射信號(hào)，然后捕捉反射信號(hào)，若無(wú)反射信號(hào)說(shuō)明無(wú)障礙，如有反射信號(hào)說(shuō)明有障礙，信號(hào)從上拉電阻的OC門(mén)取出。，主芯片通過(guò)內(nèi)部的程序，驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行小車(chē)的繞障礙物操作防撞紅外探頭 正前方的一對(duì)紅外發(fā)射與接收探頭，可以良好的完成前方是否有障礙物的判斷，當(dāng)前方無(wú)障礙物時(shí)沒(méi)有紅外光線(xiàn)被反射，小車(chē)按原來(lái)線(xiàn)路行走。當(dāng)紅外線(xiàn)光線(xiàn)發(fā)射時(shí)，小車(chē)會(huì)根據(jù)內(nèi)部智能程序是實(shí)現(xiàn)不同的功能紅外遙控在本設(shè)計(jì)中，使用紅外接收器，且與端口連接。特性有： 小型設(shè)計(jì)； 內(nèi)置專(zhuān)用；紅外遙控 寬角度及長(zhǎng)距離接收； 抗干擾能力強(qiáng)； 能抵御環(huán)境光線(xiàn)干擾； 低電壓工作；通過(guò)遙控器遠(yuǎn)程發(fā)射信號(hào)，被紅外接收器接收，紅外接收器再把信號(hào)通過(guò)端口將控制信號(hào)送入單片機(jī)，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，是小車(chē)完成前后左右的行駛的操作。蜂鳴器 在本設(shè)計(jì)中，蜂鳴器主要作為溫度上下限值報(bào)警提示報(bào)警。蜂鳴器 蜂鳴器模塊電路四、本項(xiàng)目設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn) 本項(xiàng)目采用以單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)制作，各項(xiàng)功能集于小車(chē)一身，可無(wú)需外部控制實(shí)現(xiàn)尋跡功能，也是人工智能技術(shù)。亦可通過(guò)遙控控制，有手動(dòng)與自動(dòng)的選擇。1.各部件相互獨(dú)立又相互協(xié)同。探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理器、驅(qū)動(dòng)電路相互獨(dú)立，減輕了處理器的負(fù)擔(dān)，能達(dá)到快速獲取實(shí)時(shí)路況，分析路況，提供運(yùn)行方案之目的。處理器不負(fù)責(zé)控制探測(cè)器，減小了系統(tǒng)對(duì)軟件的依賴(lài)，系統(tǒng)速度快，穩(wěn)定性好。2.實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)顯示，同時(shí)可以設(shè)定上下限報(bào)警，有很高的實(shí)用價(jià)值。3.本小車(chē)的最大特色是各模塊提供接口，可以隨意拆卸，單片機(jī)采用了E2PROM，可以重復(fù)編程，修改代碼，同時(shí)也預(yù)留了一些接口，便于日后的升級(jí)改進(jìn)。4.本電路板采用布線(xiàn)和印制電路板相結(jié)合的策略，增大了修改硬件電路的靈活性。綜上所述，本項(xiàng)目的特點(diǎn)是采用模塊化設(shè)計(jì)理念，有很大的升級(jí)空間，日后可方便的添加新功能。五、作品實(shí)圖六、原理圖七、使用說(shuō)明書(shū)溫度實(shí)時(shí)顯示74LS138L9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的推挽式功率放大專(zhuān)用集成器件DS18B20AT89S52紅外遙控接收探頭啟動(dòng)開(kāi)關(guān)停止前輪驅(qū)動(dòng)避障紅外探頭 俯視圖向前停止右輪左輪向后尋跡紅外探頭 前視圖