【正文】 6 電機驅(qū)動模塊電路原理圖 其驅(qū)動電路的設(shè)計如圖 7 所示 圖 7 L298 電機驅(qū)動電路圖 管腳接口說明如表 2 表 2 管腳接口 電機驅(qū)動 L298 電 機 IN1 IN2 電機 1 的控制端 IN3 IN4 電機 2 的控制端 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 9 EN1 電機 1 的使能端 EN2 電機 2 的使能端 控制端的使用說明如表 3 表 3 控制端的使用說明 IN 1 IN 2 EN 1 電機 * * 0 不轉(zhuǎn) 0 1 1 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 不轉(zhuǎn) 0 0 1 不轉(zhuǎn) 本系統(tǒng)將電機驅(qū)動模塊 IN 端與單片機的 P1 口相連接，實現(xiàn)對電機的控制，具體連接方法如表 4 表 4 電機驅(qū)動與單片機的接口 單片機引腳 電機引腳 P10 P11 控制左后方電機 P12 P13 控制左前方電機 P14 P15 控制右前方電機 P16 P17 控制右后方電機 溫度傳感器模塊 本系統(tǒng)選用 DS18B20 溫度傳感器 [12~14]，為 “一線總線”接口的傳感器。 本課題采用的是小型直流電機，其額定電壓為 3V— 6V，空載時轉(zhuǎn)速為 100— 240 轉(zhuǎn) /分，額定電流 100— 120mA。在本系統(tǒng)中，電機驅(qū)動模塊的電源是直接取自電池，而電機模塊，溫度傳感器模塊，紅外避障模塊，以及單片機都是經(jīng)過電機驅(qū)動模塊將電壓轉(zhuǎn)換才能供電。 電源模塊 本系統(tǒng)采用可充電電池為電源，保證系統(tǒng)正常工作。可以測速，測距。 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 5 小車模型如圖 3 圖 3 ZK4WD 小車模型圖 ZK4WD 小車模型有以下幾個優(yōu)點： 1) 機械結(jié)構(gòu)簡單，非常方便安裝。當(dāng)遇到障礙物時，紅外避障傳感器能夠檢測到障礙物具體位置，并將障礙物位置信息傳送給小車“大腦”，單片機按照給定程序進(jìn)行分析判斷，控制小車轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物。小車可四輪獨立驅(qū)動，車體上搭載有 51 單片機最小系統(tǒng) [9~10]、溫度傳感器、紅外避障模塊、電機驅(qū)動模塊以及無線收發(fā)模塊。小車是通過 PC 終端來控制的，要想讓小車按照人的意愿進(jìn)行運行，基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 4 就要設(shè)置好人與計算機的信息交流。上 位機要控制小車，必須通過無線形式發(fā)送控制命令，小車要發(fā)送溫度信息到上位機也必須通過無線信息。利用紅外避障，對近距離障礙物反應(yīng)靈敏，障礙物感應(yīng)距離可以調(diào)節(jié)，而且不會有造成信號干擾。在下位機控制方面，以 STC89C52 單片機作為控制中心。 基于無線控制的智能小車 系統(tǒng)特點 本系統(tǒng)融合了信息采集、無線傳輸、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，設(shè)計出了無線控制的智能小車。 4) 單片機模塊 這是系統(tǒng)下位機的核心模塊。根據(jù)接受到的單片機控制信號，變動輸出電平，控制電機轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)對小車運動的控制。運用智能小車，可以減少勞動力、提高工 作效率并避免一些安全事故。 智能小車的出現(xiàn)從實際上改變了工業(yè)生產(chǎn)面貌，使人類生產(chǎn)從手工化逐步過渡到機械化、智能化。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能小車 [4]的應(yīng)用范圍在不斷擴大，遍及工業(yè)、搶險救災(zāi)、海洋開發(fā)、宇宙空間以及人類生活的各個方面，對人類生活產(chǎn)生巨大影響。從上個世紀(jì)六十年代起，關(guān)于機器人的移動問題，人類做了很多研究設(shè)計。因此，智能化將是新世紀(jì)的一個重要前進(jìn)方向。 Obstacle avoidance。s data processing。 關(guān)鍵詞： 單片機；上位機；紅外線；避障；溫度檢測；無線通信 The intelligent car Based on wireless control Abstract: In this paper, the overall description of the smart car, which is base on the wireless control, is introduced its design and research. First introduced is the overall design of the system, and describes the major function, operating mode and the main ponents of the smart car。 then analyses the system39。 Finally summaries up the test results of this system and has an overview of the prospects for the development of this design. Keywords: MCU。 Temperature detection。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)運而生的是各種機器人的更新?lián)Q代?；跓o線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 2 主要有以下幾方面： 1) 機器人移動方式； 2) 機器人驅(qū)動控制方式； 3) 機器人行 走的路徑規(guī)劃。 研究意義 智能技術(shù)改變了人類的社會生活，對人類生活生產(chǎn)方式產(chǎn)生了巨大 影響。智能小車，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，通過遠(yuǎn)程控制的方式，可以在完全不需要人類實際參與的情況下，安裝預(yù)期目標(biāo)完成作業(yè)。 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)概述 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)主要 組成部分包括：上位機、單片機、電機驅(qū)動、溫度采集、紅外避障等部分 。 2) 溫度采集模塊 該模塊主要負(fù)責(zé)采集溫度，并將轉(zhuǎn)換后的溫度信息傳給單片機，進(jìn)行溫度顯示和傳輸。它能接受上位機的信息，控制小車的行駛。該系統(tǒng)成本低，實用性強，具有廣泛的應(yīng) 用前景。此外，還介紹了避障模塊、信息采集模塊、小車驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計。當(dāng)遇到障礙物時，能夠很快發(fā)出低電平信號，傳送給單片機，控制小車轉(zhuǎn)向，到達(dá)避障目的。因此，實現(xiàn)無線通信時系統(tǒng)控制實現(xiàn)的關(guān)鍵。通過 LabVIEW[8]編程環(huán)境，建立人機交互界面，實現(xiàn)這一功能。系統(tǒng)可分為兩種工作模式： （ 1）遠(yuǎn)程控制模式 該模式下， PC 終端通過無線發(fā)送模塊，將對小車的控制信息發(fā)送給小車，小車通過無線接受模塊接受到信息后，按照收到的運動信號運動到 目的地，小車行駛的同時，進(jìn)行采集信息，并通過無線發(fā)送模塊將信息回發(fā)給 PC 終端。與此同時，小車不斷采集信息，并將采集到得信息通過無線發(fā)送模塊，發(fā) 給 PC 終端。 2) 采用四個減速直流電機轉(zhuǎn)彎靈活，方向性好。 4) 底盤大而穩(wěn) ，并且有很多小孔，可直接安裝其他模塊，非常容易擴展。小車模型系統(tǒng)中，需要供電的模塊有：電機及其驅(qū)動模塊、溫度傳感器模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、紅外避障模塊、無線收發(fā)模塊。 整個電源模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖 4 所示 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 6 6 V 電 源 模 塊電 機 驅(qū) 動 模 塊電 機 模 塊 溫 度 傳 感 器紅 外 避 障 模塊單 片 機 控 制模 塊 圖 4 電源模塊的電路結(jié)構(gòu) 電機及其驅(qū)動模塊 電機模塊 小車的運動時靠直流電機 [11]來實現(xiàn)的，通過控制直流電機的轉(zhuǎn)動方向來控制小車的運動方向。電機的具體參數(shù)如表 1。測量溫度范圍為 55176。溫度信息以“一線總線”的數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)抗干擾性得以提高。 3) 無需外部器件 。 7) 測溫范圍 55~+125℃，以 ℃遞增。 10) 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)。 圖 9 DS18B20 方框圖 單片機模塊 系統(tǒng)選用 STC89C52 單片機 [15~17]作為下位機的控制核心。其總體機構(gòu)包括 : 1) 8 位 CPU 2) 4K 字節(jié)內(nèi)部程序存儲器 3) 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 4) 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器 5) 1 個全雙工 的異步串行口 6) 4 個 8 位的 I/O 口 (P0,P1,P2,P3) 單片機 管腳如圖 10 圖 10 STC89C52 單片機管腳圖 主要引腳介紹： 1) 主電源引腳 VCC(40 腳 )：接 +5 V電源正端。 XTAL2(18 腳 )：接外部石英晶體的另一端。在不接片外存儲器與不擴展 I/O 口時，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。 P3 口 (10~17 腳 )： ~ 統(tǒng)稱為 P3 口。當(dāng)單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機回復(fù)到初始狀態(tài)。 EA/VPP(31 腳 )： EA 為片外程序存儲器選用端。檢測距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過電位器可以調(diào)節(jié)障礙的檢測距離。 APC220 是一塊低功率無線模塊，其特點如下： 1) 1200 米傳感距離； 2) 工作頻率 418455MHz； 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 14 3) 靈活的軟件編程選項設(shè)置； 4) 內(nèi)置看門狗，保證長期可靠運行； 5) 適合大數(shù)據(jù)量傳輸。串口助手軟件如圖 14 所示。 6 AUX UART口的收發(fā)指示輸出，低接收，高輸出。 模塊與終端設(shè)備的連接如圖 15 圖 15 APC22043 與終端設(shè)備的連接 APC22043 與單片機的管腳連接如表 8 電源 – (177。系統(tǒng)軟件設(shè)計的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的效率、精確性、穩(wěn)定度。上位機通過 PC 終端設(shè)備來實現(xiàn)， PC 終端設(shè)備上建立人機交互界面，通過人機交互界面，可以實現(xiàn)人與計算機的交流，并將人的命基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 17 令通過人機交互界面發(fā)送給整個系統(tǒng)。“ G”語言 [21] 作為一種圖形化的程序語言，使用時，只需要編輯程序框圖，不用寫程序代碼，能很大程度上提升工作效率。 2) 在遠(yuǎn)程控制模式下，發(fā)送小車運動指令，控制小車運動方向。 上位機進(jìn)入運行狀態(tài)后，等待控制命令。 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 21 M C U小 車 行 駛溫 度 傳 采 集紅 外 避 障L E D 溫 度 顯 示發(fā) 送 溫度 信 息接 受 P C 命 令 圖 25 下位機程序結(jié)構(gòu)圖 溫度采集子程序 本系統(tǒng) 使用 DS18B20 溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)關(guān)系如表 9 所示。 DQ = 1。 //精確延時 大于 480us DQ = 1。 } unsigned char ReadOneChar(void) //讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù) { unsigned char i=0。i) { DQ = 0。 Delay(4)。 i0。 Delay(5)。 unsigned char b=0。 WriteOneChar(0xCC)。 //跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE)。 t=8。 //放大 10 倍輸出并四舍五入 return(t)。部分子程序如下： define Left_moto_go {P1_0=0,P1_1=1,P1_2=0,P1_3=1。} //右邊兩個電機向前走 define Right_moto_back {P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0。 //右電機往前走 } void backrun(void) //后退 { Left_moto_back 。 //右電機往前走 } void rightrun(void) //右轉(zhuǎn) { Left_moto_back 。 //右電機停止 } 避障子程序 小車避障通過紅外傳感器來實現(xiàn)，小車的右、前、左三個方向分別安裝了三個紅外傳感器，檢測到障礙物時，就返回低電平到 , ，通過單片機進(jìn)行判斷，改變小車運動方向，從而達(dá)到避障效果。 } else if(P3_5==0) // 右中測 左轉(zhuǎn) { leftrun()。 } 基于無線控制的智能小車系統(tǒng)的設(shè)計 26 if(flag==0) { leftrun()。下位機處，單片機通過串口通信，與無線模塊交互數(shù)據(jù)信息，上位機處， PC 終端通過串口通信，與無線模塊交互數(shù)據(jù)信息。 //接收串口數(shù)據(jù) if (point==0) { if(receive_temp==39。 } else if (point0 amp。39。 amp。) { Car_mode=39。 amp。)