【正文】 已經(jīng)得到世界各國的普遍關(guān)注。 本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了，當(dāng)駕駛員因疏忽或打瞌睡時這樣的智能汽車的設(shè)計就能體現(xiàn)出它的作用。 smart car III 引言 本設(shè)計主要體現(xiàn)多功能小車的智能避障模式，設(shè)計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等可以為自動運(yùn)輸機(jī)器人、采礦勘探機(jī)器人、家用自動清潔機(jī)器人等自動半自動機(jī)器人的設(shè)計與普及有一定的參考意義。 avoidance。 using the US100 ultrasonic obstacle avoidance。 關(guān)鍵詞： STC89C52RC； 1602 液晶 ；避障； US100； L298； 藍(lán)牙耳機(jī)； 智能小車 II ABSTRACT The design for the control of STC89C52RC core chip， the use of Android phones radio control car into automatic operation， manual operation， the switching speed mode. Automatic operation mode to achieve smart car road， obstacle avoidance， switching speed function。自動運(yùn)行模式實現(xiàn)智能小車行進(jìn)，避障，切換速度功能；手動運(yùn)行模式實現(xiàn)手動控制智能小車行進(jìn)，避障功能。利用電磁繼電器實現(xiàn)動態(tài)控制電動機(jī)換速；利用 L298 芯片驅(qū)動直流電機(jī)；利用 ULN20xx 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī) ；利用 US100 超聲波避障；利用 1602 液晶顯示小車狀態(tài)；利用成熟的藍(lán)牙耳機(jī)接收控制信號。 manual operation mode for manual control smart car road， obstacle avoidance capabilities. Using electromagic relays dynamic control motor for speed。 using the 1602 LCD car status。 US100。同時小車可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價值。如果汽車偏離車道或距障礙物小于安全距離時，汽車就會發(fā)出警報，提醒駕駛員注意，如果駕駛員沒有及時作出反應(yīng)，汽車就會自動減速或?？坑诼?邊。 移動機(jī)器人的研究不僅可以推動科學(xué)技術(shù)的向前發(fā)展，同時其應(yīng)用必將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式，隨著它在人類生活領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，將會給人們的生產(chǎn)生活 帶來了巨大的影響。 在我國機(jī)器人主要應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，我國工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在的總裝機(jī)量約為 120xx0 臺，其中國產(chǎn)機(jī)器人占有量約為 1/3，即 40000 多臺。 智能小車可以理解為機(jī)器人的一種特例，它是一種能夠通過編程手段完成特定任務(wù)的小型化機(jī)器人。由于采用了超聲波傳感器，它不受光照強(qiáng)弱和能見度的影響，能耗低，靈敏度高，即使在較復(fù)雜的環(huán)境內(nèi)也可以工作。 移動機(jī)器人比賽是一種高科技對抗活動，各國專家學(xué)者通過移動機(jī)器人競賽，不斷推進(jìn)了在競賽型移動機(jī)器人方面的研究，不斷改進(jìn)機(jī)器人尋址速度和算法研究，試圖讓機(jī)器人更接近智能化，它集高科技、娛樂和比賽于一體，引起了各國的廣泛關(guān)注和極大興趣，從而推動了移動機(jī)器人研究的熱潮。 障礙物檢測是智能機(jī)器人、智能車輛對周邊環(huán)境感知技術(shù)研究領(lǐng)域中的重要組成部分，以單片機(jī)為核心的結(jié)構(gòu)簡單、精度較高、測距較長、可靠性較高的障礙物檢測報警系統(tǒng)對智能移動機(jī)器人的研究有很重要的社會意義。以下是基本功能： 1. 小車整體基于智能手機(jī)無線控制，實現(xiàn)自動運(yùn)行，手動運(yùn)行，切換速度模式； 2. 自動模式和手動模式，小車可以左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，前進(jìn)倒退，避障，車速可時時變化； 3. 切換速度模式，小車可實現(xiàn)變速； 4. 步進(jìn)電機(jī)控制 US100 超聲波左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 90 度，以避障； 5. 小車上有顯示功能，顯示小車的控制狀態(tài)以及與障礙物間的距離； 以下是小車整體功能圖，如圖 211所示： 藍(lán) 牙 耳 機(jī) 接 收L M 3 2 4 放 大 信 號5 1 控 制 器電 機(jī) 驅(qū) 動 模 塊超 聲 波 測 距 模 塊繼 電 器 切 換 速 度液 晶 顯 示步 進(jìn) 電 機(jī)反 饋 圖 211 小車整體功能圖 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 4 硬件系統(tǒng)功能設(shè)計及工作流程 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2111 所示： 圖 2111 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 智能小車整體利用藍(lán)牙耳機(jī)接收智能手機(jī)控制信號，該控制信號經(jīng)過 LM324信號放大器放大后，交由 51 控制器處理。如圖 2121所示： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 6 開 始定 義 變 量初 始 變 量定 時 器 ， 1 6 0 2液 晶 ， 電 機(jī) 初始 化t = 1 ?否t = 0 ， f r e q S i g n + +f r e q S i g n % 2 = 0f r e q S i g n 2= T L 1f r e q S i g n 1= T L 1是否f r e q S i g n 1 = = f r e qS i g n 2否c a r G o c a r B a c kt u r n R i g h tt u r n L e f tc h a n g e v s u p e r W a v e 圖 2121 主程序流程圖 當(dāng) freqSign 為 1，則小車進(jìn)入自動模式，實現(xiàn)自動模式功能； 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 7 當(dāng) freqSig 為 2，則小車倒退； 當(dāng) freqSig 為 3，則小車左轉(zhuǎn)； 當(dāng) freqSig 為 4，則小車右轉(zhuǎn)； 當(dāng) freqSig 為 5，則小車進(jìn)入切換速度模式，實現(xiàn)切換速度模式功能； 當(dāng) freqSig 為 6，則小車前行； 超聲波模式框圖 超聲波自動壁障模塊我們選用市場上現(xiàn)有的超聲波測距模塊檢測小車與障礙物的距離。當(dāng)小車距離障礙物的距離大于 40cm，那么小車進(jìn)入高速前進(jìn)模式，反之進(jìn)入低速前進(jìn)模式，直至選擇其他模式功能，小 車狀態(tài)才會從自動模式切換。 選擇自動模式功能，則小車狀態(tài)進(jìn)入自動切換模式，小車默認(rèn)前行，如果遇到 障礙物，控制器將驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)控制超聲波傳感器，得到小車距離障礙物的距離，從而避障，如果小車距離障礙物的距離大于 40cm。 STR89C52RC 內(nèi)部資源： 最高時鐘頻率： 0Mhz 80MHz Flash 程 序存儲器： 8KB 定時器： 3 個 中斷源： 4 個 直流調(diào)速設(shè)計 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片，采用了 15 腳封裝。因此使得用戶可以控制脈沖個數(shù)來控制轉(zhuǎn)動的角度，控制脈沖頻率來控制速度或加速度。7% （ 25℃ ） 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 12 圖 223 28BYJ48 步進(jìn)電機(jī)圖 超聲波避障設(shè)計 超聲波測距模塊使用 US100， US100 測 度距離精確，擁有超近盲區(qū)，能和國外的 SRF05， SRF02 等超聲波測距模塊相媲美。設(shè)計使用兩節(jié) 18650 電池進(jìn)行供電，通過升壓模塊 LM2577對放大電路供電及穩(wěn)壓，通過降壓模塊 LM2596 對單片機(jī)供電及穩(wěn)壓。C 70176。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 15 圖 228 開發(fā)平臺效果圖 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 16 3. 詳細(xì)設(shè)計 STC89C52RC 芯片的選擇 小車芯片的選擇及其重要，它不僅僅是控制系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)的核心計算原件。通過改變電壓與外部時針的不同，可以改變芯片的處理速度。 如圖 311 所示是 STC89C52RC 芯片控制電路： 圖 311 51 控制電路 STC89C52RC 主要功能：使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 17 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外， STC89C52RC可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 表 322 控制方式 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。 電機(jī) 旋轉(zhuǎn)方式 控制端 IN1 控制端 IN2 控制端 IN3 控制端 IN4 輸入 PWM 信號改變脈寬可調(diào)速 調(diào)速端 A 調(diào)速端 B M1 正轉(zhuǎn) 高 低 / / 高 / 反轉(zhuǎn) 低 高 / / 高 / 停止 低 低 / / 高 / M2 正轉(zhuǎn) / / 高 低 / 高 反轉(zhuǎn) / / 低 高 / 高 停止 低 低 / / / 高 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 19 改變脈沖的順序 ， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。模塊實物圖如圖 331所示： 圖 331 US100 實物圖 本模塊共有兩個接口，即模式選擇跳線和 5 Pin 接口。 5 Pin接口為 間距的彎排針，如圖 332 所示： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 21 圖 332 Pin 接口 從左到右依次編號 1， 2， 3， 4， 5。 4號 Pin：接外部電路的地。當(dāng)檢測到回波信號后，模塊還要進(jìn)行溫度值的測量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對測距結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的結(jié)果通過 Echo/RX 管腳輸出。共可以顯示 2 行 16 個字符 ， 每個字符是由 58 點(diǎn)陣組成的字符塊集。 LM2577 電源升壓模塊，如圖 351 所示： 圖 351 LM2577 電源升壓模塊 LM2596 特點(diǎn)： LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路 ， 能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流 ， 同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。 LM2596 電源穩(wěn)壓模塊，如圖 352 所示： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車 24 圖 352 LM2596 電源穩(wěn)壓模塊 藍(lán)牙無線控制模塊 藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移 動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接的短程無線電技術(shù)。芯片通過 T1 計數(shù)器檢測單位時間內(nèi)高電平個數(shù)，以便識別所發(fā)出的特定信號后，單片機(jī)將進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行執(zhí)行特定的工作。通過安裝 ADT插件，使得開發(fā)者能夠可視化開發(fā)安卓應(yīng)用程序，可視化編程是與傳統(tǒng)的編程方式相比而言的，指的是無須編程，僅通過直觀的操作方式即可完成界面的設(shè)計工作。當(dāng)產(chǎn)生了一個事件，系統(tǒng)將會通過某種途徑調(diào)用類中的有關(guān)處理這個事件的方法或者觸發(fā)控件事件的對象就會調(diào)用該控件所有已注冊的事件處理程序，以達(dá)到事件的響應(yīng)和處理。 放置、焊接各元件 按原理圖的位置放置各元件，在放置過程中要先放置、焊接較低的元件，后焊較高的和要求較高的元件。然后加入避障子程序，小車運(yùn)轉(zhuǎn)正常時，調(diào)節(jié)超聲波 模塊靈敏度使達(dá)到理想效果。特別是 步進(jìn)電機(jī)開始沒有加 ULN20xx 驅(qū)動電路，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，經(jīng)過很長時間調(diào)試之后，才意識到了這個問題。比如，發(fā)現(xiàn)控制程序中默認(rèn)小車在遇到障礙物 20cm 的時候停止，但是實際測試發(fā)現(xiàn)，并不會停止，而是小車前行一段距離之后碰到障礙物才會停下來，之后通過思考發(fā)現(xiàn)是由于液晶顯示距離的時候延時較長，導(dǎo)致整個車體反應(yīng)不太靈敏所致。硬件部分包括電機(jī)驅(qū)動，無線藍(lán)牙控制， LCD 液晶顯示，電源接口設(shè)計，超聲波控制。 雖然智能小車系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計當(dāng)中也存在著一些不足。硬件上沒有錯誤，主要瓶頸在于探測模塊的靈敏度，因為軟件完全靠探測模塊返回的信號作為依據(jù)進(jìn)行下一步控制的操作，無法確認(rèn)該信號是否準(zhǔn)確，使小車轉(zhuǎn)彎欠準(zhǔn)確與智能。 在這里 最 要感謝的 是我的 導(dǎo)師張琦 老師 。 通過我們師生的共同努力，本設(shè)計最終調(diào)試成功并順利完成題目所有指標(biāo)。 //定時器中斷標(biāo)志 uint diffSignd。 uchar stepSpeed。 sbit lcdrs=P2^0。 /*電機(jī)接口 */ sbit LeftTwo=P2^3。 /*L298 使能端 */ sbit carEnableB=P2^7。 /*左轉(zhuǎn)表 */ uchar code table4[4]={0x03， 0x09， 0x0c， 0x06}。 time*=10。j0。i0。 } } /**********電機(jī)驅(qū)動模塊 ***************/ /** 避