【正文】 如表1。當(dāng)流入電機(jī)的直流電流方向改變時(shí)，相應(yīng)地電機(jī)轉(zhuǎn)向也改變。整個(gè)電源模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示圖4 電源模塊的電路結(jié)構(gòu) 電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)靠直流電機(jī)[11]來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)控制小車的運(yùn)動(dòng)方向。各個(gè)硬件所需電源最終都由電池供電，其中由于各個(gè)硬件所需電源參數(shù)不同，所以需要經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才能使用。小車模型系統(tǒng)中，需要供電的模塊有：電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、溫度傳感器模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、紅外避障模塊、無(wú)線收發(fā)模塊。整體輕便小巧，運(yùn)動(dòng)靈活，方便控制，對(duì)電量損耗小，能夠持久工作。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(kuò)展。3) 小車自帶測(cè)速碼盤，可以迅速組成一套測(cè)速系統(tǒng)。2) 采用四個(gè)減速直流電機(jī)轉(zhuǎn)彎靈活，方向性好。該模型主要包括四個(gè)輪子、四個(gè)電機(jī)、一個(gè)底盤。與此同時(shí)，小車不斷采集信息，并將采集到得信息通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊，發(fā)給PC終端。在該模式下，小車能夠自行的向前運(yùn)動(dòng)，由于車體上搭載有紅外避障模塊，小車可以隨時(shí)檢測(cè)障礙物。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(guò)無(wú)線發(fā)送模塊，將對(duì)小車的控制信息發(fā)送給小車，小車通過(guò)無(wú)線接受模塊接受到信息后，按照收到的運(yùn)動(dòng)信號(hào)運(yùn)動(dòng)到目的地，小車行駛的同時(shí)，進(jìn)行采集信息，并通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊將信息回發(fā)給PC終端。2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以小車模型為平臺(tái)，通過(guò)控制小車的運(yùn)動(dòng)，讓小車到達(dá)預(yù)期的目的地，從而對(duì)該地區(qū)進(jìn)行信息采集，并將采集到的信息以無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，發(fā)送到PC終端。通過(guò)LabVIEW[8]編程環(huán)境，建立人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)這一功能。(4)人機(jī)交互界面。因此，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信時(shí)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)和下位機(jī)的信息交流是通過(guò)無(wú)線形式的方式進(jìn)行的。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，能夠很快發(fā)出低電平信號(hào)，傳送給單片機(jī)，控制小車轉(zhuǎn)向，到達(dá)避障目的。采用紅外傳感器[5]來(lái)識(shí)別障礙物。此外，還介紹了避障模塊、信息采集模塊、小車驅(qū)動(dòng)模塊的硬件設(shè)計(jì)。主要介紹小車所選取的硬件及其功能和詳細(xì)參數(shù)。該系統(tǒng)成本低，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。5) 上位機(jī)模塊此模塊是主要功能是對(duì)小車進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并接受小車反饋的信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。它能接受上位機(jī)的信息，控制小車的行駛。通過(guò)檢測(cè)小車前方的障礙物，并將檢測(cè)信息發(fā)送給單片機(jī)，從而控制小車轉(zhuǎn)向，達(dá)到避障效果。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(jī)，進(jìn)行溫度顯示和傳輸。圖1 系統(tǒng)總體框架圖1) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊該模塊主要完成小車驅(qū)動(dòng)功能。 基于無(wú)線控制的智能小車系統(tǒng)概述本系統(tǒng)主要組成部分包括：上位機(jī)、單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、溫度采集、紅外避障等部分。這里以信息采集為例，主要采集溫度信息。智能小車，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，通過(guò)遠(yuǎn)程控制的方式，可以在完全不需要人類實(shí)際參與的情況下，安裝預(yù)期目標(biāo)完成作業(yè)。進(jìn)一步提高生活質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率。智能技術(shù)改變了人類的社會(huì)生活，對(duì)人類生活生產(chǎn)方式產(chǎn)生了巨大影響。作為輪式機(jī)器人，智能小車是智能系統(tǒng)[2~3]的一個(gè)典型代表，它綜合了自動(dòng)控制技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息處理技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，具有實(shí)用性強(qiáng)和應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。主要有以下幾方面：1) 機(jī)器人移動(dòng)方式；2) 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制方式；3) 機(jī)器人行走的路徑規(guī)劃。機(jī)器人的發(fā)展步伐不斷加快。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生的是各種機(jī)器人的更新?lián)Q代。在一定程度上，智能化的發(fā)展能夠帶動(dòng)一些相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。 Temperature detection。 Infrared ray。 Finally summaries up the test results of this system and has an overview of the prospects for the development of this design.Keywords: MCU。 The software has a detailed account of the hostputer interactive interface design, the design of the obstacle avoidance and wireless munication39。 then analyses the system39。基于無(wú)線控制的智能小車摘 要：本文針對(duì)基于無(wú)線控制的智能小車的設(shè)計(jì)和研究，首先對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)加以介紹，概括了智能小車的主要作用及其工作模式，并介紹了智能小車的主要元器件；然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件以及軟件設(shè)計(jì)，硬件方面，重點(diǎn)研究了溫度采集模塊、紅外避障模塊和無(wú)線收發(fā)模塊，軟件方面詳細(xì)講解了上位機(jī)人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)、避障設(shè)計(jì)以及無(wú)線通信的數(shù)據(jù)處理；最后，總結(jié)了系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果并對(duì)本設(shè)計(jì)的發(fā)展前景做了概述。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；上位機(jī)；紅外線；避障；溫度檢測(cè)；無(wú)線通信The intelligent car Based on wireless controlAbstract: 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。s hardware and software design in detail. Hardware side, the focus is on the temperature acquisition module, infrared obstacle avoidance module and wireless transceiver module。s data processing。 upper puter。 Obstacle avoidance。 Wireless munication1. 緒論未來(lái)是充滿科學(xué)技術(shù)的新時(shí)代，而智能化[1]正是科學(xué)技術(shù)的重要體現(xiàn)。因此，智能化將是新世紀(jì)的一個(gè)重要前進(jìn)方向。至今，機(jī)器人從示教型機(jī)器人，發(fā)展到可離線編程的工業(yè)機(jī)器人，再到如今的智能機(jī)器人。從上個(gè)世紀(jì)六十年代起，關(guān)于機(jī)器人的移動(dòng)問(wèn)題，人類做了很多研究設(shè)計(jì)。從機(jī)器人移動(dòng)方式方面來(lái)分類，主要有模擬人類行走的腿式機(jī)器人、有模擬坦克的履式機(jī)器人、以及模擬汽車行駛的輪式機(jī)器人。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能小車[4]的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，遍及工業(yè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、海洋開發(fā)、宇宙空間以及人類生活的各個(gè)方面，對(duì)人類生活產(chǎn)生巨大影響。近年來(lái)，隨著人類社會(huì)現(xiàn)代化的步伐不斷加快，人類迫切需求更多智能化產(chǎn)品的出現(xiàn)，以改善人類現(xiàn)有的生活和生產(chǎn)方式。智能小車的出現(xiàn)從實(shí)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(guò)渡到機(jī)械化、智能化。本課題所研究的智能小車，可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域如糧庫(kù)檢測(cè)，礦下探測(cè)，危險(xiǎn)未知區(qū)域的信息采集等。運(yùn)用智能小車，可以減少勞動(dòng)力、提高工作效率并避免一些安全事故。其總體框架見圖1。根據(jù)接受到的單片機(jī)控制信號(hào)，變動(dòng)輸出電平，控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的控制。3) 紅外避障模塊此模塊主要功能是是小車在行駛過(guò)程中避開障礙物。4) 單片機(jī)模塊這是系統(tǒng)下位機(jī)的核心模塊。同時(shí)，將檢測(cè)到的信息反饋給上位機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 本系統(tǒng)融合了信息采集、無(wú)線傳輸、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)出了無(wú)線控制的智能小車。本課題的主要研究?jī)?nèi)容包括: (1)小車的硬件設(shè)計(jì)。在下位機(jī)控制方面，以STC89C52單片機(jī)作為控制中心。(2)避障設(shè)計(jì)。利用紅外避障，對(duì)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(huì)有造成信號(hào)干擾。(3)無(wú)線通信[6~7]。上 位機(jī)要控制小車，必須通過(guò)無(wú)線形式發(fā)送控制命令，小車要發(fā)送溫度信息到上位機(jī)也必須通過(guò)無(wú)線信息。通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊，可以實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)線發(fā)送和接受，只要按照預(yù)先設(shè)定好的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的信息交換。小車是通過(guò)PC終端來(lái)控制的，要想讓小車按照人的意愿進(jìn)行運(yùn)行，就要設(shè)置好人與計(jì)算機(jī)的信息交流。(5)進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn)，對(duì)小車進(jìn)行調(diào)試。小車可四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，車體上搭載有51單片機(jī)最小系統(tǒng)[9~10]、溫度傳感器、紅外避障模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及無(wú)線收發(fā)模塊。 （2）自動(dòng)模式選擇自動(dòng)模式后，小車的運(yùn)動(dòng)將不會(huì)受到PC終端的控制，小車將以51單片機(jī)最小系統(tǒng)為“大腦”，進(jìn)行自行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，紅外避障傳感器能夠檢測(cè)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(jī)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?？傮w方案設(shè)計(jì)如圖2圖2 系統(tǒng)總體方案圖 本課題采用ZK4WD小車模型，為競(jìng)技比賽常用車型。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(gè)優(yōu)點(diǎn)：1) 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，非常方便安裝。四輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，馬力實(shí)足，使在斜坡、凹凸不平的路面上也能夠行駛。可以測(cè)速，測(cè)距。5) 車體幾乎全為塑料，質(zhì)量很輕，而且車體較小。本系統(tǒng)采用可充電電池為電源，保證系統(tǒng)正常工作。整個(gè)系統(tǒng)由全部硬件電路的電源由6V、1300mA的可充電鎳鎘電池提供。在本系統(tǒng)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電源是直接取自電池，而電機(jī)模塊，溫度傳感器模塊，紅外避障模塊，以及單片機(jī)都是經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊將電壓轉(zhuǎn)換才能供電。直流電機(jī)的工作原理是直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生洛倫茲力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖儯虼舜藭r(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。本課題采用的是小型直流電機(jī)，其額定電壓為3V—6V，空載時(shí)轉(zhuǎn)速為100—240轉(zhuǎn)/分，額定電流100—120mA。表1 電機(jī)參數(shù)屬性參數(shù)工作電壓DC 3VDC 5VDC 6V工作電流100mA100mA120mA空載100轉(zhuǎn)/分190轉(zhuǎn)/分240轉(zhuǎn)/分空載速度20轉(zhuǎn)/分39轉(zhuǎn)/分48轉(zhuǎn)/分輪胎直徑重量50kg外形尺寸70mm*22mm*18mm噪聲65db電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使用L293D 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L293D如圖5圖5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L293D實(shí)物圖產(chǎn)品參數(shù)：1).驅(qū)動(dòng)芯片：L293D 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(兩片)2).驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs：＋5V～＋16V ； 如需要板內(nèi)取電，則供電范圍 Vs：+6V～+16V3).驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 Io：1A4).邏輯部分工作電流范圍:0～36mA5).控制信號(hào)輸入（IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8）電壓范圍：低電平：－≤Vin≤；高電平：≤Vin≤Vss6).使能信號(hào)輸入（EN1 EN2 EN3 EN4）電壓范圍：低電平：－≤Vin≤（控制信號(hào)無(wú)效）；高電平：≤Vin≤Vss（控制信號(hào)有效）7).存儲(chǔ)溫度：－25℃～＋130℃其電路原理圖如圖6圖6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)