【正文】 信模塊采用無線電NRF24L01模塊，~，世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。 方案論證 方案一：小車的無線通信模塊采用紅外遙控，紅外收發(fā)遙控是目前大部份遙控小車采用的遙控手段，紅外遙控具有代碼簡單，操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。在彎、直道上，小車沿著預(yù)定軌道自由行使，當(dāng)小車遇到障礙物時，脈沖調(diào)制的紅外線傳感器將檢測到的信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號控制小車自動避開障礙物。 本次設(shè)計雖然只是一個演示模型，但是具有充分的科學(xué)性和實(shí)用性。提高動手能力和排除故障的能力。同時通過本課題設(shè)計與裝配、調(diào)試，提高自己的動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解傳感器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。所以我選定制作單片機(jī)智能小車。自己遇到過的汽車的功能是怎樣的，想通過自己的手創(chuàng)作出屬于自己的智能汽車。智能小車是一個運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、信號處理、電機(jī)驅(qū)動及自動控制等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境感和自動行駛為一體的高新技術(shù)綜合體，它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用。但是這不能滿足某些特殊場合下的要求。電子設(shè)計技術(shù)，它是一個國家高科技實(shí)例的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，可見其研究意義很大。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，許多國家已經(jīng)把電子設(shè)計比賽作為創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略性手段。它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用，對解決道路交通安全提供了一種新的途徑。而智能電動車正是智能機(jī)器人的一種，具有不可估量的實(shí)際意義。Infrared目 錄序 言 3第1章 總體設(shè)計方案 4 4 方案論證 4 5 6第2章 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 7 7 7 STC89C52RC簡介 7 NRF24L01無線收發(fā)芯片簡介 8 L298N芯片直流電機(jī)驅(qū)動模塊 9 紅外避障模塊 9 HCSR04超聲波測距模塊 11 蜂鳴器驅(qū)動電路 13 液晶顯示電路 13 14第3章 軟件的設(shè)計與說明 15 15 16 遙控部分主程序流程 16 24L01子程序流程圖 17 小車部分主程序流程圖 18第4章 調(diào)試與總結(jié) 20 20 20II 24L01無線電模塊 20 外接電源模塊 20 軟件部分 21 超聲波模塊 21 小車聯(lián)調(diào) 21 調(diào)試的總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 24致 謝 26附錄 27附件1 L298N電機(jī)驅(qū)動模塊 27附件2 小車側(cè)視圖 28附件3 小車俯視圖 29附件4 小車的遙控部分 30附件5 小車最終硬件圖 31附件6 程序清單 32 32 41附件7 元器件清單 50 附件8 英文資料及中文翻譯 51III序 言隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化和自動化技術(shù)越來越普及，各種高科技也廣泛應(yīng)用于智能小車和機(jī)器人玩具制造領(lǐng)域，使智能機(jī)器人越來越多樣化。Singlechip 51。本課題設(shè)計的智能小車，具有自動避障功能，超聲波測距報警，無線電遙控等功能。基于單片機(jī)的智能小車控制就是其中的一個體現(xiàn)。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機(jī)的智能小車控制專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 姓 名： 咸蛋小超人 2013年 6 月江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文(說明書) 基于單片機(jī)的智能小車控制 摘要：智能化作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的新趨勢，是今后的電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。智能化設(shè)計的電子產(chǎn)品可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等方面。本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一種基于51單片機(jī)的自動避障智能模型車系統(tǒng)，通過紅外傳感器采集路況信息，通過對檢測信息的分析，自動控制轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)向，改變行駛路徑，繞過障礙物，從而實(shí)現(xiàn)車穩(wěn)定避障。 關(guān)鍵詞：智能車；51單片機(jī)；避障；紅外線Smart car based on SCM control Abstract：As a new trend of modern electronic products, intelligent is the developmental direction of electronic industry after then. Electronic products, which are intelligently designed, can automatically operate following the mode that is preset. Without the management of human beings, it can be used for scientific exploring, environmental monitoring, intelligent home furnishing, etc. One of the embodiments is the intelligent control car which is based on single chip microputer. In the design, an intelligent model car system based on MCU 51 has been realized. It can collect traffic information with infrared sensors. Meanwhile, by the analysis of information examined, it can transfer from automatic control to motor steering in order to change the route and dodge the obstacles so that the steady avoidance of the barrier can e true.In this paper, a car with the ability of intelligent judgment has been designed and made. It functions as the device which can dodge obstacles automatically, alarm with ultrasonic distance examination, and remote control by radio. Key words: Smart Cart。Obstacle Avoidance。智能小車是一個多種高新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)[1]。智能車輛是一個運(yùn)用計算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、規(guī)劃決策和自動行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。電子設(shè)計涉及到多個學(xué)科，機(jī)械電子、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能控制、計算機(jī)與通信技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技[2]。第1章 總體設(shè)計方案 當(dāng)前的電動小汽車基本上采取的是基于純硬件電路的一種開環(huán)控制方法, 或者是直線行使, 或者是在遙控下作出前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停車等基本功能?；诖?，本文設(shè)計了智能小車控制系統(tǒng)。 通過各種選題之后，我們發(fā)現(xiàn)制作智能小車非常有意思，它喚起我們對玩具的革新思想，智能小車制作的興趣。也夾雜一種童年時對玩具智能化的假想。 通過這次設(shè)計，掌握51單片機(jī)的原理，了解簡單傳感器組成原理，初步掌握傳感器的調(diào)整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。初步掌握傳感器的調(diào)整及測試方法。本設(shè)計采用直流減速電機(jī)，電機(jī)專用驅(qū)動芯片L298N進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動控制，主控芯片為STC89C52，測距部分采用超聲波模塊，控制器采用24L01無線電通信模塊，自動避障部分采用紅外收發(fā)模塊。首先我們根據(jù)交通路面的復(fù)雜情況，按照適當(dāng)?shù)谋壤谱鞒鲆粋€路況模型，包括彎道、直道以及路面上設(shè)置的障礙物等。由無線模塊控制小車進(jìn)行倒車、前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動作。如圖11為紅外遙控模塊實(shí)物圖。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockburstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。如12為NRF24L01無線模塊實(shí)物圖。NRF20L01發(fā)射頻率高，所受到的干擾影響較小，無線通信的距離比紅外的要長許多。 方案一：小車的電機(jī)驅(qū)動部分采用自己搭建的9012三極管電路來實(shí)行小車的驅(qū)動，9012三極管電路具有電路簡單，操作方便的等特點(diǎn)。方案論證：本設(shè)計為4輪驅(qū)動的小車，對于小車驅(qū)動部分要求能夠有較大的帯載能力，并且在小車的實(shí)際設(shè)計過程中，需要不同的輸出電壓來提供給小車的各個模塊。第2章 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 本設(shè)計主要分為兩部分：遙控部分和小車部分。圖21 遙控系統(tǒng)框圖 小車部分由電源電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)，顯示電路，無線電木塊，報警電路，超聲波電路等電路模塊組成，小車部分的系統(tǒng)框圖如圖22所示。本次設(shè)計最終選用了STC89C52單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖23 STC89系列引腳排列 NRF24L01無線收發(fā)芯片簡介 ，世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。圖24 NRF24L01引腳排列 L298N芯片直流電機(jī)驅(qū)動模塊該模塊由L298N作為雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動芯片，驅(qū)動部分端子供電范圍Vs：+5V~+35V。模塊的驅(qū)動不封峰值電流Io為2A。模塊的實(shí)物圖見附錄附件1（注：紅色線框部分為電源接口）。紅外線發(fā)射頭與接收頭于一體的檢測開關(guān)，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。由于接收管輸出TTL電平，有利于單片機(jī)對信號的處理。它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、VCD視盤機(jī)、DVD視盤機(jī)以及錄像機(jī)等。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。紅外模塊的功能指標(biāo)如表22所示。基本工作原理：(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2。圖27 超聲波模塊時序圖以上時序圖表明你只需要提供一個 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。公式：uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距離=高電平時間*聲速（340M/S）/2；建議測量周期為 60ms 以上，以防止發(fā)射信號對回響信號的影響。圖28 超聲波模塊的電路圖圖29 超聲波模塊實(shí)物圖 蜂鳴器驅(qū)動電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。圖210 蜂鳴器驅(qū)動電路 液晶顯示電路 該設(shè)計的顯示部分采用LCD1602來顯示超聲波測距模塊測得的距離。液晶顯示相對于數(shù)碼管顯示電路更簡潔，顯示更明了，故我們采用液晶顯示電路。LCD1602自帶字符庫，不需要查找代碼，英文字符可直接使用。液晶顯示電路如圖211所示。獨(dú)立按鍵采用低電平觸發(fā)，即當(dāng)按下按鍵時給單片機(jī)一個低電平信號，單片機(jī)隨后做出相應(yīng)的處理，當(dāng)按鍵松開時，單片機(jī)接收到一個高電平信號，單片機(jī)隨后繼續(xù)做出相應(yīng)處理。圖212 遙控部分獨(dú)立按鍵電路第3章 軟件的設(shè)計與說明 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于軟、硬件的協(xié)同工作。單片機(jī)控制軟件實(shí)現(xiàn)遙控和小車的各項(xiàng)功能。程序部分采用目前單片機(jī)最通用的C語言進(jìn)行編程。圖31 Keil uVision4編程軟件界面圖32 STC_ISP_V479軟件程序燒寫界面 遙控部分主程序流程遙控部分主程序流程圖如圖33所示。接下來判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對應(yīng)的函數(shù)值，接著判斷是否又有按鍵按下。圖33 遙控主程序流程圖 24L01子程序流程圖 24L01子程序流程圖如圖34所示，本模塊子程序采用收發(fā)一體的驅(qū)動程序，即使該模塊既可以在需要時發(fā)送信號，又可以在需要時接收信號。設(shè)置24L01的允許接收地址只有頻道0，以及設(shè)置數(shù)據(jù)長度為32字節(jié)，發(fā)射速率為1MHz。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，24L01無線模塊初始化，液晶顯示模塊初始化，24L01無線電模塊初始化，超聲波模塊初始化。接