【正文】 ……………………………… 18 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 2 摘要 隨科學(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)用于機器人玩具制造領(lǐng)域，使智能機器人越來越多樣化。智能機器人是一個多種高新技術(shù)的集成體，它融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、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)。本課題為具有較強動手能力與設(shè)計基礎(chǔ)的大學(xué)畢業(yè)生準(zhǔn)備。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和技能，提高分析與解決實際問題的能力和初步科學(xué)研究的能力。 采用模塊化的設(shè)計方案， 通過紅外發(fā)射管和接收管識別路徑，利用 PWM 技術(shù)控制直流電機的前進(jìn)速度和方向， 尋跡由 TCRT5000 光電對管完成 。結(jié)果表明，該智能 小車具有很好的識別與檢測的能力，具有定位精度、運行穩(wěn)定可靠的 尋跡功能 。 （ 2） 小車按指定路線運行，自動區(qū)分直線軌道和彎路軌道，在指定彎路處拐彎，實現(xiàn)靈活前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、倒退 、過橋 等功能，在軌道上劃出設(shè)定的地圖。 小車 尋跡路線 小車尋跡線路 如圖 1 所示： 圖 1 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 4 第 二 章 .系統(tǒng) 方案 選擇 根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、直流電機及其驅(qū)動模塊、電壓比較模塊等模塊構(gòu)成。 車體設(shè)計 方案：自己制作電動車。即左邊和右邊的兩個輪子分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流減速電機進(jìn)行驅(qū)動。 小車 總體結(jié)構(gòu)圖 如圖 2 所示： 圖 2 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 5 控制器模塊 方案：采用 STC89C52 單片機作為主控 制器。 電源 和穩(wěn)壓 模塊 由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。鋰電 池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因此，這種方案比較可行 ，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)要求 。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。 方案 2：用 TCRT5000 型光電傳感器 。 靈敏度 高 。 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。 當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來 時，三極管導(dǎo)通輸出低電平 綜上考慮， 我們選擇了方案 2。 ， 由于本實驗要實現(xiàn)對路徑的準(zhǔn)確定位和精確測量，我們綜合考慮了 如下 方案。直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 6 電機驅(qū)動模塊 方案：對于直流電機用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 L298N 是專用驅(qū)動集成電路，屬于 H 橋集成電路，與 L293D的差別是其輸出電流增大，功率增強。當(dāng)驅(qū)動直流電機時，可以直接控制步進(jìn)電機，并可以實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)此功能只需改變輸入 端的邏輯電平。用該芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。本設(shè)計制作的智能 小車系統(tǒng)以 MXT8051單片機最小系統(tǒng)電路為整個系統(tǒng)的控制電路，通過各種傳感器電路，采集各種傳感器信息，以發(fā)出各種控制信號命令，來完成相應(yīng)的操作， 單片機控制電路原理圖如 3 所示： 圖 3 單片機控制電路原理圖 直流電機 驅(qū)動 模塊 直流電機采用 H 橋控制方案 如圖 4 圖 4 通過采用 L298N 芯片可以達(dá)到目的，整體控制方案如圖 5 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 8 圖 5 電機有兩個分別作為左右輪的驅(qū)動，而通過兩路 PWM 輸出即可控制一個電機，故共需 4 路PWM 輸出。 具體控制過程為： 1. 通過編程由控制芯片 MXT8051 經(jīng) PWM 發(fā)出驅(qū)動信號， PWM 輸出作為 L298N 的輸入，經(jīng) L298 轉(zhuǎn)換輸出控制信號使電機轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動車輪轉(zhuǎn)動，使小車前進(jìn)后退。 3. 當(dāng)左輪停止，右輪轉(zhuǎn)時，小車右轉(zhuǎn)。而兩路基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 9 PWM 輸出的正負(fù)順序轉(zhuǎn)換則可控制電機的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車的前進(jìn)和后退。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。 尋跡具體方案介紹 這里的循跡是指小車在黑色地板上循白線行走， 采用 TCRT5000 型光電對管完成系統(tǒng)循跡 任務(wù)，循跡電路是用以實現(xiàn)小車沿著場地的黑色弧形引導(dǎo)軌跡進(jìn)行前進(jìn)和位置校正的，且小車不能偏離該軌跡。 在循跡檢測傳感器設(shè)計中，我們在車體底盤的前端裝有三 個傳感器，用來檢測 黑色軌跡， 起到尋 跡前進(jìn)的作用。檢測信號則為三組紅外發(fā)射和接收管，黑線時輸出高電平，白線時輸出低電平。由于材料限制，在這里只畫出原理圖： 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 11 圖 9 小車避障電路 基于 STC89C52 單片機的智能小車設(shè)計系統(tǒng) 山東省菏澤市牡丹區(qū)菏澤學(xué)院物理系 07 級電子信息科學(xué)與技術(shù)班 12 第四章 智能小車 的 軟件設(shè)計 經(jīng)過測試，我們的智能小車程序如下： include sbit P13=P1^3。 sbit P10=P1^0。 sbit P12=P1^2。 //電機 1 左輪 sbit P05=P0^5。 //電機 2 sbit P07=P0^7。 void main() { P13=1； P14=1； while(1) { P04=1。P06=1。 TMOD=0X01。 ET0=1。amp。amp。 //定時 TL0=0xFe。 } if(P00==0amp。P01==0amp。P02==1) //小車右轉(zhuǎn) 定時 { TH0=0XFF。 TR0=1。amp。amp。 TL0=0XFb。 } if(P00==1amp。P01==1amp。P02==1) //全部檢測到黑線時 車停 { TH0=0XFF。 TR0=1。amp。amp。 TL0=0xFe。 //電機 1 左輪 P05=1。 //電機 2 右轉(zhuǎn) P07=0。amp。amp。 TL0=0Xfb。 //電機 1 左輪 P05=1。 //電機 2 P07=0。 } if(P00==0amp。P01==0amp。P02==0amp。i==1) // 特別 {TH0=0XFF。 P04=1。 P06=1。 j=0。amp。amp。 TL0=0XFb。 //電機 1 P05=1。 //電機 2 P07=1。 } if(P00==0amp。P01==0amp。P02==0amp。j==1) // 特別 { TH0=0XFF。 P04=0。 P06=1。