單片機智能小車的設(shè)計

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1、51單片機智能小車 一、智能小車開發(fā)板介紹 智能小車好玩、有趣，很多單片機愛好者就是靠玩小車而走上了單片機開發(fā)的職業(yè)。關(guān)于智能小車，市場上有一些，經(jīng)過對照，發(fā)現(xiàn)市場上的很多“智能小車”其實就是一個個“四肢發(fā)達，頭腦簡單”的白癡，一點點都不智能，之所以這樣說，主要是基于以下兩點： 一是很多小車太注重小車的機械結(jié)構(gòu)，致使小車整體價格偏高； 二是沒有提供源程序或提供的源程序很少，不能充分發(fā)揮小車的智能性。 頂頂電子設(shè)計的這款智能小車，機械和電機部分由廣州某公司專門定做，采用二個驅(qū)動輪、二個從動輪(也可使用一個萬向輪)，即簡單，又靈活。電路部分由我們自己獨立設(shè)計，并配備了豐富多彩的實用源

2、程序，可讓那些“智能小車”的粉絲們快快樂樂玩?zhèn)€夠！ 頂頂電子設(shè)計的這款簡易智能小車，采用STC89C51/52單片機作為小車的檢測和控制核心；采用光電開關(guān)、聲控傳感器、光敏傳感器、溫度傳感器、紅外接收器等來檢測和感應各種外界情況，從而把反饋到的信號送單片機，使單片機按照預定的工作模式控制小車在各區(qū)域按預定的速度行駛；智能小車既可以采用LED數(shù)碼管來顯示有關(guān)信息，也可以采用1602LCD實時顯示小車行駛的距離。 機器小車主要由底盤(含2個帶電機的驅(qū)動輪、2個從動輪，底板)、電路板和6節(jié)5號電池盒三部分組成，其正面和底面外形如圖所示： 下圖是51單片機智能小車的電路組成框

3、圖： 下圖是智能小車中主要元件在小車中的位置實物圖: 二、產(chǎn)品配置 智能小車產(chǎn)品配置如下： 1.小車底板1塊、車軸插片4片 2.車輪4只 3.車軸2根，墊片2只，銅螺帽2只 4.帶齒輪箱的電機及104電容各2只 5.智能小車開發(fā)板1塊（除DS18B20外，板上集成電路配備完整） 6.避障光電傳感器1只（TCR T5000）、循跡光電傳感器2只（RPR220）、速度光電傳感器1只（RPR220） 7.雙向插頭排線4根 8.串口線1根 9.紅外遙控器1只 10.固定電路板與底板的長螺絲、橡皮墊圈各2只 11.6

4、節(jié)5號電池盒(因電池屬易燃易爆物品,故不配送,請自行購買) 12.豐富的源程序、電路原理圖和操作使用手冊 用戶購買后，只需要再另外購502膠水（1元左右）、雙面膠（1元左右）和6節(jié)5號電池（采用普通的華太電池即可，6節(jié)約1.5元）即可進行組裝與實驗了。 需要說明的是,小車的組裝非常簡單,有關(guān)詳細的組裝方法，我們將在智能小車操作使用手冊上，采用圖解的形式進行說明。 三、選配件 用戶購買產(chǎn)品后，可進行小車的基本實驗，如果用戶想進行一些特殊的實驗，需要購買以下產(chǎn)品，說明如下： 1.溫度傳感器DS18B20，價格6元。 鏈接： 配置DS18B20后，可進行溫度顯

5、示的實驗。 2.1602液晶顯示器，價格16元。 鏈接： 配置1602液晶顯示器后，可進行液晶顯示方面的實驗。 3.高性能光電開關(guān)E3F-DS10C4，價格16元。 鏈接： 配置E3F-DS10C4后，可大大提供小車避障和循跡的效果。 4.無線遙控套件，價格26元。 鏈接： 配置無線遙控套件后，可進行無線遙控小車實驗。 5.ISD1700語音模塊，價格66元。 鏈接： 配置ISD1700語音模塊后，可使小車具有說話的功能。 以上為選配件，請用戶根據(jù)情況進行選擇。 四、實驗說明 智能小車附帶的程序十分豐富，全部采用C語言編寫，非常方便使用和移植，主要

6、程序如下： 實驗1——電池電壓檢測程序 實現(xiàn)功能:開機后，數(shù)碼管上顯示出電池電壓的值，當電池電壓低于7V時，蜂鳴器鳴叫，表示電池電壓低，需要更換電池。 下圖是小車顯示的電池電壓情況（顯示的電壓值為8.5V）： 實驗2——模擬PWM控制小車速度程序 實現(xiàn)功能:用單片機的IO口模擬PWM信號，控制小車的轉(zhuǎn)速，具體要求是：開機后，小車按全速運轉(zhuǎn)，當按下K1鍵時，小車運行的速度是全速的0.1，當按下K2鍵時，小車的轉(zhuǎn)速是全速的0.5。 實驗3——用定時中斷控制小車速度程序 實現(xiàn)功能:采用定時中斷方法，控制小車的轉(zhuǎn)速，具體要求是：開機后，小車按全速的0.2運轉(zhuǎn)。 實驗時,為了便于

7、對照，讀者可在源程序的基礎(chǔ)上修改定時器0中斷處理函數(shù)： void Timer0(void) interrupt 1//定時器0中斷處理函數(shù)入口 { TH0=0xfc; //定時1ms TL0=0x66; EA=0; //關(guān)中斷 tim=tim+1; //時間計數(shù)加1 if(tim<20){EN1=0;EN2=0;} else {EN1=1;EN2=1;} if(tim==100)tim=0; EA=1; //開中斷 } 修改的方法是：改變上述語句if(tim<20){EN1=0;EN2=0;}中的tim的值，例如，將此改為if(tim<50){EN1=0;EN2=0;}

8、，重新編譯源程序，再下載到小車的單片機中，此時會發(fā)現(xiàn)小車的運轉(zhuǎn)速度快了很多。 實驗4——話筒控制小車起停程序 實現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有話筒，要求采用聲音可以控制小車的起停，具體要求是：開機后，小車運轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈亮；當拍一下巴掌或敲擊一下器物發(fā)出響亮的聲音時，小車停轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈熄滅；再次拍一下，小車繼續(xù)運轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈又點亮。 實驗5——光控小車程序 實現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有光敏電阻，能夠感受到光線的變化情況，要求通過光敏電阻判斷出白天和黑夜，當白天時（光線正常時，小車前面的兩個指示燈LED1、LED2不亮），當夜晚時（光線暗時），小

9、車前面的兩個指示燈LED1、LED2點亮。 實驗6——紅外遙控數(shù)碼管顯示程序 實現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有紅外遙控接收頭，能夠接收遙控器發(fā)出的信號，要求按下遙控器的01H鍵時，小車前進（前方的兩個指示燈熄滅）；按下遙控器上的05H鍵時，小車停止（前方的兩個指示燈熄滅）；按下遙控器上的04H鍵時，小車左轉(zhuǎn)（左前方的指示燈點亮）；按下遙控器上的06H鍵時，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點亮）；按下遙控器上的09H鍵時，小車后退（前方的兩個指示燈點亮）。遙控器上的鍵值能同時在LED數(shù)碼管上顯示出來。 以下是按下遙控器上的05H時，小車顯示的情況： 實驗7——紅外遙控LCD顯示程序 實

10、現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有紅外遙控接收頭，能夠接收遙控器發(fā)出的信號，開機時，LCD顯示如下畫面： 要求按下遙控器的01H鍵時，小車前進（前方的兩個指示燈熄滅）；按下遙控器上的05H鍵時，小車停止（前方的兩個指示燈熄滅）；按下遙控器上的04H鍵時，小車左轉(zhuǎn)（左前方的指示燈點亮）；按下遙控器上的06H鍵時，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點亮）；按下遙控器上的09H鍵時，小車后退（前方的兩個指示燈點亮）。遙控器上的鍵值和狀態(tài)能同時在LCD上顯示出來（前時時顯示FRONT，后退時顯示BACK，左轉(zhuǎn)時顯示LEFT，右轉(zhuǎn)時顯示RIGHT，停止時顯示STOP）。 以下是按下遙控器上的05H時，小車顯示

11、的情況： 實驗8——數(shù)碼管溫度顯示程序 實現(xiàn)功能:在智能小車上設(shè)有溫度傳感器DS18B20的安裝位置，DS18B20安裝好后，能夠感知外界的溫度，要求外界溫度能通過LED數(shù)碼管顯示出來。 以下是顯示的溫度情況： 實驗9——LCD溫度顯示程序 實現(xiàn)功能:在智能小車上設(shè)有溫度傳感器DS18B20的安裝位置，DS18B20安裝好后，能夠感知外界的溫度，要求外界溫度能通過LCD顯示出來。 以下是顯示的溫度情況： 實驗10——避障小車程序 實現(xiàn)功能:在智能小車的頭部，設(shè)有避障光電開關(guān)安裝位置，如果裝上此光電開關(guān)后，就能夠感受到前方障礙物的，當檢測到有障礙物

12、時，可控制小車后退并轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物，達到避障的目的。 特別說明：本實例采用的是普通的光電開關(guān)（TCR T5000）進行避障，由于該開關(guān)檢測距離較短（一般只有1cm左右），因此，避障效果不是很好，只有當小車離障礙物較近時，才能檢測到障礙物的存在，容易發(fā)生車頭觸碰障礙物的情況；要真正達到比較好的效果，需要采用性能較好的光電開關(guān)，如E3F-DS10C4等，其檢測距離達10cm以上，既使小車速度較快，一般也不會發(fā)生撞車的現(xiàn)象。另外，如果想全方位進行避障，還需要在小車的前面多裝幾個光電開關(guān)，對不同方位的障礙物進行檢測，用戶可根據(jù)情況自行設(shè)計和安裝。 實驗11——小車循跡程序 實現(xiàn)功能:在智

13、能小車的頭部，設(shè)有兩個循跡光電開關(guān)安裝位置，如果裝上這個光電開關(guān)后，就能夠感受到地面鋪設(shè)的道路情況，從而控制小車按事先制作的黑色道路行進。 以下是小車循跡實驗效果圖: 特別說明：本實例采用的是普通的光電開關(guān)（RPR220）進行循跡，由于該開關(guān)檢測距離較短，因此，循跡效果不是很好，另外，還需要根據(jù)鋪設(shè)的道路情況對源程序中的延時程序進行調(diào)整（當轉(zhuǎn)向大時，將延時常數(shù)調(diào)小一些，當轉(zhuǎn)向小時，將延時常數(shù)調(diào)大一些），以便使小車偏離道路時，能夠及時轉(zhuǎn)到正常的軌道上來。 為了能夠達到比較好的循跡效果，建議采用性能較好的光電開關(guān)，如兩只E3F-DS10C4等，其檢測靈敏度較高，檢測距離較遠，當然，既

14、使采用性能較好的光電開關(guān)，也需要根據(jù)實際的道路情況，對源程序中的延時時間進行調(diào)整。 這個源程序?qū)嶒灂r有一定難度，用戶一定要鋪設(shè)好道路，對源程序進行簡單的修改，并保持一定的耐心，否則，不易成功！ 實驗12——小車里程計算程序 實現(xiàn)功能:當小車運行時，在數(shù)碼管上可以顯示出小車轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，并且每轉(zhuǎn)一圈，指示燈LED3會閃爍一次，當按下K1鍵時，小車停止，同時，在數(shù)碼管上顯示出小車運行的距離。 以下顯示的是小車轉(zhuǎn)動的圈數(shù): 特別說明：本實例采用的是普通的光電開關(guān)（RPR220）進行檢測，由于該開關(guān)檢測距離較短（一般只有1cm左右），因此，安裝速度光電開關(guān)時，應盡量靠近車輪的內(nèi)側(cè)，如果

15、小車轉(zhuǎn)動時，指示燈LED3不閃爍，說明光電開關(guān)安裝位置不正確，需要反復進行調(diào)整，直至正常為止。 實驗13——無線控制小車程序 實現(xiàn)功能:將無線遙控接收模塊的+5V、GND、10（D0）、11（D1）、12（D2）、13（D3）、VT腳用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的VCC、GND、P00~P04腳，如下圖所示： 連接好后，可實現(xiàn)以下功能：按無線發(fā)射器的A鍵小車前進（再按按壓則停止），按B鍵小車后退（再按按壓則停止），按C鍵小車左轉(zhuǎn)（再按按壓則停止），按D鍵小車右轉(zhuǎn)（再按按壓則停止)。 實驗14——具有語音功能的小車程序 實現(xiàn)功能:將ISD1700語音模塊J1中的VCC、GND插針用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的VCC、GND腳，將ISD1700語音模塊J4中的PLAY、FWD插針用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的P00~P01腳，如下圖所示： 連接好后，可實現(xiàn)以下功能：打開電源開關(guān)，按下K1鍵后，小車開始前進，當遇到障礙特時，小車發(fā)出“太危險了”，然后后退并轉(zhuǎn)向，進行避障。 特別說明：本實驗是在實驗10的基礎(chǔ)上改編的，在進行本實驗之前，請先進行實驗10。