單片機(jī)智能小車的設(shè)計(jì)

1、51單片機(jī)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(jī)愛好者就是靠玩小車而走上了單片機(jī)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(shí)就是一個個“四肢發(fā)達(dá)，頭腦簡單”的白癡，一點(diǎn)點(diǎn)都不智能，之所以這樣說，主要是基于以下兩點(diǎn)：一是很多小車太注重小車的機(jī)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(jì)的這款智能小車，機(jī)械和電機(jī)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(dú)立設(shè)計(jì)，并配備了豐富多彩的實(shí)用源程序，可讓那些“智能小車

2、”的粉絲們快快樂樂玩?zhèn)€夠！頂頂電子設(shè)計(jì)的這款簡易智能小車，采用stc89c51/52單片機(jī)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(yīng)各種外界情況，從而把反饋到的信號送單片機(jī)，使單片機(jī)按照預(yù)定的工作模式控制小車在各區(qū)域按預(yù)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(shí)時顯示小車行駛的距離。機(jī)器小車主要由底盤(含2個帶電機(jī)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(jī)智能小車的電路組成框圖：下圖是智能小車中主要元件在小車中的位置實(shí)物圖:二、產(chǎn)

3、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(jī)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

4、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(jìn)行組裝與實(shí)驗(yàn)了。需要說明的是,小車的組裝非常簡單,有關(guān)詳細(xì)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(jìn)行說明。三、選配件用戶購買產(chǎn)品后，可進(jìn)行小車的基本實(shí)驗(yàn)，如果用戶想進(jìn)行一些特殊的實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行溫度顯示的實(shí)驗(yàn)。2.1602液晶顯示器，價格16元。鏈接：配置1602液晶顯示器后，可進(jìn)行液晶顯示方面的實(shí)驗(yàn)。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

5、線遙控套件，價格26元。鏈接：配置無線遙控套件后，可進(jìn)行無線遙控小車實(shí)驗(yàn)。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(jìn)行選擇。四、實(shí)驗(yàn)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，主要程序如下：實(shí)驗(yàn)1電池電壓檢測程序?qū)崿F(xiàn)功能:開機(jī)后，數(shù)碼管上顯示出電池電壓的值，當(dāng)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(shí)驗(yàn)2模擬pwm控制小車速度程序?qū)崿F(xiàn)功能:用單片機(jī)的io口模擬pwm信號，控制小車的轉(zhuǎn)速，具體要求是：開機(jī)

6、后，小車按全速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)按下k1鍵時，小車運(yùn)行的速度是全速的0.1，當(dāng)按下k2鍵時，小車的轉(zhuǎn)速是全速的0.5。實(shí)驗(yàn)3用定時中斷控制小車速度程序?qū)崿F(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(jī)后，小車按全速的0.2運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)時,為了便于對照，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1mstl0=0x66;ea=0; /關(guān)中斷tim=tim+1; /時間計(jì)數(shù)加1if(tim20)en1=0;en2=0;else en1=1;en2=1;if(tim=100)tim=0;e

7、a=1; /開中斷修改的方法是：改變上述語句if(tim20)en1=0;en2=0;中的tim的值，例如，將此改為if(tim50)en1=0;en2=0;，重新編譯源程序，再下載到小車的單片機(jī)中，此時會發(fā)現(xiàn)小車的運(yùn)轉(zhuǎn)速度快了很多。實(shí)驗(yàn)4話筒控制小車起停程序?qū)崿F(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(jī)后，小車運(yùn)轉(zhuǎn)，led1、led2指示燈亮；當(dāng)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?yán)^續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，led1、led2指示燈又點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)5光控小車程序?qū)崿F(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

8、化情況，要求通過光敏電阻判斷出白天和黑夜，當(dāng)白天時（光線正常時，小車前面的兩個指示燈led1、led2不亮），當(dāng)夜晚時（光線暗時），小車前面的兩個指示燈led1、led2點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)6紅外遙控?cái)?shù)碼管顯示程序?qū)崿F(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(jìn)（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(diǎn)亮）；按下遙控器上的06h鍵時，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的09h鍵時，小車后退（前方的兩個指示燈點(diǎn)亮）。遙控器上的鍵值能同時在led

9、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(shí)驗(yàn)7紅外遙控lcd顯示程序?qū)崿F(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(jī)時，lcd顯示如下畫面：要求按下遙控器的01h鍵時，小車前進(jìn)（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(diǎn)亮）；按下遙控器上的06h鍵時，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的09h鍵時，小車后退（前方的兩個指示燈點(diǎn)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)

10、時顯示right，停止時顯示stop）。以下是按下遙控器上的05h時，小車顯示的情況：實(shí)驗(yàn)8數(shù)碼管溫度顯示程序?qū)崿F(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(shí)驗(yàn)9lcd溫度顯示程序?qū)崿F(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(shí)驗(yàn)10避障小車程序?qū)崿F(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(dāng)檢測到有障礙

11、物時，可控制小車后退并轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物，達(dá)到避障的目的。特別說明：本實(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（tcr t5000）進(jìn)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(dāng)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)行檢測，用戶可根據(jù)情況自行設(shè)計(jì)和安裝。實(shí)驗(yàn)11小車循跡程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車的頭部，

12、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(jìn)。以下是小車循跡實(shí)驗(yàn)效果圖:特別說明：本實(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（rpr220）進(jìn)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(jìn)行調(diào)整（當(dāng)轉(zhuǎn)向大時，將延時常數(shù)調(diào)小一些，當(dāng)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(dá)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(yuǎn)，當(dāng)然，既使采用性能較好的光電開關(guān)，也需要根

13、據(jù)實(shí)際的道路情況，對源程序中的延時時間進(jìn)行調(diào)整。這個源程序?qū)嶒?yàn)時有一定難度，用戶一定要鋪設(shè)好道路，對源程序進(jìn)行簡單的修改，并保持一定的耐心，否則，不易成功！實(shí)驗(yàn)12小車?yán)锍逃?jì)算程序?qū)崿F(xiàn)功能:當(dāng)小車運(yùn)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(dāng)按下k1鍵時，小車停止，同時，在數(shù)碼管上顯示出小車運(yùn)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(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（rpr220）進(jìn)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(yīng)盡量靠近車輪的內(nèi)側(cè)，如果小車轉(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(fù)進(jìn)行調(diào)整，直至正常為止。實(shí)驗(yàn)13無線控制小車程序?qū)崿F(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、p00p04腳，如下圖所示：連接好后，可實(shí)現(xiàn)以下功能：按無線發(fā)射器的a鍵小車前進(jìn)（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(shí)驗(yàn)14具有語音功能的小車程