智能玩具小車的設(shè)計(jì)

計(jì)京鴻，林森，張娜

（哈爾濱華德學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150025）

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智能玩具小車的設(shè)計(jì)

計(jì)京鴻，林森，張娜

（哈爾濱華德學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150025）

以一般的玩具電動(dòng)車為基礎(chǔ)，增加紅外傳感器，利用傳感器構(gòu)成的信號(hào)檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)車的運(yùn)行速度、運(yùn)行位置、運(yùn)行狀況，單片機(jī)接收并處理信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到的各種數(shù)據(jù)，然后由單片機(jī)發(fā)出指令控制電動(dòng)小車運(yùn)行。

玩具小車；單片機(jī)；紅外

引言

隨著智能水平的不斷提高，人們的生活方式迅速地改變，電子智能玩具有一定的市場(chǎng)前景。作為電子智能玩具之一的智能玩具小車更受兒童青睞。

1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、避障電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、藍(lán)牙電路等。

2　硬件電路設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)

時(shí)鐘電路使用的是一個(gè)12.059 2 MHz的晶振。為了保證在RST端能夠保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平以完成復(fù)位，電路中需電阻、電容，外接的電容和電阻與電源構(gòu)成通路，電容被充電后實(shí)現(xiàn)了上電自動(dòng)復(fù)位功能。

2.2避障電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的是具有發(fā)射和接收一體的紅外線傳感器，可以防止因?yàn)橹車目梢姽鈳?lái)的干擾，使抗干擾性能增強(qiáng)。對(duì)小車障礙物的檢測(cè)要求檢測(cè)距離較近，選用直流直接驅(qū)動(dòng)方式，此電路主要通過(guò)LM393比較器與外部輸入信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻來(lái)調(diào)節(jié)LM393中的比較電壓，通過(guò)比較器輸出0～+5 V的電壓，被單片機(jī)口讀入，檢測(cè)到高電平表示有信號(hào)（有障礙物），低電平無(wú)信號(hào)（無(wú)障礙物）。如果前方或左前方有障礙物，給主控芯片命令驅(qū)動(dòng)模塊停止工作［1］。

2.3驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用H橋式驅(qū)動(dòng)電路，采用L298N電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來(lái)控制小車的速度，起停。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用的步進(jìn)電機(jī)是四項(xiàng)六線式，單片機(jī)AT89S51通過(guò)I/O口向L298N的17和18腳發(fā)送驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，從而控制步進(jìn)電機(jī)的速度及正反轉(zhuǎn)。

2.4藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊電路使用手機(jī)端的軟件對(duì)主控模塊的單片機(jī)輸入指令，從而使驅(qū)動(dòng)電路按照固定的方式運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了小車的無(wú)線控制。

整機(jī)電路圖如圖1所示：

圖1　系統(tǒng)電路圖

3　軟件設(shè)計(jì)

3.1驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì)

該部分主要實(shí)現(xiàn)的功能是在無(wú)障礙時(shí)車輛的無(wú)線控制，通過(guò)四個(gè)按鍵輸入不同的固定量，使小車按照人的想法來(lái)執(zhí)行操作，遇到障礙后，根據(jù)障礙控制小車電機(jī)的停止工作，從而實(shí)現(xiàn)避開障礙，調(diào)整后繼續(xù)前進(jìn)［2］。

3.2避障模塊軟件設(shè)計(jì)

該部分主要實(shí)現(xiàn)的功能是：一方面，無(wú)障礙時(shí)車速的自動(dòng)控制；另一方面，遇到障礙后，根據(jù)障礙控制小車電機(jī)的停止工作，從而實(shí)現(xiàn)避開障礙，調(diào)整后繼續(xù)前進(jìn)小車運(yùn)行的過(guò)程，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)小車前方一定區(qū)域進(jìn)行掃描，由此判斷有無(wú)障礙。無(wú)障礙繼續(xù)前進(jìn)，有障礙則小車停止前行，人工調(diào)整小車姿態(tài)以后，然后避開障礙繼續(xù)前進(jìn)。

4　結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)接收并處理信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到的各種數(shù)據(jù)，然后由單片機(jī)發(fā)出指令控制電動(dòng)小車運(yùn)行。該智能玩具小車能夠?qū)崿F(xiàn)前進(jìn)、后退、加速、減速、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和車燈閃爍功能，也能實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，避障等功能。

［1］李仲景.單片機(jī)小范圍原理與應(yīng)用［M］.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2012.

［2］盧威.智能小車避障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.南昌：南昌大學(xué)，2012：25.

（編輯：王慧芳）

The Design of The Intelligent Toy Car

Ji Jinghong，Lin Sen，Zhang Na
（Electronics and Information Engineering School of Huade College，Harbin Heilongjiang 150025）

At the current general electric toys as the foundation，increase the infrared sensor，signal detection circuit，composed of sensors real-time detection electric vehicle running speed，location，running status of single chip microcomputer receiving and processing signal detection circuit to detect all kinds of data，and then issue instructions by single-chip microcomputer control electric car run.

toy car；single chip microcomputer；infrared

TN921

A

2095-0748（2015）23-0052-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.22

2014-10-27

計(jì)京鴻（1979—），女，黑龍江綏化人，研究生，畢業(yè)于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，講師，研究方向：電機(jī)方向。