基于單片機(jī)的管道小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王鵬?姚鑫譽(yù)?陳戈婧

摘 要：智能是當(dāng)今科技的新產(chǎn)物，機(jī)械化、智能化也是人類科技發(fā)展不可阻擋的趨勢，智能產(chǎn)品能夠通過被植入預(yù)設(shè)的程序完成人們?cè)O(shè)置好的一系列活動(dòng)，執(zhí)行性后不需要人為地操作和控制，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了工業(yè)生產(chǎn)、勘探研究、智能玩具等諸多領(lǐng)域。 本文以單片機(jī)為核心控制器，設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)管道檢測的智能小車。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；管道檢測；智能小車

國外機(jī)器人起步早，發(fā)展較為迅速，一方面機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用讓人們了解到了它的優(yōu)勢。在數(shù)年的發(fā)展中，機(jī)器人也越來越走向網(wǎng)絡(luò)化，模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，和智能化，性能也日益強(qiáng)大，發(fā)展前景極其廣闊；另一方面，隨著科技和電子器件的飛速發(fā)展，機(jī)器人的體積也越來越小型化、微型化，還廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造外的其他領(lǐng)域，如科學(xué)探測、玩具等等。到現(xiàn)在為止智能機(jī)器人的研究也屬于熱門領(lǐng)域，并且正不斷地飛速發(fā)展，科學(xué)研究者們正致力于將機(jī)器人應(yīng)用在人類生活各個(gè)領(lǐng)域的研究工作。

本次設(shè)計(jì)的智能交通環(huán)境檢測小車系統(tǒng)選取STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)在該系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，起到處理和控制系統(tǒng)的運(yùn)行的目的，車身前方安裝有兩個(gè)紅外探測器，其工作原理實(shí)質(zhì)上是光感傳感器，用于探測前方管道障礙物位置。

一、顯示模塊

選取LCD1602液晶作為顯示模塊。液晶顯示器不僅顯示的信息豐富，使用方便，而且屏幕清晰，顯示速度快，顯示信息也一目了然，這種顯示器在很多領(lǐng)域都得到了廣泛地應(yīng)用。對(duì)于本次設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯然不能很好地反映小車工作時(shí)的各種狀態(tài)，LCD1602液晶顯示器不僅能顯示多種信息，而且其它各方面也都滿足本次設(shè)計(jì)需求。

二、電機(jī)選擇

選取直流電機(jī)。該電機(jī)的工作方式比較簡單，電機(jī)供電接口可連接兩根導(dǎo)線，只要對(duì)著兩根導(dǎo)線加上高低不同的電壓，產(chǎn)生電壓降就能使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，連根導(dǎo)線間電壓越大轉(zhuǎn)動(dòng)越快，對(duì)小車速度的控制非常簡單，只需要調(diào)整電機(jī)兩導(dǎo)線之間的電壓大小就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的高低，另外還能夠通過PWM方式調(diào)節(jié)速度，其原理是調(diào)整通往電機(jī)的電壓為方波形式，改變方波地占空比達(dá)到調(diào)速的目的，此電機(jī)不僅體積小，結(jié)構(gòu)簡單，工作方式簡單，安裝方便，而且旋轉(zhuǎn)力矩滿足系統(tǒng)要求，在小車運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生足夠的扭力。

三、壁障模塊

選取紅外光電開關(guān)。該器件也屬于主動(dòng)探測器，紅外光電開關(guān)向外界發(fā)出一光束，光束在傳播過程中若是遇到障礙物會(huì)被障礙物阻斷反射回來，發(fā)回的光再次通過紅外光電開關(guān)的接收轉(zhuǎn)化為一系列信息，發(fā)給單片機(jī)。該器件能夠檢測所有反光的物體，在我們生活中運(yùn)動(dòng)遇到的阻礙物也全部都是反光物體。另外，這種探測器在使用的過程中比較簡單，操作難度很小。當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到反射回來的光時(shí)，器件輸出為低電平；沒有感應(yīng)到反射光則為高。

避障傳感器安裝在車體前端兩側(cè)，每側(cè)各安裝一個(gè)，安裝時(shí)還要注意傳感器應(yīng)稍向外側(cè)傾斜一些，這是為了防止障礙物的剮蹭損壞到傳感器。

四、圖像采集模塊

選取CCD圖像傳感器。此傳感器檢測量的范圍很大，可以檢測多種信號(hào)，性能方面雖然比較全面，體積小，信號(hào)檢測的多導(dǎo)致內(nèi)部處理量也很大，處理過程較為簡單，應(yīng)用于該系統(tǒng)體積上比較合適，不會(huì)造成器件性能的浪費(fèi)和不必要的耗能，較普通傳感器而言，這種監(jiān)控模塊不僅感應(yīng)距離遠(yuǎn)，在精度上也較為準(zhǔn)確，工作特性很高，體積上也符合本次設(shè)計(jì)的選取安裝，經(jīng)過試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)此模塊滿足了本次設(shè)計(jì)的所有要求，也適合在小車前側(cè)安裝使用，不符合本次設(shè)計(jì)選取的要求。

五、小車供電模塊

干電池供電。數(shù)量選擇6塊干電池，每塊電池電壓1.5V，再經(jīng)過特定的電壓轉(zhuǎn)換裝置將電壓轉(zhuǎn)換后供給單片機(jī)使用。干電池不僅重量輕、體積小，而且購買方便成本低，置換電池也很便利，非常適合本次的設(shè)計(jì)，也能滿足系統(tǒng)的供電需求。

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本課題由由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院“雙E”資助項(xiàng)目 20161812。