基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)

崔海霞

【摘 要】本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于51單片機(jī)的按鍵操作控制和溫度檢測(cè)顯示系統(tǒng)，通過溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)并且通過顯示模塊顯示出來，通過對(duì)按鍵的操作，自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)向，改變行駛方向。

【關(guān)鍵詞】智能小車；單片機(jī)

一、總體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)采用直流電機(jī)，電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片L298N進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，主控芯片為STC89C52，控制器部分采用簡(jiǎn)單按鍵，溫度數(shù)據(jù)的采集采用DS18B20溫度傳感器模塊，顯示部分采用1602液晶。智能小車是一個(gè)運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、信號(hào)處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及自動(dòng)控制等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境感和自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體，它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用。

（一）方案論證

1.小車驅(qū)動(dòng)部分

方案一：小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用自己搭建的9012三極管電路來實(shí)行小車的驅(qū)動(dòng)，9012三極管電路具有電路簡(jiǎn)單，操作方便的等特點(diǎn)。

方案二：小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用L298N芯片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，該模塊具有較大的驅(qū)動(dòng)帶載能力，驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍Vs：+5V～+35V，并且另外自帶了5V、3V的輸出端口。

方案論證：本設(shè)計(jì)為2輪驅(qū)動(dòng)的小車，對(duì)于小車驅(qū)動(dòng)部分要求能夠有較大的帯載能力，并且在小車的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要不同的輸出電壓來提供給小車的各個(gè)模塊。因此綜上所述采用方案二，小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分使用L298N芯片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

2.溫度顯示部分

方案一：溫度的顯示通過數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，但是所能顯示的字符數(shù)量有限有局限性。

方案二：用液晶來顯示溫度傳感器采集到的溫度，雖然操作比數(shù)碼管要復(fù)雜一點(diǎn)，但是功能比數(shù)碼管要強(qiáng)大很多，能夠顯示各種各樣的字符。

方案論證：本設(shè)計(jì)是要顯示溫度，并且要顯示需要顯示英文字符，數(shù)碼管無法滿足要求，因此采用1602液晶來做顯示模塊。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

（一）系統(tǒng)硬件組成

小車部分由電源電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)，顯示電路，無線電木塊，報(bào)警電路，超聲波電路等電路模塊組成。

（二）STC89C52RC簡(jiǎn)介

設(shè)計(jì)采用最常用的STC89C52單片機(jī)，由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的STC89C52是一種高效微控制器。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

（三）液晶顯示電路

該設(shè)計(jì)的顯示部分采用LCD1602來顯示超聲波測(cè)距模塊測(cè)得的距離。對(duì)于現(xiàn)實(shí)電路我們可以采用數(shù)碼管，也可以采用液晶顯示。液晶顯示相對(duì)于數(shù)碼管顯示電路更簡(jiǎn)潔，顯示更明了，故我們采用液晶顯示電路。液晶又分字符型和點(diǎn)陣型，我們使用的液晶是字符型液晶。LCD1602自帶字符庫，不需要查找代碼，英文字符可直接使用。液晶電路使用時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的電位器，調(diào)節(jié)液晶的亮度。

（四）L298N芯片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

該模塊由L298N作為雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍Vs：+5V～+35V。如果在模塊上取電壓供電，則模塊供電范圍為Vs：+7V～+35V。模塊的驅(qū)動(dòng)不封峰值電流Io為2A。

（五）遙控部分獨(dú)立按鍵電路

遙控部分的獨(dú)立按鍵與單片機(jī)的接口設(shè)置為P1.2、P1.3、P1.4、P1.5，分別控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎。獨(dú)立按鍵采用低電平觸發(fā)，即當(dāng)按下按鍵時(shí)給單片機(jī)一個(gè)低電平信號(hào)，單片機(jī)隨后做出相應(yīng)的處理，當(dāng)按鍵松開時(shí)，單片機(jī)接收到一個(gè)高電平信號(hào)，單片機(jī)隨后繼續(xù)做出相應(yīng)處理?？刂撇糠值莫?dú)立按鍵電路如圖1所示。

三、軟件的設(shè)計(jì)與說明

（一）軟件設(shè)計(jì)

遙控部分主程序流程圖如圖2所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，獨(dú)立按鍵模塊初始化，同時(shí)在主函數(shù)中定義單片機(jī)口對(duì)應(yīng)的按鍵按下時(shí)所發(fā)出的函數(shù)值。接下來判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，接著判斷是否又有按鍵按下。如果未發(fā)現(xiàn)按鍵按下則在主函數(shù)中循環(huán)判斷是否有按鍵按下。

（二）溫度檢測(cè)顯示部分主程序流程圖

小車部分主程序流程圖如圖3所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，液晶顯示模塊初始化，按鍵模塊初始化。各個(gè)模塊初始化完畢后，單片機(jī)判斷是否接受到了DS18B20采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，如果接收到信號(hào)，處理相應(yīng)的數(shù)值，如果沒有接收到新的數(shù)值則返回繼續(xù)判斷是否接受到新的信號(hào)。接收到信號(hào)后，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的對(duì)液晶的讀寫進(jìn)行命令。

四、總結(jié)

通過合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程實(shí)現(xiàn)了小車的智能控制，此款小車具有按鍵控制前后左右的功能，溫度采集功能，液晶顯示功能。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 黨宏社.智能車輛系統(tǒng)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)概述[J].公路交通科技，2002.（4）

[2] 林敏.簡(jiǎn)易數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)，2008，28（9）：13-18.

[3] 余祖俊.微機(jī)監(jiān)測(cè)與控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 北方交通大學(xué)出版社，2001.12

[4] 溫志明.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析與應(yīng)用[J]，國防工業(yè)出版社，2008.2

[5] 鮑麗星，陳曉爭(zhēng).一種高精度信號(hào)源的設(shè)計(jì)[J].南京航空航天大學(xué)，2008，16（4）：588-590.