新型多功能智能小車(chē)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：介紹智能小車(chē)自動(dòng)完成設(shè)定任務(wù)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以玩具小坦克為車(chē)體，以單片機(jī)AT89S52為核心，利用黑白線傳感器判斷小車(chē)行駛的軌跡；利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片；由單片機(jī)對(duì)小車(chē)狀態(tài)做出實(shí)時(shí)反應(yīng)，并輸出相應(yīng)的控制指令。該系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM輸出可控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加速、減速等動(dòng)作；可精準(zhǔn)地完成小車(chē)沿黑色引導(dǎo)線的尋跡(斷開(kāi)引導(dǎo)線亦可)、檢測(cè)鐵片個(gè)數(shù)、實(shí)時(shí)LCD顯示行駛距離、時(shí)間和行車(chē)軌跡等功能。該設(shè)計(jì)功耗小，成本低，精度較高。
關(guān)鍵詞：AT89S52K；黑白傳感器；金屬傳感器；霍爾傳感器；LCD

0 引言
人類(lèi)的研究活動(dòng)已擺脫了地球生物圈的束縛而廣泛地進(jìn)入外層空間和海洋深處。對(duì)月球和太陽(yáng)系其他行星的探測(cè)，對(duì)太陽(yáng)系以外的宇宙進(jìn)行考察，對(duì)數(shù)千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。自動(dòng)控制系統(tǒng)正在代替人們完成這些任務(wù)。在戰(zhàn)場(chǎng)上的軍事活動(dòng)中，在惡劣環(huán)境條件下的生產(chǎn)勞動(dòng)中，凡不宜由人直接承擔(dān)的任務(wù)，均可由自動(dòng)控制系統(tǒng)代替，如智能小車(chē)可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度等條件的影響，完成危險(xiǎn)地段、人類(lèi)無(wú)法介入等特殊情況下的任務(wù)。高科技自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置已日益成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中離不開(kāi)的自動(dòng)智能設(shè)備。
本文設(shè)計(jì)方案以多功能的智能小車(chē)作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的載體，以單片機(jī)AT89S52為核心；利用黑白線傳感器判斷小車(chē)行駛的軌跡，利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片，由驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路完成小車(chē)的行駛，由單片機(jī)對(duì)小車(chē)狀態(tài)作出實(shí)時(shí)反應(yīng)，并輸出相應(yīng)的控制指令；通過(guò)LCD顯示器對(duì)小車(chē)運(yùn)行的時(shí)間、鐵片數(shù)目以及行駛路程等參數(shù)進(jìn)行直觀顯示。整個(gè)系統(tǒng)安裝于車(chē)體上并實(shí)施控制。安裝在車(chē)上的多個(gè)測(cè)距傳感器精度高，能夠準(zhǔn)確測(cè)算出速度與距離，各種聲光器件實(shí)時(shí)顯示各模塊的工作狀態(tài)。全程無(wú)需人為控制，順利完成設(shè)定任務(wù)。經(jīng)性能指標(biāo)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)控制小車(chē)的進(jìn)退轉(zhuǎn)向等動(dòng)作且精度較高。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 車(chē)型
本設(shè)計(jì)選用的履帶車(chē)，采用帶電感的大扭力260馬達(dá)，具有動(dòng)力性能強(qiáng)、底盤(pán)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，左右電機(jī)速度調(diào)整到一定時(shí)，不易偏離軌道。
1．2 顯示模塊
采用2行16個(gè)字的MD1602A液晶顯示器，其功耗低、體積小、顯示內(nèi)容豐富?？赏ㄟ^(guò)與單片機(jī)連接，編程，完成顯示時(shí)間和距離等等一系列的功能。
1．3 電源
單電源+DC／DC轉(zhuǎn)換供電。由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和其他芯片工作電壓不一樣，需各自獨(dú)立供電。使用6節(jié)電池產(chǎn)生約7～9 V的電壓，進(jìn)行DC／DC轉(zhuǎn)換，可得到5 V左右的穩(wěn)定電壓。該方案電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠。
1．4 直流電機(jī)
采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。采用一個(gè)L298N，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。使用PWM方式的調(diào)速電路搭接簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電流大、可靠性高，電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理如圖1所示。

L298N芯片內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)含2個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，符合兩輪驅(qū)動(dòng)和單片機(jī)控制。它可驅(qū)動(dòng)46 V，2 A以下的電機(jī)，滿足小車(chē)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)要求。