基于單片機的智能小車設計

邵陽學院 鄧喜兵 許建明 陳炯明

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基于單片機的智能小車設計

邵陽學院 鄧喜兵 許建明 陳炯明

【摘要】設計一款通過單片機控制的智能小車，可以通過紅外遙控切換模式在循跡和遙控控制兩種模式進行工作。當工作在遙控模式時能夠使用NEC協(xié)議的紅外遙控控制小車行駛，在循跡模式時可以實現(xiàn)循跡功能。該系統(tǒng)有遙控和小車兩大部分，遙控器采用成品遙控模塊，小車控制器則采用51單片機為控制核心。循跡功能則通過紅外對管來檢測黑線達到尋線的功能。經(jīng)過實際測試該智能小車達到了預期的要求，實現(xiàn)了智能小車的基本功能。

【關鍵詞】單片機；循跡；紅外遙控

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)分為小車部分和遙控器部分。紅外遙控器的制作，可以采用51單片機進行編碼和調(diào)制紅外發(fā)射管所需要的信號。紅外通信協(xié)議采用NEC協(xié)議，也可以采用成品紅外遙控進行設計。紅外遙控小車的工作原理是以51單片機為控制芯片，通過對1383集成紅外接收頭處理過的信號進行解碼。實現(xiàn)識別紅外遙控所發(fā)出的信號，并同時控制L9110（H橋芯片），實現(xiàn)對電機的控制。循跡功能的實現(xiàn)，采用兩對紅外發(fā)射、接收管和一塊LM358集成運放組成的電壓比較器，實現(xiàn)對黑線的循跡功能。該系統(tǒng)外圍元件少簡化了電路設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件系統(tǒng)設計

2.1 循跡電路設計

由于不同顏色的物體反射光線的強度是不一樣的，本設計采用的是黑線作為小車循跡的路線。當紅外光照射在黑色的物體上時，反射回來的光線就比較弱，因此紅外光敏二極管接收到的光線就比較弱，呈現(xiàn)較大的電阻。當紅外光照射在反光能力比較強的物體上時，紅外光敏二極管接收到的光線強呈現(xiàn)的電阻就比較小?？梢愿鶕?jù)這一原理和電壓比較器組成一個黑線循跡模塊。通過單片機判斷電壓比較器的輸出電平就能夠?qū)崿F(xiàn)循跡的功能。

2.2 紅外接收電路設計

該系統(tǒng)采用1383紅外接收頭作為紅外遙控器的接收器件，該接收頭一共有三個引腳分別是電源、地和信號輸出。該接收頭的工作原理為：當接收到載波頻率為38KHz的脈沖調(diào)制信號時，首先由紅外接收頭內(nèi)的紅外敏感元件將脈沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再由前置放大器和自動增益控制電路進行放大處理，然后通過帶通濾波器進行濾波，濾波后的信號由解調(diào)電路進行解調(diào)，最后由輸出電路進行反向放大并輸出低電平；未接收到載波信號時，電路則輸出高電平。把紅外接收頭的數(shù)據(jù)輸出引腳接在單片機的中斷接口，當有遙控信號時片機對遙控信號進行解碼得到控制信號。

2.3 電機驅(qū)動電路設計

該設備采用兩個直流電機，由于直流電機的正反轉(zhuǎn)控制可以通過改變電機兩端電壓的極性來實現(xiàn)的，直流電機驅(qū)動采用的是H橋電路?？梢圆捎梅至⒃图呻娐穬煞N方案，由于采用集成電路外部原件少電路設計簡單，本設計采用兩片集成H橋驅(qū)動芯片L9110作為電機的驅(qū)動器，控制信號則由單片機產(chǎn)生PWM信號對電機進行調(diào)速。

2.4 整體電路原理圖設計

該系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)、紅外接收頭、循跡模塊、電機驅(qū)動芯片構成。整體系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)電路原理圖

3 軟件設計

該系統(tǒng)采取模塊程序設計的方案，以外部中斷的方式實現(xiàn)紅外遙控器的解碼。該程序可分為中斷服務程序、電機驅(qū)動程序、循跡子程序等構成。主程序通過調(diào)用各個子函數(shù)達到智能小車的功能。經(jīng)實際檢測程序整體的可讀性較好，方便維護與移植。

4 結束語

本文設計了一款基于51單片機的智能小車。該小車采用了STC89C52RC微控制器為控制芯片，1383紅外接收頭，L9110 H橋電機驅(qū)動芯，LM358集成運放。該小車成本低，功能強大，娛樂性高，具有較高的實用價值。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應用［M］.上海﹕上海交通大學出版社，2013.

［2］韓克，薛迎霄.單片機應用技術［M］.北京﹕電子工業(yè)出版社，2013.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應用100例［M］.西安﹕電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：

鄧喜兵（1993—），男，湖南婁底人，電子科學與技術專業(yè)在讀本科生。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。