摘 要：文章設(shè)計(jì)了一種能遙控啟停的智能小車，采用AT89C52作為小車的檢測和控制核心，該智能小車能實(shí)現(xiàn)語音遙控、自動(dòng)行駛、自動(dòng)避障，里程統(tǒng)計(jì)并發(fā)出指示信息等功能。

關(guān)鍵詞：智能小車；AT89C52

中圖分類號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0007-02

文章設(shè)計(jì)的智能小車，采用AT89C52作為小車的檢測和控制核心。根據(jù)設(shè)定的行進(jìn)軌跡及要求，采用紅外傳感器進(jìn)行里程統(tǒng)計(jì)，超聲波及紅外傳感器進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與避障；采用步進(jìn)電機(jī)對(duì)車的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位；此外，由發(fā)光管給出指示信號(hào)。車行駛中的各種功能控制由軟件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)采用紅外遙控方式控制小車的啟動(dòng)、停止及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，其中紅外發(fā)射部分加入凌陽聲控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)語音控制。

1 系統(tǒng)原理框圖

本文所設(shè)計(jì)的以AT89C52為檢測和控制核心的系統(tǒng)原理如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

①前輪電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用的是從廢舊軟驅(qū)上拆下的步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)芯片，體積小、性能好，使用方便。其原理如圖2所示。兩路輸入信號(hào)的頻率皆為40 Hz，占空比50%，相差90°，此時(shí)電機(jī)處于最佳狀態(tài)。

②后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。后輪采用普通直流電機(jī)，通過控制脈沖占空比算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車速度的控制。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、帶載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)部分選擇了電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片L298。L298 是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性能；四個(gè)輸出端具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道峰值電流能力可達(dá)2 A。

③紅外遙控發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)。為了提高傳輸信號(hào)的抗干擾能力，還需將編碼信號(hào)調(diào)制在較高頻率的載波上發(fā)射。由于接收部分采用的1838紅外集成接收頭要求載波頻率為38 kHz，故采用CMOS門電路構(gòu)成的脈沖調(diào)制振蕩電路，振蕩頻率：f=1/（2.2RTCT）。發(fā)射部分采用中功率三級(jí)管8550，利用其開關(guān)特性驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外光。電路原理如圖3所示。

④紅外遙控接收模塊的設(shè)計(jì)。紅外接收頭有較強(qiáng)的指向性，使用時(shí)稍有不便。所以本次設(shè)計(jì)采用兩個(gè)接收頭背向放置的方式，以此增大了接收范圍，紅外接收頭放置方式如圖4所示。

接收解調(diào)部分：采用1838紅外集成接收頭。它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高，并且價(jià)格低廉。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓在5V左右，只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。其主要功能有放大、選頻和解調(diào)，要求輸入信號(hào)需是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號(hào)，而且靈敏度和抗干擾性都非常好

解碼部分：采用與MC145026配對(duì)使用的通用接受解碼器MC145027，將解調(diào)后的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，使其成為BCD控制代碼，并使控制代碼并行輸出。其外圍電路中的R1、C1組成的電路用來判定接收到的脈沖是窄脈沖還是寬脈沖，時(shí)間常數(shù)R1C1應(yīng)調(diào)整為1.72×編碼器時(shí)鐘周期，即R1C1=3.95RTCCTC。R2、C2組成的電路用來檢測接收到的末位信號(hào)，時(shí)間常數(shù)R2C2應(yīng)等于33.5×編碼器時(shí)鐘周期，即R2C2=77RTCCTC。這個(gè)時(shí)間常數(shù)用來判定輸入Din保留電平的時(shí)間是否已達(dá)到4個(gè)數(shù)據(jù)周期，達(dá)到了則數(shù)據(jù)提取電路將提取到的低電平信號(hào)送到控制邏輯電路，控制邏輯電路是有效傳輸輸出端VT為低電平，此時(shí)傳輸終止。

{5}車輪轉(zhuǎn)數(shù)及里程檢測模塊的設(shè)計(jì)。在車輪轉(zhuǎn)軸上固定一塑料圓盤，將其挖出四道縫隙，夾角為90°。將紅外燈管固定在正對(duì)前輪位置，因?yàn)楹筝喸趧x車時(shí)容易打滑，故安裝在正對(duì)前輪位置才能準(zhǔn)確測的車的里程。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接收頭不斷接收到紅外光信號(hào)，得到的信號(hào)通過比較器產(chǎn)生脈沖，再發(fā)送至單片機(jī)，以實(shí)現(xiàn)車?yán)锍痰臋z測。

{6}用超聲波探測器測距的工作方式的選取。當(dāng)利用超聲波探測器測距時(shí)常用兩種方法，即強(qiáng)度法和反射時(shí)間法，強(qiáng)度法是利用聲波在空氣中的傳輸損耗值來測量被測物的距離，被測物越遠(yuǎn)其反射信號(hào)越弱，根據(jù)反射信號(hào)的強(qiáng)弱就可以知道被測物的遠(yuǎn)近，但在使用這種方法時(shí)由于換能器之間的直接耦合信號(hào)很難消除，在放大器增益較高時(shí)這一直接耦合信號(hào)就可使放大器飽和從而使整套系統(tǒng)失效。其原理如圖5所示，由于直接耦合信號(hào)的影響，強(qiáng)度法測距只適合較短距離且精度要求不高的場合。

反射時(shí)間法是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物反射回波的時(shí)間來測量距離，對(duì)于距離較短和要求不高的場合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，我們通過測量回波時(shí)間T利用公式S=V×T/2其中，S為被測距離、V為空氣中聲速、T為回波時(shí)間（T=T1+T2），可以計(jì)算出路程，這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號(hào)的影響也可以通過設(shè)置“時(shí)間門”來加以克服，因此這種方法非常適合較遠(yuǎn)距離的測距，如果對(duì)聲速進(jìn)行溫度修訂，其精度還可進(jìn)一步提高。雖然反射時(shí)間法比強(qiáng)度法有較大的優(yōu)越性，但因?yàn)樾≤嚤苷蠒r(shí)不須在很遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)障礙物，且強(qiáng)度法較易實(shí)現(xiàn)，故這里采用強(qiáng)度法避障。

3 結(jié) 語

通過小車實(shí)物的制作及實(shí)際跑道上的測試證明該智能小車能順利地完成語音遙控、自動(dòng)行駛、自動(dòng)避障，里程統(tǒng)計(jì)并發(fā)出指示信息等功能。

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