青島黃海學(xué)院 姜寶華

青島濱海學(xué)院 齊 強(qiáng)

1.引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各行業(yè)各領(lǐng)域的發(fā)展、多方面技術(shù)的成熟極大的推進(jìn)了智能機(jī)器人的發(fā)展。機(jī)器人發(fā)展至今已經(jīng)可以解決一些生產(chǎn)、生活與科研中人類(lèi)當(dāng)前無(wú)法完成的工作。無(wú)線遙控小車(chē)是上世紀(jì)提出的一種新型小車(chē)，由于在軍事偵察、反恐、防爆、防核化及污染等危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境作業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景，具有體積小、成本低、生存能力強(qiáng)等特點(diǎn)，無(wú)線遙控小車(chē)得到了飛速發(fā)展[1，2]。

本文介紹的無(wú)線遙控智能車(chē)屬于智能機(jī)器人的一種，該小車(chē)可在1公里范圍內(nèi)由無(wú)線遙控器指揮小車(chē)前進(jìn)，使其完成相應(yīng)的行動(dòng)?？蓱?yīng)用于危險(xiǎn)性極高環(huán)境中的智能勘測(cè)，如火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)、公路嚴(yán)重破壞現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、危險(xiǎn)性氣體泄漏現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、礦區(qū)事故現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、泥石流地震等自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)等。

2.系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)原理

無(wú)線遙控智能小車(chē)分為手持設(shè)備跟小車(chē)車(chē)體兩部分[3]。手持設(shè)備由單片機(jī)模塊、矩陣式鍵盤(pán)、供電電路、12864顯示模塊、晶振電路、復(fù)位電路組成，系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 手持設(shè)備原理圖

圖2 車(chē)體部分原理圖

圖3 手持設(shè)備流程

圖4 主流程圖

車(chē)體部分由單片機(jī)模塊、電子指南針模塊、超聲波測(cè)距模塊、供電模塊、12864顯示模塊組成，車(chē)體部分原理圖如圖2所示[4]。

下面就主要模塊做簡(jiǎn)要說(shuō)明：

2.1 無(wú)線發(fā)送接收模塊

無(wú)線發(fā)送接收模塊采用APC220模塊，該模塊采用半雙工通信方式傳輸指令和坐標(biāo)，采用9600的波特率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，3.3V供電，耗電較低。為避免數(shù)據(jù)流量過(guò)大導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，終端每次向串口發(fā)送100字節(jié)每次間隔不小于347ms。

2.2 12864顯示模塊

采用MzLH0312864液晶顯示模塊。MzLH03-12864主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成[5]。本設(shè)計(jì)采用直接訪問(wèn)方式，12864的控制引腳分別與單片機(jī)的P3口相連，模組有一個(gè)復(fù)位引腳，可以對(duì)該引腳輸入一個(gè)低電平的脈沖使模組復(fù)位，復(fù)位需要低電平輸入持續(xù)至少10ms，在恢復(fù)高電平后需要等待15ms后方可對(duì)模組進(jìn)行顯示的控制操作（即通過(guò)串行接口輸入指令和數(shù)據(jù)）。MzLH03-12864模塊串行SPI接口，最高時(shí)鐘頻率應(yīng)小于或等于4.5MHz。

2.3 超聲波測(cè)距模塊

采用DYP-ME007模塊。該模塊利用回聲計(jì)算障礙物距離。通過(guò)測(cè)量聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間就可以測(cè)量得到距離。

3.軟件程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)分手持設(shè)備跟小車(chē)車(chē)體兩部分。手持設(shè)備軟件設(shè)計(jì)如圖3所示，單片機(jī)上電后初始化液晶跟無(wú)線模塊，設(shè)置串行口的工作方式，隨后主程序循環(huán)檢測(cè)按鍵，如果檢測(cè)到有按鍵按下，則調(diào)用串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，如果串行口接收到小車(chē)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)則調(diào)用液晶顯示。

小車(chē)車(chē)體程序流程如圖4所示，單片機(jī)上電后初始化液晶、無(wú)線模塊、超聲波傳感器、電子指南陣模塊、串行口，如果串行口接收到遙控器遙控信息，則根據(jù)指令前進(jìn)、后退等。當(dāng)設(shè)置坐標(biāo)自動(dòng)讓小車(chē)行走時(shí)，每隔一定時(shí)間，利用電子指南針修正超聲波傳感器位置，隨后利用超聲波傳感器測(cè)量小車(chē)位置，并把檢測(cè)的數(shù)據(jù)返回給單片機(jī)，由單片機(jī)發(fā)送給手持無(wú)線遙控器中的顯示模塊顯示具體數(shù)據(jù)。到達(dá)指定位置后停止前進(jìn)。本系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。主要包括主程序、自動(dòng)駕駛子程序、手動(dòng)收發(fā)子程序等。

4.測(cè)試結(jié)果結(jié)論

4.1 測(cè)試儀表

測(cè)試采用秒表、刻度尺、卷尺等儀器。

4.2 測(cè)試方法

(1)將車(chē)放在空曠地域，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)。由手持無(wú)線遙控器在1公里范圍內(nèi)控制小車(chē)前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、倒退。

(2)將小車(chē)放在120cm*120cm大小的木板上，在木板上制定坐標(biāo)X軸、Y軸，設(shè)置好坐標(biāo)后讓小車(chē)自動(dòng)跑到該位置。

4.3 測(cè)試結(jié)果及結(jié)論

經(jīng)多次測(cè)量，無(wú)線遙控器在1公里以?xún)?nèi)控制小車(chē)情況良好；在120cm*120cm并制定了坐標(biāo)的范圍內(nèi)電動(dòng)小車(chē)能將其位置的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)傳送至手持無(wú)線遙控器，手持無(wú)線遙控器給定坐標(biāo)后小車(chē)能夠找到目標(biāo)地點(diǎn)并到達(dá)指定地點(diǎn)，定點(diǎn)誤差小。

本文基于單片機(jī)模塊，結(jié)合各種傳感器設(shè)計(jì)了一種無(wú)線遙控智能小車(chē)。該小車(chē)可以完成行駛、反饋目標(biāo)、尋找目標(biāo)等多項(xiàng)功能，定位準(zhǔn)確，價(jià)格低廉，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)在特殊環(huán)境完成各種任務(wù)。

[1]戴圣偉,陳白帆,范紹成.無(wú)線遙控智能車(chē)的控制研究[J].控制技術(shù)計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2011,19(9):2125-2127.

[2]咸寶金,陳松濤.智能移動(dòng)機(jī)器人多傳感器信息融合及應(yīng)用研究[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù),2010,30(2):42-44.

[3]葉鄭凱,朱建鴻,李琳,王幼琴.基于單片機(jī)的無(wú)線遙控智能小車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2012,10(206):65-67.

[4]陳海松,李益民.基于AT89C51單片機(jī)的智能避障遙控機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J].黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,27(3):9-12.[5]伍剛,周玉榮.基于SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2010,26(2-2):120-122.