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實現(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的脈沖調制信號時，首先由紅外接收頭內的紅外敏感元件將脈沖調制紅外光信號轉換成電信號，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電路進行解調，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，直流電機驅動采用的是H橋電路。可以采用分立原件和集成電路兩種方案，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橋驅動芯片L9110作為電機的驅動器，控制信號則由單片機產(chǎn)生PWM信號對電機進行調速。

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、電機驅動程序、循跡子程序等構成。主程序通過調用各個子函數(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。