顧毅+岳明道

摘 要：智能車作為一種輪式機(jī)器人，它整合了自動(dòng)控制、人工智能、信息融合、傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科的最新研究成果，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于軍事，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，家居等等方面，是當(dāng)前最活躍的研究領(lǐng)域之一。本文介紹了基于8051系列單片機(jī)與NRF24L01無線模塊的智能車應(yīng)用，融合多種傳感器并利用上位機(jī)顯示，實(shí)驗(yàn)表明該方案有很大的利用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：8051單片機(jī)；智能車；NRF24L01無線模塊；傳感器技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.010

1 引言

近年來，智能車作為最活躍的研究范圍之一，因其體積小，成本低，生存能力強(qiáng)為研究人員提供很大便利，越來越多的研究成果被應(yīng)用于軍事，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，生活等各個(gè)方面。

2 設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)以智能車為載體平臺(tái)，STC12C5A作為主控芯片，裝載有多種傳感器與一個(gè)攝像頭，一部遙控系統(tǒng)獨(dú)立使用，控制智能車的移動(dòng)方向，采用NRF24L01無線模塊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)收發(fā)，利用圖傳系統(tǒng)在上位機(jī)顯示。

其中，STC12C5A單片機(jī)比STC89C52單片機(jī)有著更大的優(yōu)勢，相比STC89C52單片機(jī)，更多的內(nèi)部資源，STC12C5A單片機(jī)采用增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比STC89C52快6-12倍，內(nèi)部包含8路高速A/D轉(zhuǎn)換（250K/s，即25萬次每秒），擁有1280字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器與大容量片內(nèi)EEPROM功能，擦寫次數(shù)10萬次以上，故此采用STC12C5A單片機(jī)作為主控芯片。

3 硬件電路

硬件電路包含最小系統(tǒng)模塊，電源模塊，無線模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，傳感器接口模塊與遙控系統(tǒng)。

圖1

3.1 最小系統(tǒng)模塊

采用STC12C5A單片機(jī)作為主控芯片，添加11.0592M晶振與復(fù)位電路，外部晶振能為系統(tǒng)提供更加準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)間。

3.2 電源模塊

STC12C5A單片機(jī)耐壓5.5V-4.0V，但由于實(shí)際情況需要采用兩節(jié)18650電池供電，兩節(jié)電池電壓為7.4V，無線模塊需要3.3V電壓供電，所以需要穩(wěn)壓電路，將電壓穩(wěn)定在5V與3.3V。

本方案采用LM7805穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)定在5V，使用LM3117將5V電壓穩(wěn)定在3.3V，穩(wěn)壓電路如圖所示，除穩(wěn)壓芯片外還使用有濾波電路，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓。

3.3 傳感器模塊

溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)口連接在P20口上，超聲波采用HC-SR04，其Trig連接在P21，Echo連接在P22；火焰?zhèn)鞲衅鬟B接在P23；速度傳感器選用霍爾開關(guān)傳感器并連接在P33外部中斷上，MQ-2煙霧傳感器連接到單片機(jī)A/D口P10。

3.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

本設(shè)計(jì)方案的智能車采用直流電機(jī)帶動(dòng)車輪滾動(dòng)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性等要求，使用LM298N芯片作為主驅(qū)動(dòng)芯片，LM298N驅(qū)動(dòng)為雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，發(fā)熱量低，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

3.5 遙控系統(tǒng)

遙控系統(tǒng)同樣采用STC12C5A單片機(jī)與NRF24L01無線模塊，不同之處為添加一塊12864顯示屏，用來顯示傳感器傳輸回來的數(shù)據(jù)，利用圖傳系統(tǒng)的顯示屏可以做到實(shí)時(shí)遙控智能車，搜尋受傷人員。

4 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)方案軟件部分分為2部分，一為智能車主控制程序，二為遙控與數(shù)據(jù)接收輔程序。智能車主控制程序包含各個(gè)模塊初始化程序，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，NRF24L01無線接收與發(fā)送程序；遙控與數(shù)據(jù)接收輔程序包含初始化程序，12864顯示程序，NRF24L01無線接收與發(fā)送程序；按鍵掃描程序。

5 結(jié)語

本設(shè)計(jì)對(duì)智能車在救援方面的作用于實(shí)現(xiàn)方式做了詳細(xì)介紹，在危險(xiǎn)地區(qū)與人力救援力量達(dá)不到的地方能很好的發(fā)揮作用，滿足大部分救援需要，在軍事方面與生活方面稍作改動(dòng)也能發(fā)揮作用，接下來以此為基礎(chǔ)，更深層次的了解智能車的應(yīng)用，研究其更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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