基于單片機的無線遙控智能小車的設(shè)計與制作

青島黃海學(xué)院 姜寶華

青島濱海學(xué)院 齊 強

1.引言

隨著計算機技術(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)了智能機器人的發(fā)展。機器人發(fā)展至今已經(jīng)可以解決一些生產(chǎn)、生活與科研中人類當(dāng)前無法完成的工作。無線遙控小車是上世紀(jì)提出的一種新型小車，由于在軍事偵察、反恐、防爆、防核化及污染等危險與惡劣環(huán)境作業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景，具有體積小、成本低、生存能力強等特點，無線遙控小車得到了飛速發(fā)展[1，2]。

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

2.系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)原理

無線遙控智能小車分為手持設(shè)備跟小車車體兩部分[3]。手持設(shè)備由單片機模塊、矩陣式鍵盤、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 車體部分原理圖

圖3 手持設(shè)備流程

圖4 主流程圖

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

下面就主要模塊做簡要說明：

2.1 無線發(fā)送接收模塊

無線發(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)流量過大導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失問題，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)動器/列驅(qū)動器及128*64全點陣液晶顯示器組成[5]。本設(shè)計采用直接訪問方式，12864的控制引腳分別與單片機的P3口相連，模組有一個復(fù)位引腳，可以對該引腳輸入一個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后方可對模組進(jìn)行顯示的控制操作（即通過串行接口輸入指令和數(shù)據(jù)）。MzLH03-12864模塊串行SPI接口，最高時鐘頻率應(yīng)小于或等于4.5MHz。

2.3 超聲波測距模塊

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

3.軟件程序設(shè)計

程序設(shè)計分手持設(shè)備跟小車車體兩部分。手持設(shè)備軟件設(shè)計如圖3所示，單片機上電后初始化液晶跟無線模塊，設(shè)置串行口的工作方式，隨后主程序循環(huán)檢測按鍵，如果檢測到有按鍵按下，則調(diào)用串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，如果串行口接收到小車發(fā)來的數(shù)據(jù)則調(diào)用液晶顯示。

小車車體程序流程如圖4所示，單片機上電后初始化液晶、無線模塊、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)自動讓小車行走時，每隔一定時間，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量小車位置，并把檢測的數(shù)據(jù)返回給單片機，由單片機發(fā)送給手持無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語言編寫。主要包括主程序、自動駕駛子程序、手動收發(fā)子程序等。

4.測試結(jié)果結(jié)論

4.1 測試儀表

測試采用秒表、刻度尺、卷尺等儀器。

4.2 測試方法

(1)將車放在空曠地域，開啟電源開關(guān)。由手持無線遙控器在1公里范圍內(nèi)控制小車前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、倒退。

(2)將小車放在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)后讓小車自動跑到該位置。

4.3 測試結(jié)果及結(jié)論

經(jīng)多次測量，無線遙控器在1公里以內(nèi)控制小車情況良好；在120cm*120cm并制定了坐標(biāo)的范圍內(nèi)電動小車能將其位置的坐標(biāo)值實時傳送至手持無線遙控器，手持無線遙控器給定坐標(biāo)后小車能夠找到目標(biāo)地點并到達(dá)指定地點，定點誤差小。

本文基于單片機模塊，結(jié)合各種傳感器設(shè)計了一種無線遙控智能小車。該小車可以完成行駛、反饋目標(biāo)、尋找目標(biāo)等多項功能，定位準(zhǔn)確，價格低廉，進(jìn)一步開發(fā)可實現(xiàn)在特殊環(huán)境完成各種任務(wù)。

[1]戴圣偉,陳白帆,范紹成.無線遙控智能車的控制研究[J].控制技術(shù)計算機測量與控制,2011,19(9):2125-2127.

[2]咸寶金,陳松濤.智能移動機器人多傳感器信息融合及應(yīng)用研究[J].宇航計測技術(shù),2010,30(2):42-44.

[3]葉鄭凱,朱建鴻,李琳,王幼琴.基于單片機的無線遙控智能小車的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機與現(xiàn)代化,2012,10(206):65-67.

[4]陳海松,李益民.基于AT89C51單片機的智能避障遙控機器人的設(shè)計[J].黃石理工學(xué)院學(xué)報,2011,27(3):9-12.[5]伍剛,周玉榮.基于SPCE061A單片機實現(xiàn)智能小車設(shè)計[J].單片機開發(fā)與應(yīng)用,2010,26(2-2):120-122.