新型智能小車的設計研究

劉德華　張丹慧

【摘 要】采用AT89S52單片機設計了一款的簡易智能小車。該智能小車采用金屬感應器TL-Q5MC來檢測路上感應到的鐵片，從而把反饋到的信號送單片機，使單片機按照預定的工作模式控制小車在各區域按預定的速度行駛。本設計結構簡單，較容易實現，但具有高度的智能化、人性化，一定程度體現了智能。

【關鍵詞】智能車；AT89S52；單片機；金屬感應器

0 引言

智能作為現代的新發明，是未來的發展方向，可以按照預先設定的模式在一個環境里自動的運作，不需要人為的管理，可應用于科學勘探等多種用途。智能車就是其中的一個體現。本文著重對智能小車的設計進行了探討。采用具有高穩定性的AT89S52單片機為控制核心，用金屬感應器TL-Q5MC作為檢測元件來檢測路上感應到的鐵片，采用霍爾元件A44E檢測小車行駛速度；采用1602LCD實時顯示小車行駛的時間，小車停止行駛后，輪流顯示小車行駛時間、行駛距離、平均速度以及各速度區行駛的時間。

1 系統的具體設計

1.1 路面檢測模塊

應用一個金屬感應器，安裝在車盤下，離地略小于或約四毫米。當金屬傳感器檢測到鐵片時將對單片機發送中斷信號，單片機運行中斷，改變輸給電機驅動信號的電壓占空比來控制小車的速度。

1.2 LCD顯示模塊

采用1602LCD，由單片機的總線模式連接。為節約電源，LCD的背光用單片機進行控制。

1.3 測速模塊

通過霍爾元件感應磁鐵來產生脈沖（當霍爾元件在離磁場較近時輸出會是高電平，其它時候是低電平），一個車輪均勻放四個小磁鐵，計算一秒所得的脈沖數，從而計算出一秒小車輪子轉動圈數，再測量出小車車輪周長即可計算出小車當前速度，累加可得到當前路程。

1.4 控速模塊

考慮到元器件的缺少以及所用的電路的驅動電機的電路原理圖和小車自帶的電路的電機驅動原理圖一樣，所以暫時使用小車自帶的電機驅動電路圖。

1.5 復位電路模塊

此款智能智能小車用到的I/O口：小車速度的變換采用RD0、RD1控制，RD2～RD6用于紅外傳感器的輸入，小車的開關按鈕為RD7，RC0～RC5用于電動機的使能和方向控制，RB0～RB2用于串行工作方式的LCD顯示（SMG12864ZK），RB3～RB4用于測速單元的輸入。單片機的復位電路通過手動來實現。

1.6 模式選擇模塊

模式選擇模塊通過一個74LS00與非門和兩個不帶鎖按鈕來控制單片機單片機的兩個中斷口，從而按動按鈕來選擇小車走動的路型、來選擇小車的速度是快速、中速、慢速；走完路程小車停止后還可以通過按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時間、走過各段路程的時間、平均速度、總路程等。

小車走動的模式選擇有：

（1）直線型：滿足設計任務的基本要求，能穩定的走完全程。之后按順序循環不斷的顯示走完全程所用的時間、走完高速區所用的時間和走完低速區所用的時間這三個時間；或者可以通過兩個按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內容如平均速度、全程距離以及那三個時間。

（2）S型：滿足設計任務的發揮部分的要求，小車能自動的感應到在前面或在后面鐵片，即第一次轉彎后若感應到的是錯誤的方向，則小車會后退自動調整方向，沿著S型的鐵片走。當走完S型鐵片后的一定時間里，小車自動停止。之后自動進入菜單由我們自己選擇要看的內容時間、平均速度和所走的距離。

（3）自動型：小車先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起點，再調整速度在一定的時間內走完全程。走完后LCD顯示的內容與直線型顯示的內容一樣。

2 結論

以AT89S52單片機作為核心部件，該智能小車采用金屬感應器TL-Q5MC來檢測路上感應到的鐵片，從而把反饋到的信號送單片機，通過各種方案的討論及嘗試，最后智能小車可以實現：

（1）自動避開障礙物，找到合適的路徑；

（2）自動識別路線狀況，并根據實時狀況快速做出判斷；

（3）自動顯示所要求的時間；

（4）自動尋線前進，能智能檢測、撿起、放下鐵片；

（5）行駛到規定的地點自動停止并顯示結束。

【參考文獻】

[1]曹建樹，曾林春，等.基于單片機控制的智能尋跡小車[J].微計算機信息，2008，12-2：103-104.

[2]孫肖子，張企民，編著.模擬電子技術基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006，112-457.

[3]沈紅衛，編著.基于單片機的智能系統設計與實現[M].北京：電子工業出版社， 2005，32-126.

[4]來清民.傳感器與單片機接口及實例[M].北京：北京航空航天大學出版社， 2008.

[責任編輯：王楠]