基于STC89C52的智能小車

西北民族大學 洪淼淼 蔡 寧

基于STC89C52的智能小車

西北民族大學 洪淼淼 蔡 寧

【摘要】目前，在企業生產技術不斷提高、對自動化技術要求不斷加深的環境下，智能車輛以及在智能車輛基礎上開發出來的產品已成為自動化物流運輸、柔性生產組織等系統的關鍵設備。世界上許多國家都在積極進行智能車輛的研究和開發設計。跟隨時代潮流的發展，本文研究了一種基于STC89C52的智能小車，能夠給我們的生產和生活中得到廣泛的應用。

【關鍵詞】智能；單片機；小車

注：本文受國家自然科學基金資助（項目編號：61263002）。

1 研究作用和意義

本文以STC89C52單片機為核心，在keil C平臺下用C語言編程。然后基于此款單片機外圍將無線遙控模塊，電機驅動模塊，人體紅外傳感器，紅外避障傳感器，藍牙模塊等模塊融為一體。采用雙核實現對串口單元模塊、紅外避障和循跡模塊、主電機驅動模塊、步進電機驅動模塊的控制，使用藍牙進行界面化操作和串口通信的編程，初步形成硬件和軟件結合為一體的綜合智能巡邏監控系統。

不僅大大減輕這種在災害發生時能夠及時的發現，進行搜救，減少生命結束的現象，而且也給人們帶來了極大地搜救方便。此外，它還可以代替人進入危險區域就行搜索、救援等一系列活動，提高救援效率。

2 系統整體設計方案

2.1 方案分析

根據設計查找資料，進行系統設計方案分析，確定此設計系統的整體結構。此設計以STC89C52單片機為核心，手機為平臺，通過HC-05藍牙模塊的連接配對，以手機發出命令，使單片機控制電機驅動來控制電機的正反轉實現小車的左轉、右轉、前進、后退、停止，再將ISD1820語音模塊、人體紅外模塊、及實際的車用電路結合起來，以達到基于52單片機的藍牙搜救小車的搜救目的。此系統結構如圖1所示：

圖1 系統模塊

2.2 各個組成部分選擇

根據此設計的實現的功能，我們對智能小車的整體組成部件做一個介紹。

（1）電源模塊

此系統采用的電池供電是16.8V，可以直接外加一塊16.8V的電池，但是考慮到單片機、顯示器、語音ISD1820 等的正常工作過電壓小，需要經過穩壓電路轉換成5V電壓給各個模塊進行供電，這樣做既可以將較高的電壓轉換成低電壓，又可以減少材料的消耗，并且安全可靠。

（2）電機驅動

該系統使用的是小車大型電機的直流驅動。普通的小電機，力量小，實現小車運動困難。然而小車大型電機的直流驅動用單片機容易控制，使用簡單，有力，易于控制電機的正反轉，對于驅動電路，就用大型電機，可帶動整個小車行駛。

（3）避障傳感器

該系統使用的是紅外避障傳感器。這種傳感器容易控制，耗電低，可以快速返回信號，能夠簡單方便的控制小車各種運行狀態。另外一些如超聲波傳感器，容易受環境影響，且過于敏感。很難控制小車避障。

（4）藍牙模塊

該系統采用的是HC-05藍牙模塊，此模塊具有體積小、成本低、收發靈敏性高等優點，只需配備少許的外圍元件就能實現其強大功能。一些高級的藍牙模塊，比如新型的藍牙模塊，雖然使用性能優良，效果明顯，但其在電能方面消耗厲害，按照節能考慮，不易于長期使用。

（5）人體感應

人體感應模塊有角廣泛的選擇，可以選擇溫度傳感器或者熱釋電傳感器。 熱釋電傳感器，檢測范圍廣，精確性高，能有效準確檢測到人體；溫度傳感器，測量精確，但不準確，測室溫可以，人體溫度感應不適合。所以選擇溫度傳感器。

（6）語音模塊

用一些高級的語音模塊；比如新型的錄音播放器，效果當然可以，但在供電方案比較耗電。該系統使用的是ISD1820語音模塊。該模塊價格比較便宜，語音效果較好。易于實現控制。相對于一些比較高級的、新型的錄音播放器，價格昂貴，耗電量大，ISD1820語音模塊比較適合。

3 系統整體設計

3.1 硬件設計

此設計的整體系統的硬件可以分為：電機驅動模塊、單片機最小系統、藍牙模塊、ISD1820語音模塊。基于52單片機的藍牙搜救小車主要是對我自己做的車進行簡單的加工，其中需要將語音電路、喇叭、藍牙電路、直流電機、穩壓電路、避障感應器、人體感應器、感應低電流控制照明電路很好的結合起來，配合應用。

當手機與藍牙模塊之間通過串口進行配對成功后，手機發出命令送到藍牙模塊接收端，藍牙模塊將收到的信息傳給單片機，單片機將信息處理，然后通過控制電機驅動，讓小車進行前進、后退等各種運動，當小車遇到障礙物時，避障傳感器發射的紅外線就會被反射到傳感器，傳感器檢測遇到障礙物這一信號并將這一信號送給單片機，單片機將這一信息處理分析后，通過控制電機來控制小車進行左轉或右轉，躲開障礙物。而當遇到人時，熱釋電傳感器將檢測到人的這一信號傳給單片機，單片機將此信息處理分析后，通過控制語音模塊將事先準備好的錄音通過喇叭將檢測到人的這一信號傳到外部。

如圖2所示，即為搭建好的實物圖。

圖2 整體實物

3.2 軟件控制策略

當發出開始命令后，系統程序初始化，單片機判斷是否有數據輸入，當有數據輸入時，執行相應命令控制小車運動，如果小車遇到障礙物，則自動響應單片機，執行相應命令，若無遇到障礙物則繼續前進；如果小車前進檢測到人，則通過語音模塊和喇叭將信息傳遞出來，則人為的給一個停止命令，搜救結束。若沒有檢測到人，則判斷是否有新數據輸入，如果有新數據輸入，則執行相應命令；如果沒有新數據輸入，則繼續檢測是否有人，執行相應命令，直到搜救結束。

4 系統測試

4.1 硬件測試

針對硬件的測試，首做了一個小車底盤，然后加工上幾個電機和輪胎，基本做成一個小車。在制作好小車模型后，焊接了最小開發系統板、直流電機的驅動、低電流照明電路以及穩壓電路。之后又對喇叭、語音模塊、藍牙模塊、人體熱釋電傳感器、避障傳感器這幾種模塊的電路進行焊接，焊接好后將各個模塊集成到一起。硬件電路制作好后，通電調試之前，用萬用表對各個獨立單元進行檢查，排除短路、斷路、虛焊等問題后再通電進行電路功能的調試。電路調試時，應該先對照電路圖，再檢查一遍電路連線是否有誤，檢查無誤后通電進行電路調試。

4.2 軟件測試

根據此設計要求，需要藍牙控制、避障、以及語音提示的功能。針對以上，先用單片機對喇叭、電機、低電流照明電路的一些控制。對于語音ISD1820模塊，我只需要對其進行邊沿觸發就可以對其錄的音進行播放；藍牙模塊，通過手機藍牙與小車上的藍牙模塊進行連接配對，將信號傳給單片機來控制小車行駛。人體感應模塊，檢測人體報警以體現搜救功能。

5 總結

本設計主要對搜救小車的軟硬件進行設計，對藍牙通訊模塊、ISD1820語音模塊、電機驅動模塊等硬件進行了詳細的介紹，對軟件進行設計，最終實現了小車各種運動的實時控制功能，最后達到搜救的目的。這一設計的實現可以給我們的生活帶來很大的幫助，使人們在受到災害時能及時得到解救，同時也給救險工作也會帶來幫助。在構建智能小車系統，設計并實現自動控制系統的能力。在實踐過程中，熟悉以單片機為核心控制芯片，設計小車的檢測、驅動和顯示等外圍電路，采用智能控制算法實現小車的各種運動。靈活應用機電等相關學科的理論知識，聯系實際電路設計的具體實現方法，達到理論與實踐的統一。在此過程中，加深對控制理論的理解和認識。

參考文獻

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