1、智能電動車智能電動車近年來全國和一些省級大學生電子設計大賽中，經常出現關于智能小車的題目，例如智能尋跡小車、智能取水小車、小車搬運木塊等題目，以及高檔次的飛思卡爾智能小車比賽，引起了眾多愛好者的廣泛關注和興趣。這些設計對單片機的學習和應用都有很大的幫助，因此有必要利用小車這一平臺做一個綜合的設計實例，提高單片機的綜合應用能力。13.1 技術要求 設計并制作一個簡易智能電動車，其行駛路線示意圖如圖13-1所示：圖13-1 小車行駛路線示意圖1 ）電動車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線），沿引導線到達B點。在“直道區(qū)”鋪設的白紙下沿引導線埋有13塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動車檢測到薄鐵

2、片時，需立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數。2）電動車到達B點以后進入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導線到達C點（也可脫離圓弧引導線到達C點）。C點下埋有邊長為15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達C點檢測到薄鐵片后在C點處停車5s，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。3）電動車在光源的引導下，通過障礙區(qū)進入停車區(qū)并達到車庫。電動車必須在兩個障礙物之間通過且不得與其接觸。4）電動車完成上述任務后應立即停車，但全程行駛時間不能大于90s，行駛時間達到90s時必須立即自動停車。 智能小車控制系統(tǒng)同樣采用STC89C52單片機作為控制核心，根據傳感器采集到的信號，控制小車的行進和轉向。

3、為了實現設計要求系統(tǒng)可分為尋跡檢測、金屬片探測、躲避障礙、光源檢測和電機控制等功能模塊，系統(tǒng)原理框圖如圖13-2所示： 圖13-2 智能小車系統(tǒng)原理框圖小車啟動后，首先利用紅外對管傳感器對黑色引導線進行檢測，并將檢測信號送入單片機進行判斷和處理，驅動左輪和右輪電機以達到控制小車行進方向的目的。當地下有金屬時，金屬探測器發(fā)出一個低電平信號送入單片機，并利用數碼管進行計數。沿引導線到達C點后，停車5s，并發(fā)出斷續(xù)的聲光信號。當小車再次啟動時，利用激光傳感器對障礙物進行檢測，根據檢測結果，驅動電機使小車繞過障礙物，并利用光敏電傳感器接收光源信號，控制小車準確進入車庫并停車，完成預定任務。 系統(tǒng)硬件電

4、路由STC89C52最小系統(tǒng)、各傳感器檢測電路、電機驅動電路、計數和聲光指示電路組成。其中STC89C52最小系統(tǒng)在前面的章節(jié)中已做了詳細介紹，這里不再贅述。13.3.1 傳感器檢測電路1紅外尋跡電路尋跡檢測電路采用紅外對管傳感器RPR220檢測黑線，它由紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成，具體電路如圖13-3所示。紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，當紅外光照射到黑線時，被黑線吸收，不能反射到光敏三極管上，光敏三極管處于截止狀態(tài)，電阻R4中沒有電流，LM324的2腳電壓為0V，3腳電壓通過電位器R5分壓后得到，一定大于0V。由于LM324工作在開環(huán)比較狀態(tài)，經過比較，LM324輸出端為高電平；當紅外光照射

5、到白線時，會反射到光敏三極管上，光敏三極管導通，R4中有電流通過，兩端產生電壓，這樣LM324的2腳電壓將大于3腳電壓，LM324輸出低電平。小車上裝有三個同樣的紅外尋跡電路，分別裝在小車底部中間和左右兩側，與單片機的P32、P33、P36腳連接。當中間的尋跡電路輸出高電平時，小車繼續(xù)行進；當如果右邊的尋跡電路輸出為高電平，則小車右轉在前進；當左邊的尋跡電路輸出為高電平時，則小車左轉在前進。圖13-3 紅外尋跡電路2金屬探測電路金屬探測電路采用三個開關型霍爾傳感器UGN3040，分別與單片機P15、P16、P35腳連接，當檢測到有磁性金屬片時，其輸出端輸出低電平，否則輸出高電平。將檢測信號送入

6、單片機進行計數，并利用數碼管顯示出來。金屬探測電路如圖13-4所示。3紅外避障電路避障電路采用脈沖調制紅外發(fā)射接收器。為了使小車能夠順利通過障礙區(qū)，在車頭安裝3個紅外避障電路，分別于單片機的P12、P13、P14腳連接。當右左邊的避障電路探測到障礙物時，就向單片機發(fā)出信號，控制小車左轉；當左邊避障電路探測到障礙物時，發(fā)出另一信號，控制小車右轉。為防止三個紅外探測器相互干擾，設計采用不同頻率對紅外信號進行脈沖調制。電路圖如圖13-5所示。 當D4發(fā)出的紅外光遇到障礙物被反射回來，反射信號由D5接收，經LM358放大電路放大送入LM567進行鑒別，若頻率與調制頻率相等，則在LM567的輸出端輸出低

7、電平；若頻率不等，則輸出高電平。單片機通過檢測輸出腳電平就可以判斷是否有障礙物。 設計中采用LM567芯片的6腳的振蕩方波作為調制脈沖。LM567的頻率捕捉范圍為： 電路中瓷片電容C10為0.001uF，電位器R24為100K，可以通過電位器調節(jié)不同的頻率，使三個紅外發(fā)射接收器不產生相互干擾。4光源檢測電路采用光敏電阻作為光源檢測器件，電路如圖13-6所示。光敏電阻在光照的條件下電阻值很小，與光照強度成反比。沒有檢測到光源時，光敏電阻值比較大，調節(jié)電位器使得電路輸出為低電平，LED燈亮；當檢測到光源時，光敏電阻值很小，電路輸出高電平，LED燈滅。小車上裝有3個相同的光源檢測電路，位于小車的中間

8、和左右兩端，與單片機的P04、P05、P06腳連接。當中間的光敏電阻檢測到光源時，小車保持繼續(xù)前行；當左邊的光敏電阻檢測到光源時，小車向左行進；當右邊的光敏電阻檢測到光源時，小車向右行進。圖13-6 光源檢測電路13.3.2 電機驅動電路設計采用2個直流電機完成小車的行進動作，驅動電路如圖13-7所示。驅動電路采用L293芯片與單片機的P30、P00、P01、P31、P02、P03引腳連接，其中P30、P00、P01用于控制接在L293的3腳和6腳上的電動機A；P31、P02、P03用于控制接在L293的11腳和14腳上的電動機B。L293芯片的1腳（ENA）和9腳（ENB）為使能端，即只有它

9、們?yōu)楦唠娖綍r，單片機才能控制電機正反轉，控制小車行進。L293輸入電平控制信號和電機工作狀態(tài)的關系如表13-1所示。表13-1 L293輸入輸出邏輯關系EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機運行狀況電機運行狀況HHL正轉正轉HLH反轉反轉HIN1與IN2電平相同IN3與IN4電平相同快速停止快速停止LXX停止停止13.3.3 聲光指示電路聲光指示電路用于小車檢測到金屬片時進行提示。在直道區(qū)檢測到金屬片時，單片機P10腳輸出高電平，點亮發(fā)光二極管，蜂鳴器發(fā)出鳴叫。當小車到達C點時，P10、P11腳輸出高低電平脈沖，使電路發(fā)出斷續(xù)的聲光指示信息，電路如圖13-8所示。13.3.4 計數

10、電路計數電路采用一個數碼管與單片機P2口相連，用來顯示檢測到的金屬片數，電路圖如圖13-9所示。 在軟件程序設計過程中，根據各檢測電路的輸出信號來調用相應的中斷程序，以實現對小車動作的控制，最終控制小車準確進入車庫并停車，完成設計要求。13.4.1 程序流程圖系統(tǒng)初始化后，小車向前行進，利用紅外對管對地面黑線進行尋跡，同時計時器開始計時。根據P3.2和P3.3腳信號的變化進行中斷，控制小車按黑線行進。當檢測到有金屬片時，P35腳中斷，計數器加1；當遇到障礙物時，小車根據P12、P13、P14腳的電平，控制小車轉向，避開障礙物，開始尋找光源，按光源的指引進入車庫。若90s內小車沒有進入車庫，定時

11、器0中斷，小車停止。程序流程圖如圖13-10所示。圖13-10 程序流程圖13.4.2 源程序/*頭文件*/#include #include /*宏定義*/#define uchar unsigned char #define uint unsigned int /*端口定義*/sbit ENA=P30;/左邊發(fā)動機使能端sbit ENB=P31;/右邊發(fā)動機使能端sbit IN1=P00;sbit IN2=P01;sbit IN3=P02;sbit IN4=P03;sbit YOU=P33;/右轉（右邊的紅外傳感器）sbit ZUO=P32;/左轉（左邊的紅外傳感器）sbit QIAN=P

12、36;/前進（中間的紅外傳感器）sbit JYOU=P12;/右邊的激光傳感器sbit JZUO=P13;/左邊的激光傳感器sbit JQIAN=P14;/前面的激光傳感器sbit TPSLZUO=P15;/左邊的霍爾傳感器sbit TPSLYOU=P16;/右邊的霍爾傳感器sbit TPSLQIAN=P35; /前面的霍爾傳感器sbit GDKGQIAN=P04; /前面的光電開關sbit GDKGYOU=P05; /右面的光電開關sbit GDKGZUO=P06; /左面的光電開關sbit XiaoDeng=P10; /小燈sbit BEEP=P11; /蜂鳴器uchar temp1;uc

13、har code Table=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/*主函數*/void main() Init(); while(1) Bizhang(Tpsl); guangyuan(Tpsl); ruku(); display(Tpsl); /*初始化函數*/void Init() IP=0X0A; /設置定時器T0,T1的優(yōu)先級 TH1=0XFF; /定時器T1做為中斷使用 TL1=0XFF; TMOD=0X11; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256

14、; ET0=1; ET1=1; TR1=1; IT0=1; EX0=1; IT1=1; EX1=1; EA=1; /打開總中斷 /*外部中斷0函數*/void ex0(void) interrupt 0 using 0 while(ZUO=0) /P0=0B00000100; /向左轉 P0=0X04; /向左轉 while(QIAN=0) /P0=0B00000101; /前進 P0=0X05; /前進 /*外部中斷1函數*/void ex1(void) interrupt 1 using 1 while(YOU=0) / P0=0B00000001; /向右轉 P0=0X01; /向右轉

15、while(QIAN=0) / P0=0B00000101; /前進 P0=0X05; /前進 /*定時器0中斷子函數*/void timer0() uchar j; if(TPSLZUO)|(TPSLQIAN)|(TPSLYOU)=0) if(j1800) j+; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; else P0=0X00; /小車停止 /*測鐵片函數*/uchar Tpsl() uchar i,j; if(TPSLYOU)|(TPSLQIAN)|(TPSLZUO)=0) /霍爾傳感器檢測到鐵片 if(i4) i+; XiaoDeng

16、=1; /點亮小燈 BEEP=BEEP; /蜂鳴器響 else if(j=4) if(JQIAN=0) P0=0X04; /向左轉 while(JYOU=1); P0=0X05; /前進 while(JQIAN=1); P0=0X01; /向右轉 while(JYOU|JQIAN|JZUO=0); P0=0X05; /前進 /*檢測光源函數*/void guangyuan(uchar aa) if(aa=4) if(GDKGQIAN|GDKGZUO=0) P0=0X05; /前進 if(GDKGYOU=0) P0=0X01; /向右轉 delay1(20);/不準確 while(GDKGQIA

17、N=0) P0=0X05; /前進 if(GDKGZUO=0) P0=0X04; /向左轉 delay1(20);/不準確 while(GDKGQIAN=0) P0=0X05; /前進 /*入庫函數*/void ruku() P0=0X05; /前進 if(JYOU|JZUO=0) delay1(10);/不準 P0=0X00; /前進 /*數碼管顯示函數*/void display(uchar aa) P2=Tableaa; P0=(P0&(17);/*延時1子函數*/void delay1(uchar i) while(i-); /*/ 智能電動車系統(tǒng)利用光電、紅外傳感器、金屬探測器等采集外部信號，通過編程實現對電動小車的控制，使小車能準確的找出金屬物、繞開障礙物、尋找光源，進入車庫。在設計過程中，應根據實際環(huán)境