1、基于STC12C5A60S2 單片機(jī)智能輪式小車設(shè)計(jì)摘要：以STC12C5A60S2 單片機(jī)為核心，由主控模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊等組成，完成路面信息檢測、循跡，尋找火源，直流電機(jī)控制等功能。路面信息檢測、循跡采用紅外光電尋跡傳感器判斷接收地面反射光線的方式反饋，通過高低電平來進(jìn)行路面檢測、路徑判斷；尋找火源采用火焰?zhèn)鞲衅髋袛嗷鹪此诜轿?；電機(jī)直流驅(qū)動則用來保證小車以最快的速度行駛。關(guān)鍵詞：智能小車、STC12C5A60S2 單片機(jī)、紅外傳感器、循跡傳感器、碰撞傳感器、直流電機(jī)目錄引 言2一總體設(shè)計(jì)方案31.1 設(shè)計(jì)方案論證31.2 方案的總體設(shè)計(jì)框圖3二硬件模塊設(shè)計(jì)32.1 硬件模塊組

2、成32.2 中央處理器模塊32.3傳感器模塊4三功能介紹6四軟件設(shè)計(jì)6五參考文獻(xiàn)14引 言只能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物是以后的發(fā)展方向。它可以按照預(yù)先設(shè)定的模塊在一個(gè)特定的環(huán)境里自動的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或更高的目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)一智能小車，小車能夠沿著特定軌跡行駛，躲避障礙物并能準(zhǔn)確尋找到火源，發(fā)出警告功能。在此過程中要通過單片機(jī)和各種傳感器實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等基本操作。通過這些基本功能再加上相關(guān)的傳感器實(shí)現(xiàn)具有特定功能的智能小車。這里在履帶式小車上加裝紅外反射、循跡、火焰?zhèn)鞲衅?，在STC12C5A60S2 單片機(jī)的管理和相關(guān)程序的控制下，能完成自動循跡及在復(fù)雜

3、地形的迷宮中尋找出路的功能。作品可以作為高級智能玩具，也可以作為大學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式控制的強(qiáng)有力的應(yīng)用實(shí)例，該系統(tǒng)將會有更廣闊的開發(fā)前景。 一 總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)方案論證本次設(shè)計(jì)采用紅外傳感器來判定前方障礙的有無，使小車遇到障礙物時(shí)能即使的避免的功能；采用火焰?zhèn)鞲衅鱽韺?shí)現(xiàn)尋找火源的功能；采用紅外尋跡傳感器來實(shí)現(xiàn)小車沿黑線前進(jìn)的尋跡功能；采用STC12C5A60S2單片機(jī)來控制小車的各項(xiàng)基本操作。1.2 方案的總體設(shè)計(jì)框圖舵機(jī)傳感器STC12C5A60S2單片機(jī)二硬件模塊設(shè)計(jì)2.1 硬件模塊組成本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)所用到的硬件模塊有：中央處理器模塊、傳感器模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊、調(diào)試電路模塊。2.2

4、中央處理器模塊本文采用的STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。2.3 傳感器模塊本次課程設(shè)計(jì)所用到的傳感器有：碰撞傳感器、尋跡傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌＃?）紅外尋跡傳感器：工作原理：紅外尋跡模塊是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來判定顏色。本尋跡模塊是用來識別黑白線，黑線輸出高電平，白線輸出低電平。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能力很強(qiáng)。這樣

5、做更加確保了機(jī)器人的穩(wěn)定性。（2） 紅外線反射型傳感器工作原理：紅外線反射傳感器是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來判定前方障礙的有無。當(dāng)電源接通后，紅外線傳感器就開始工作了，當(dāng)小車距離障礙物達(dá)到所設(shè)定的范圍時(shí)，傳感器接收到反射回來的紅外線達(dá)到一定程度后，傳感器內(nèi)部通過三極管放大作用，輸出低電平，我們可以利用CPU判斷后，執(zhí)行相應(yīng)的程序，達(dá)到繞開障礙物的目的。在距離適中的時(shí)候測量精度很高。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能力很強(qiáng)。這樣做更加確保了小車的穩(wěn)定性。應(yīng)用領(lǐng)域：一般可以制作料位液位計(jì)、報(bào)警器、自動門、倒車防撞儀、玩具等。制作時(shí)只要安裝正確，上電即可工作，無需調(diào)整。如有特殊要求可定制開

6、發(fā)。（3）火焰?zhèn)鞲衅鳎汗ぷ髟恚夯鹧娴臒彷椛渚哂须x散光譜的氣體輻射和連續(xù)光譜的固體輻射。不同燃燒物的火焰輻射強(qiáng)度、波長分布有所差異，但總體來說，其對應(yīng)火焰溫度的1-2微米近紅外波長域具有最大的輻射強(qiáng)度。火焰?zhèn)鞲衅魇菣C(jī)器人專門用來搜尋火源的傳感器。火焰?zhèn)鞲衅骼脤t外線特別敏感的特點(diǎn)，將火焰的亮度轉(zhuǎn)化成高度變化的電平信號，輸入到處理器中。應(yīng)用領(lǐng)域：火焰模塊主要用于測量環(huán)境光的強(qiáng)弱。例如：滅火比賽時(shí)用于測量火焰值；足球比賽時(shí)，用于確定足球的方向，等等。三功能介紹本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：首先在預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，小車沿黑線前進(jìn)，在沿黑線前進(jìn)過程中如果遇到障礙物則自行繞過并繼續(xù)沿黑線前進(jìn)?；鹧鏌嵩磦?/p>

7、感器會搜尋一定范圍內(nèi)是否有火源，如果有則在行至火源處停止并警報(bào)，然后繼續(xù)搜尋下一個(gè)火源，搜尋可探測范圍內(nèi)是否有火源。四軟件設(shè)計(jì) / #include reg52.h#include #include STC12C5A60S2.hsbit TL=P32;/左傳感器sbit TR=P31;/右傳感器sbit red=P03;/紅外傳感器sbit fmq=P06;/蜂鳴器float Fire=0; /火焰電壓值sbit MR1=P37;/右輪sbit MR2=P36;sbit ML1=P35;/左輪sbit ML2=P34;bit flag=0; void Delay_Ms(unsigned int

8、 ms)unsigned int i;while(ms-)for(i=0;i125*10;i+) if(TL=1|TR=1)&flag) return;void beep(void)unsigned char i;for(i=0;i5;i+) fmq=0;Delay_Ms(200); fmq=1;Delay_Ms(200);void MRF() MR1=1; MR2=0;void MRB() MR1=0; MR2=1;void MRP() MR1=0; MR2=0;void MLF()ML1=1;ML2=0;void MLB()ML1=0;ML2=1;void MLP()ML1=0;ML2=0

9、; void Forward() /前MRF();MLF();void TurnLeft() /左MRP();MLF(); void Back() /退MRB();MLB(); void Stop() /停MRP();MLP();void TurnRight() /右MLP();MRF();void xunji(void) if(TL=0&TR=0) /循跡MRF();MLF();if(TL=1&TR=0)TurnLeft();if(TL=0&TR=1)TurnRight();/*AD模塊*/float ADC_L()float ADC_Result;P1ASF=0x40;/P1ASF=010

10、00000 P16口作為模擬A/D轉(zhuǎn)換口AUXR1=0x04;/ADRJ=1，高2位放在ADC_RES中，低8位放在ADC_RESL中,轉(zhuǎn)換結(jié)果=1024*Vin/VccADC_CONTR=0x8E;/ADC_CONTR=10001110,即ADC_Power=1,ADC_STart=1;Delay_Ms(10);ADC_Result=ADC_RESL+ADC_RES*256; /取值A(chǔ)DC_Result=(ADC_Result*500)/1024; /轉(zhuǎn)換為電壓ADC_CONTR=0x00;/關(guān)閉ADC以節(jié)約能量return ADC_Result;void avoid()Back();Del

11、ay_Ms(100);/倒退延時(shí)TurnLeft();Delay_Ms(400); /左轉(zhuǎn)延時(shí)Forward();Delay_Ms(400); /前進(jìn)延時(shí)flag=1;TurnRight();Delay_Ms(400); /右轉(zhuǎn)延時(shí)Forward();Delay_Ms(400); /前進(jìn)延時(shí) ;過障礙TurnRight();Delay_Ms(350); /右轉(zhuǎn)延時(shí)flag=0;void main() float ADC_Val;/ SP=0x70; P1M0|=0x40; P1M1|=0x40; Forward();while(1)ADC_Val= ADC_L();if(TL=1&TR=1)

12、/循跡 Forward();else if(TL=1&TR=0)TurnLeft();else if(TL=0&TR=1)TurnRight();else if(TL=0&TR=0)Forward();/循跡if(ADC_Val300)Stop(); beep();while(ADC_Val300) ADC_Val= ADC_L(); if(red=0) avoid(); 五參考文獻(xiàn)1.李正軍。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052.RamonPallas-Areny，JohnG.Webster（美）。傳感器和信號調(diào)節(jié)，第2版。張倫譯。北京：清華大學(xué)出版社，20033.船倉一朗，土屋

13、堯等（日）。機(jī)器人控制電子學(xué)。宗光華，楊洋，唐伯雁譯。北京：科學(xué)出版社，20044.羅亞非等。凌陽16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20035.童詩白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社，20036.閻石。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社，19837.高峰編。單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)。北京：科學(xué)出版社， 20038.21IC中國電子網(wǎng)。9.萬方數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一服務(wù)系統(tǒng)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)小結(jié)： 本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)我們選擇了制作一個(gè)智能消防小車。這次設(shè)計(jì)共用了2周的時(shí)間。兩周里我們經(jīng)過了選題、查找資料、設(shè)計(jì)方

14、案、選擇方案、組裝小車、設(shè)計(jì)程序等過程。這些過程看似簡單但是在設(shè)計(jì)中途，我們遇到了許多問題和困難。面對這些困難，有些通過我們互相討論得到解決，有些通過查找資料解決，有些通過向同學(xué)請教解決。從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題這一過程我覺得我們的學(xué)習(xí)能力得到了很大的鍛煉。 但是我們也發(fā)現(xiàn)了許多自己的不足之處，例如我們的理論知識不夠充足，一些基礎(chǔ)的知識掌握的不是很牢靠，在設(shè)計(jì)時(shí)細(xì)節(jié)的處理不夠好等。這些不足之處正是我們所遇到問題的根源，也因?yàn)檫@些我們多走了很多彎路和錯(cuò)路。能夠意識到自己的不足才能夠彌補(bǔ)這些不足之處，自身才能夠獲得進(jìn)步，我想這也是我們這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)收獲吧。在設(shè)計(jì)中我們還用到了STC12C5A60S

15、2 單片機(jī)，這屬于單片機(jī)這方面的知識，對于這方面是我知識的薄弱方面，但是這次設(shè)計(jì)的核心就是對STC12C5A60S2 單片機(jī)的運(yùn)用，這樣通過設(shè)計(jì)過程的再學(xué)習(xí)我發(fā)現(xiàn)我現(xiàn)在對單片的認(rèn)識更進(jìn)了一步。 為了實(shí)現(xiàn)消防功能我門還運(yùn)用了循跡傳感器、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞴踩N傳感器。這三種傳感器在我們的日常生活中或許聽到過，但是對絕大部分人來說接觸的并不多，就我來說，說實(shí)話我在設(shè)計(jì)之前我是沒見過的。對于這三個(gè)新的東西，我們只能從資料上了解它們的性能，然后通過實(shí)驗(yàn)去了解它們，從而將他們運(yùn)用到消防小車上。從這方面來說大大的鍛煉了我們對新事物的接受能力，以及學(xué)習(xí)能力。 當(dāng)我們將小車組裝好后經(jīng)過多次的修改和調(diào)試測量，這次設(shè)計(jì)基本符合我們預(yù)想的設(shè)計(jì)要求，由于受人為因素和軟硬件的限制，系統(tǒng)難免不了帶來一些誤差，但通過調(diào)節(jié)和精確計(jì)算可以減小誤差，并且在不斷的摸索前進(jìn)中我們學(xué)到了很多東西。特別是，在其他同學(xué)的幫助下，我們獲得的不只是知識和成果，還有比之更重要的學(xué)習(xí)方法和解決問題的能力，這將是我們一生的財(cái)富，就像我們在老師的幫助下不斷的尋找著打開各個(gè)知識寶庫的金鑰匙。 通過這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用和編程控制。為