新型多功能智能小車(chē)的設計與應用

摘要：介紹智能小車(chē)自動(dòng)完成設定任務(wù)的設計。本設計以玩具小坦克為車(chē)體，以單片機AT89S52為核心，利用黑白線(xiàn)傳感器判斷小車(chē)行駛的軌跡；利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片；由單片機對小車(chē)狀態(tài)做出實(shí)時(shí)反應，并輸出相應的控制指令。該系統通過(guò)調節PWM輸出可控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、轉向、加速、減速等動(dòng)作；可精準地完成小車(chē)沿黑色引導線(xiàn)的尋跡(斷開(kāi)引導線(xiàn)亦可)、檢測鐵片個(gè)數、實(shí)時(shí)LCD顯示行駛距離、時(shí)間和行車(chē)軌跡等功能。該設計功耗小，成本低，精度較高。
關(guān)鍵詞：AT89S52K；黑白傳感器；金屬傳感器；霍爾傳感器；LCD

0 引言
人類(lèi)的研究活動(dòng)已擺脫了地球生物圈的束縛而廣泛地進(jìn)入外層空間和海洋深處。對月球和太陽(yáng)系其他行星的探測，對太陽(yáng)系以外的宇宙進(jìn)行考察，對數千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。自動(dòng)控制系統正在代替人們完成這些任務(wù)。在戰場(chǎng)上的軍事活動(dòng)中，在惡劣環(huán)境條件下的生產(chǎn)勞動(dòng)中，凡不宜由人直接承擔的任務(wù)，均可由自動(dòng)控制系統代替，如智能小車(chē)可以適應不同環(huán)境，不受溫度、濕度等條件的影響，完成危險地段、人類(lèi)無(wú)法介入等特殊情況下的任務(wù)。高科技自動(dòng)控制系統及裝置已日益成為現代社會(huì )活動(dòng)中離不開(kāi)的自動(dòng)智能設備。
本文設計方案以多功能的智能小車(chē)作為自動(dòng)控制系統的載體，以單片機AT89S52為核心；利用黑白線(xiàn)傳感器判斷小車(chē)行駛的軌跡，利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片，由驅動(dòng)執行電路完成小車(chē)的行駛，由單片機對小車(chē)狀態(tài)作出實(shí)時(shí)反應，并輸出相應的控制指令；通過(guò)LCD顯示器對小車(chē)運行的時(shí)間、鐵片數目以及行駛路程等參數進(jìn)行直觀(guān)顯示。整個(gè)系統安裝于車(chē)體上并實(shí)施控制。安裝在車(chē)上的多個(gè)測距傳感器精度高，能夠準確測算出速度與距離，各種聲光器件實(shí)時(shí)顯示各模塊的工作狀態(tài)。全程無(wú)需人為控制，順利完成設定任務(wù)。經(jīng)性能指標測試實(shí)驗，該系統可實(shí)現控制小車(chē)的進(jìn)退轉向等動(dòng)作且精度較高。

1 硬件設計
1．1 車(chē)型
本設計選用的履帶車(chē)，采用帶電感的大扭力260馬達，具有動(dòng)力性能強、底盤(pán)穩定性高等特點(diǎn)，左右電機速度調整到一定時(shí)，不易偏離軌道。
1．2 顯示模塊
采用2行16個(gè)字的MD1602A液晶顯示器，其功耗低、體積小、顯示內容豐富?？赏ㄟ^(guò)與單片機連接，編程，完成顯示時(shí)間和距離等等一系列的功能。
1．3 電源
單電源+DC／DC轉換供電。由于電機驅動(dòng)和其他芯片工作電壓不一樣，需各自獨立供電。使用6節電池產(chǎn)生約7～9 V的電壓，進(jìn)行DC／DC轉換，可得到5 V左右的穩定電壓。該方案電路簡(jiǎn)單、性能穩定可靠。
1．4 直流電機
采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機驅動(dòng)芯片。采用一個(gè)L298N，可以同時(shí)驅動(dòng)兩個(gè)電機。使用PWM方式的調速電路搭接簡(jiǎn)單、驅動(dòng)電流大、可靠性高，電機驅動(dòng)原理如圖1所示。

L298N芯片內部包含4通道邏輯驅動(dòng)電路，是一種二相和四相的專(zhuān)用驅動(dòng)器，內含2個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋驅動(dòng)器，接收標準TTL邏輯電平信號，符合兩輪驅動(dòng)和單片機控制。它可驅動(dòng)46 V，2 A以下的電機，滿(mǎn)足小車(chē)馬達的驅動(dòng)要求。