时间：2023-05-30 10:26:27
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能小车，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词 单片机AVR-ATMEGA16；红外线对管；车速检测；L298驱动
中图分类号TP242 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0202-02
1 方案确定
智能小车控制系统选用AVR-ATMEGA16单片机为控制核心，通过光电编码器对小车速度进行检测，将速度反馈给单片机，由单片机对小车驱动直流电机进行转速控制，从而控制小车的速度并且通过控制PWM脉冲占空比对小车的速度进行调节。当按键按下时，启动小车运行，小车运行过程中由装在车身的红外线对管，检测起始标志线、转弯标志线、超车标志线，将检测到的信号后送给单片机，由单片机控制L298驱动左右轮的电机，来控制电机进行转弯、加速、减速、超车区超车等功能。光电编码器测出两轮电机的转速，送回给单片机来调整小车的行进速度。
2 单元电路设计
2.1 最小系统电路
最小系统选用AVR-ATMEGA16，主要用于对各个模块进行控制，以保证每个模块正常运行，此模块为整个系统的控制核心，通过IO口对接受和发送数据，来实现控制，包括控制PWM波的占空比来控制电机的转速，光电编码器将测得的电机转速送回单片机，红外线对管检测的信息送回单片机，来控制小车按要求进行。
2.2 电机驱动电路
设计过程，由于主控芯片上没有自带的PWM控制器，通过设计硬件电路和软件产生PWM波对电机进行控制。首先芯片通过PWM信号开启关闭通道，电路的有效值功率P如式1所示，只要控制占空比就可改变电机的驱动功率，由单片机的模块发出不同占空比的信号来控制行进电机，按照要求转动。一块L298芯片可同时驱动两个直流电机， L298的工作电压为5V~20V，导通电阻为0.12Ω，输入信号频率通常小于10K，并且具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。从芯片的封装图可以看出，可用两个半桥电路增强其驱动能力，因此该方案可高效率、稳定、精确的控制电机转动。
式1
式1中: P为有效值功率；
为PWM波占空比；
U为电机供电电压；
I为流过电机电流。
2.3 光电编码器测速电路
设计采用光电编码器来测量电机转速，光电编码盘与电动机同轴，电机转动时带动光码盘同速旋转，可将电机转动的圈数也即电机输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，通过计算每秒光电编码器输出的脉冲个数即可算出电机的转速。
2.4 信号采集红外对管电路
红外对管是一种利用红外线的开关管，接收管在接收和不接收红外线时会出现导通和不道导通两种状态，利用电路可以输出明显的高低电平变化，CPU通过识别这些变化的高低电平，就可以采取措施对小车进行控制。
3 软件设计及工作流程
3.1 软件设计整体介绍
对于小车而言，硬件是小车的躯体，而软件则是小车的大脑，时刻控制着小车的行驶速度和方向。小车的行驶离不开软件的控制。由此可见软件的控制对于小车来讲是很重要的。小车运行的快慢与导航的精度全部依靠软件做的好与否。本设计的软件设计主要分为两个部分：小车的运动模型设计和控制器设计。
3.2 简单运动模型
小车在实际行驶中，主要运动轨迹有两种情况：直线和曲线行驶。本文对两种情况都建立了模型；首先当小车直线行驶时，建立小车运动关系图如图1所示。
图1 小车运动关系图
根据关系图所示，假设小车运动方向与X轴的夹角、X坐标、Y坐标作为状态变量，建立运动状态方程如式所示：
式2
其中，式中VR、VL分别为右轮、左轮的速度， 为小车总体速度，L为左右轮间距。
由于上面的公式具有连续性，而在采样的过程，只能采取间断的信号，因此必须对上面的公式进行离散化。设T作为采样周期，利用光电编码器在一个周期内测出的脉冲个数可求得第n个周期内小车移动的路程。对式2进行离散化与线性插值可以得到一组递推公式如式3所示：
式3
其中，式3中的Xn，Yn表示小车在第n次采集的坐标值。当小车行驶的轨迹是直线时直接带入上面公式就直接可以算出。
3.3 控制器设计
电机控制中，如果只采用开环控制系统控制电机，小车的运行会受外界的障碍物的影响。为了避免这种情况，让小车能够稳定的运行，采用增量式光电编码器形成的测速反馈电路，构成转速负反馈的闭环系统。它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。当反馈控制闭环调速系统使用比例放大器时，它依靠被调量的偏差进行控制。因此是有静差率的调速系统，而比例积分控制器可使系统无静差的情况下保持恒速，实现无静差调速。
本论文的控制器，主要利用经典的PID控制器，采取小车的速度和位置双闭环调速系统；其中，小车的速度是控制器的内环，位置为外环。根据光电编码器采集左右轮的信号，经过下位机的判断和处理，从而改变小车的运动速度和方向。从而实现对小车的速度和位置双闭环调速与导航。
3.4 电机控制
控制电机的运动过程中，主要通过PWM波控制电机的转速；光电编码器采集电机的转速信号，经过施密特触发器整形后，把信号在反馈给控制器。反馈的转速与给定转速比较通过PID算法，把重新计算得来的输入速度送给电机，电机就会根据这个速度运转。
4 测试方案及数据分
4.1 测试方案条件
图2 小车测试跑道
测试在如图2所示的跑道上面进行，根据小车实际的运行情况记录不同要求情况下完成误差及实测数据。小车工作所需电池电压，12V、5V。
1）分别测试甲、乙小车成功通过跑道的所用的时间，及出跑道的次数，其测试结果如表1所示。
车号
项目 甲车 乙车
成功通过用时T 23s 24s
出跑道次数N 0 0
速度cm/s 47 48
表1小车成功通过跑道测试
2）测试甲、乙两车按图 所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车，测试乙车在超车区内超过甲车的时间。
车号
项目 甲车 乙车
T超车用时 2s 3s
出跑道次数N 0 0
表2
4.2 测试仪器
1）DT9205 数字万用表；
2）UTD2062 CE 60HZ 1GS/S 数字示波器；
3）QJ-3003SIII 数字可调直流稳压电源；
4）秒表。
参考文献
[1]王晶.智能小车运动控制技术的研究[D].武汉理工大学硕士论文，2009，5.
[2]刘培艳.移动机械人的控制系统研制[D].西安科技大学硕士论文，2008，6.
[3]盖萌萌.轮式移动机器人运动控制机器人的研究与设计[D].西安电子科技大学硕士论文，2009，1.
[4]张国亚.自动导引小车的设计与实现[D].武汉科技大学硕士论文，2008，10.
[5]叶菁.磁导式AGV控制系统设计与研究[D].武汉理工大学硕士论文，2006，4.
[6]李玉.自动导航小车的路径规划与控制研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2008，4.
[7]张薇.船舶运动智能控制PID研究[D].哈尔滨工程大学硕士论文，2008，12.
[8]谷玉川.AGV驱动转向一体化机构及其导航控制研究[D].吉林大学硕士论文，2005，2.
[9]程丽丽.自主寻迹切割机器人控制系统研究[D].吉林大学硕士学位论文，2009，5.
[10]宋养鹏.竞赛用智能汽车控制系统的研究[D].兰州理工大学硕士论文，2009，5.
[11]徐清.自动导引小车的设计与实现[D].苏州大学硕士论文，2006，4.
【关键词】智能车；AT89S52；单片机；金属感应器
0 引言
智能作为现代的新发明，是未来的发展方向，可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等多种用途。智能车就是其中的一个体现。本文着重对智能小车的设计进行了探讨。采用具有高稳定性的AT89S52单片机为控制核心，用金属感应器TL-Q5MC作为检测元件来检测路上感应到的铁片，采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度；采用1602LCD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。
1 系统的具体设计
1.1 路面检测模块
应用一个金属感应器，安装在车盘下，离地略小于或约四毫米。当金属传感器检测到铁片时将对单片机发送中断信号，单片机运行中断，改变输给电机驱动信号的电压占空比来控制小车的速度。
1.2 LCD显示模块
采用1602LCD，由单片机的总线模式连接。为节约电源，LCD的背光用单片机进行控制。
1.3 测速模块
通过霍尔元件感应磁铁来产生脉冲（当霍尔元件在离磁场较近时输出会是高电平，其它时候是低电平），一个车轮均匀放四个小磁铁，计算一秒所得的脉冲数，从而计算出一秒小车轮子转动圈数，再测量出小车车轮周长即可计算出小车当前速度，累加可得到当前路程。
1.4 控速模块
考虑到元器件的缺少以及所用的电路的驱动电机的电路原理图和小车自带的电路的电机驱动原理图一样，所以暂时使用小车自带的电机驱动电路图。
1.5 复位电路模块
此款智能智能小车用到的I/O口：小车速度的变换采用RD0、RD1控制，RD2～RD6用于红外传感器的输入，小车的开关按钮为RD7，RC0～RC5用于电动机的使能和方向控制，RB0～RB2用于串行工作方式的LCD显示（SMG12864ZK），RB3～RB4用于测速单元的输入。单片机的复位电路通过手动来实现。
1.6 模式选择模块
模式选择模块通过一个74LS00与非门和两个不带锁按钮来控制单片机单片机的两个中断口，从而按动按钮来选择小车走动的路型、来选择小车的速度是快速、中速、慢速；走完路程小车停止后还可以通过按钮选择想要在LCD上想看的信息，比如总时间、走过各段路程的时间、平均速度、总路程等。
小车走动的模式选择有：
（1）直线型：满足设计任务的基本要求，能稳定的走完全程。之后按顺序循环不断的显示走完全程所用的时间、走完高速区所用的时间和走完低速区所用的时间这三个时间；或者可以通过两个按钮以及LCD显示的菜单选择所要看的内容如平均速度、全程距离以及那三个时间。
（2）S型：满足设计任务的发挥部分的要求，小车能自动的感应到在前面或在后面铁片，即第一次转弯后若感应到的是错误的方向，则小车会后退自动调整方向，沿着S型的铁片走。当走完S型铁片后的一定时间里，小车自动停止。之后自动进入菜单由我们自己选择要看的内容时间、平均速度和所走的距离。
（3）自动型：小车先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起点，再调整速度在一定的时间内走完全程。走完后LCD显示的内容与直线型显示的内容一样。
2 结论
以AT89S52单片机作为核心部件，该智能小车采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片，从而把反馈到的信号送单片机，通过各种方案的讨论及尝试，最后智能小车可以实现：
（1）自动避开障碍物，找到合适的路径；
（2）自动识别路线状况，并根据实时状况快速做出判断；
（3）自动显示所要求的时间；
（4）自动寻线前进，能智能检测、捡起、放下铁片；
（5）行驶到规定的地点自动停止并显示结束。
【参考文献】
[1]曹建树，曾林春，等.基于单片机控制的智能寻迹小车[J].微计算机信息，2008，12-2：103-104.
[2]孙肖子，张企民，编著.模拟电子技术基础[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006，112-457.
关键词：太阳能汽车；太阳能电池板；蓄电池；电动机
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00
1项目背景
1.1项目概述
我国地域辽阔有着丰富的太阳能资源，在太阳能利用方面有着很大优势。基于太阳能来源广泛、储量无限、洁净环保的优点，本项目积极响应我国“十一五”规划纲要中倡导的“节能减排”， 构建社会主义和谐社会，建设资源节约型、环境友好型社会。我们大学生创新计划项目小组设计并制作了一辆太阳能智能小车。本论文主要阐述该项目的制作过程及收获。
1.2项目目的
为了结合学校教学改革，培养学生兴趣爱好，提高学生动手能力，灵活运用自己本科阶段所学的知识，更为了为自己以后的工作积累一些经验，在学校的大力支持下，我们成功地申请了我校大学生创新计划项目，本项目对于本科的创新教育具有一定的示范、启示作用。也为发展太阳能汽车的想法提供一定的实践性和实用性。
1.3设计任务
我们小组成员通过合作互助，自学慎思，并运用所学知识，结合当前低碳环保生活，我们制作的太阳能智能小车能够实现如下功能。通过电脑上位机能远程控制小车前进、左转、右转、后退等动作；并在恶劣环境下实时监控，还能自动运行；实现太阳能智能追踪，自动充电；以及可用220V交流电源充电。
2项目总体方案设计
2.1系统工作原理
将太阳能作为小车主要能量来源，用充电电池把收集到的太阳能转化为电能储存；利用光敏电阻对太阳光进行自动、即时跟踪，大大提高了对太阳能的利用率；红外传感器的应用，CMOS摄像头的使用，成功实现了小车的智能避障，远距离无线采集并传输图像，实时监控，同时使用Arduino单片机控制电路和远距离无线控制模块技术实现对小车行驶的远程控制。
2.2按摸块化设计每个单元电路
（1）小车控制部分
操作人员使用电脑上位机发送指令，指令信号通过无线模块传给下位机上的接受模块，使单片机做出相应信号的反应。下位机本项目采用的是北京纳克斯机器人公司的Arduino单片机控制板（带驱动），其基本特点为：处理速度快，兼容性好，自带驱动还可以省总系统所需要的驱动模块；无线模块采用NRF905，其基本特点为：接收发送功能合一，抗干扰性强，信号发送/接受距离长等特点。
（2）驱动电路部分
本小车采用四驱模式，通过电脑上位机发出的控制信号，在驱动电路的作用下，执行此时信号的操作要求。此部分我们采用SGS 公司的L298N，常见的15 脚Multiwatt 封装。L298N可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机；可以直接用单片机的IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。IN1～4接单片机控制信号，使能端EA，EB高电平有效，CA，CB接地，OUT1～4分接直流减速电机，加续流二极管做保护。VSS，VS同接12v电压供电。
（3）太阳能光伏转换部分
太阳能电池组的选取原理：通过太阳能照射在太阳能电池组上，将太阳能转换成直流电，此时的直流电是不稳定的，通过太阳能充放电模块使之成为可以提供足够稳定的电源电压。
我们小组选用的是单晶硅太阳能电池板其光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，坚固耐用，使用寿命一般可达15年。此外还有多晶硅太阳能电池板，多元化合物太阳电池板等，有待进一步学习使用。
（4）充电控制器原理
充电控制器采用了斩波式PWM原理，分两个阶段，第一阶段为快充阶段，第二阶段为PWM 阶段（慢充阶段）。电路采用斩波式PWM 充电原理，检测蓄电池的充电端电压，将检测得到的蓄电池端电压与给定点电压比较，若小于给定电压，斩波器全通，迅速给蓄电池充电； 当蓄电池的电压大于给定电压时，则根据比例调整功率管的占空比，充电进入慢充阶段，改善充电特性，防止过充。有效转化并存储太阳能电池组提供的能量。
（5）蓄电池部分
12V蓄电池均由6个单格电池串联而成，每个单格的标称电压为2V，串联成12V的电源。蓄电池主要由极板、电解液、格板、电极、壳体等部分组成。蓄电池的初充电电流大小一般按说明书中的规定值，或按额定容量1/10的电流来进行。 密封电池可允许的运行范围为15℃～50℃ ，但5℃～35℃之内使用可延长电池寿命。长时间存放的电池每6个月必须充电一次，电池必须存放在干燥凉爽的环境；该蓄电池可以不用加液，但定期检查外壳有无裂缝，电解液有无渗漏等仍为必要的。
2.3上位机控制面板
上位机控制面板功能有：控制小车前，后，左，右运动；控制摄像头云台上，下，左，右摆动；控制太阳能扇的打开与关闭；采集智能小车实时捕获的视频并存储于电脑。
3组装调试
在本项目制作过程中我们遇到了好多问题，比如小车底盘，控制模块，图传模块等的选取，太阳能扇的制作，和太阳能扇驱动装置选取等。刚开始想小车底盘自己设计加工的，后来考虑成本决定是买现成的底盘。太阳能扇我们试了两种材料，第一种是亚克力面板上安装太阳能电池板，这样不仅重力不集中，不易驱动而且亚克力面板比较脆很容易发生断裂；第二种是玻璃丝布板，这种材料不仅通过雕刻把太阳能电池板嵌套在里面，而且重力集中，比较容易驱动，于是我们选择了玻璃丝布板。太阳能扇的驱动装置是自己设计并制作的，通过有机材料做成的合页与直流减速电机结合，以保证速度适中还能使扭矩充分利用，角度可以通过控制电机运行时间来调节，最后达到太阳能扇正常工作的目的。通过不断地进行试验，调试，初步测量出本项目在阳光比较充足的条件下充电时间需要5～6个小时，连续工作约7h，行驶距离约5km，最终成功的组装了功能较完善的太阳能智能小车。
4结束语
通过本次课题的研究，我们较好的完成了任务，并达到了预期的效果。在这个看似简单的项目制作过程中，我们深深的懂得了团队的重要性，也非常明白我们现在学的知识的局限性，更知道了自己的不足。在这个调试的过程中，遇到很多的问题，有些小的问题，正是实验素养不够造成的，正是这些小的问题困扰乃至浪费我们的时间精力都多过了编写程序的调试。由此可见，我们平时还是要抓住学校给大学生创建良好创新平台的机会，注重实验技能的培训。
参考文献：
[1] 郭天祥.新概念，51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M]. 北京：电子工业出版社，2009.
[2] 赵建领等.Protel 99 se设计宝典[M].电子工业出版社，2011.
（1.汉中职业技术学院，陕西汉中723003；2.汉中市人事考试中心，陕西汉中723000）
【摘要】使用精度高、反射式抗干扰强的激光传感器构成智能寻迹小车的道路识别系统，搭配驱动电路和转向控制电路，采用适合的控制算法，组成一套能自动识别道路，能够平稳，高速行驶的智能系统。该系统采用飞思卡尔公司的MC9SC12的16位单片机。
关键词 激光传感器；智能寻迹；抗干扰；单片机
0引言
道路识别模块是智能寻迹小车系统的中最关键的模块之一，道路识别方案的好坏，直接关系到小车自动形式性能的好坏，也关系其他模块和控制算法的设计。一般传感器模块的选择主要有两种方案方案：反射式红外传感器、CCD摄像头识别。采用反射式红外传感器，短距情况下，它体积小，方便安装，环境要求不高，还可以避免其他可见光线的干扰，且可以比较容易的改变红外管的阵列排列，以适应不同情况的需求。反射式红外传感器阵列数据输出的量校，数据处理快捷，可以使用单片机控制。CCD(ChargeCoupleDevice)摄像头传感器是一种MOS(金属-氧化物-半导体)结构的新型器件。CCD的优点是它获取外界的信息量巨大，可以较为准确地区分出直线道路与弯道，并计算出道路的曲率。但是它的硬件复杂、价格较高、要求系统的运算能力较高。并要求道路的光照稳定，因为CCD无法分辨物体亮度大范围的变化。在以前几届智能寻迹小车比赛中，采用反射式红外传感器的道路识别系统，因为其抗干扰能力弱，为解决这一问题，我们设计了一种采用激光传感器的道路识别系统，该系统具有高速、准确、识别距离大、抗干扰能力强等特点，能更高校地为智能寻迹小车寻迹。
1激光传感器
1.1工作原理
反射式激光传感器阵列，利用激光发射和接收对管组成阵列，激光发射管发出激光，经过路面发射，由光敏接收管接收，反射光线的强弱随不同反射物体的颜色而变化，传感器输出的电压值也随之变化。通过模数转换将传感器输出信号都转换成数字信号，根据激光阵列的排列位置，识别出道路中线的位置。通过多个激光传感器的组合排列，经算法处理，可以计算出小车的位置。
1.2传感器的选择
根据实际道路宽度，以及传感器的高度选择合适的激光传感器。一般为了保证准确性，最好选择电压-偏离距离特性曲线中急剧上升斜率越大的传感器，但是如果斜率过大，电压的变化范围又会过小，将会降低传感器的探测宽度。
2硬件设计
2.1道路识别系统布局
一字型布局
一字型布局是最常用的布局形式，即各个传感器分布在一条直线上，保证了纵向的一致性，让控制算法主要集中在横向上。对于分布间隔的选择，视情况也相对不同。本次设计采用间隔20mm两并列的布局方式，这样在小车行驶时可以产生多种不同的情况。首先，传感器必有输出值的情况，就可以根据它所在的位置进行控制；另外，对于丢失道路的情况，可根据前面的传感器输出位置来判断校车此时所在区域。采用两两并列就是为了区分出具体区域，如果不这样排列，则当出现丢失道路的情况时，小车无法判断道路中心在左边还是右边。道路识别模块与地面形成一个夹角，上排激光发射传感器用于道路前瞻，下排对道路始点进行侦测，计算道路中心线的偏差和车身纵轴线，让小车正确地调整姿态。从横向来看上下层布局与一字型相似，但与一字布局相比多了横向的特性，让小车的横向控制有了一定的前瞻性。将中间三传感器进行前置，让小车能够早一步识别前方是否是直道，控制驱动进行加速。经过调试，采用上下层布局的道路识别系统，通过弯道时更加平稳，因此上下层布局，道路识别能力更强。
2.2道路识别电路的设计
采用DL-7147激光管作为道路的基本检测元件。发射、接收电路（如图1）
发射电路：R14输入5V高电平，三极管U12导通，通过R15使激光管L11发射180kHz频率的激光；接收电路：接收管L12接收到道路中心线反射回的激光时，从OUT1输出高电平，通过模数转换转换成一组二进制数列，通过算法计算确定小车的位置。
3调试及结论
智能寻迹小车实际行驶由检测发现，当车速为0.8米每秒时车的不平稳度不超过10°,车速在米每秒时车的不平稳度不大过15°。由小车形式测试得出智能小车直线行驶轨迹平稳，转弯流畅，系统较稳定，达到了设计要求的控制效果。
参考文献
［1］卓晴,黄开胜,邵贝贝.学做智能寻迹小车[M].北京航空航天大学出版社,2007
［2］周斌,刘旺,林辛凡,等.智能寻迹小车道路记忆算法的研究[J].电子产品世界,2006(15):160-166.
【关键词】智能循迹；AT89C52；光电传感器；L298
1.引言
智能循迹小车在社会生产中具有广泛应用，如生产线物料自动运输车、物流配货自动运输车等。智能循迹技术主要包括路径检测技术、电机控制技术、智能控制技术等[1]。本文所设计的智能循迹小车采用红外传感器识别路径，通过单片机控制电机的转向、转速，从而实现小车快速稳定的循迹行驶。
2.智能循迹小车工作原理及硬件设计
2.1 智能循迹小车原理
本设计中，小车在白色地板上沿2CM（略大于两个光电管的间距）宽的黑线循迹。小车前端均匀安装五个光电传感器，从左到右依次为SEN1，SEN2，SEN3，SEN4，SEN5实时监测黑线位置，并将监测结果输送给单片机的P2口。SEN3主要用来监测黑线路径；SEN2、SES4分布于黑线两侧，监测是否发生偏离；SNE1、SEN5用于检测左右转向。AT89C52根据监测到的路况信息，通过P1口输出信号给电机驱动芯片L298，通过PWM波调整左右直流电机转速、转向，实现小车的智能循迹[1]。
2.2 硬件设计
本文基于模块化设计，主要包括电源模块、循迹模块、单片机控制模块、电机驱动模块。控制模块以AT89C52为核心，循迹模块选用5个红外反射式光电传感器，电机驱动模块选用L298驱动两个直流电机。原理框图如图1所示。
3.主要功能模块设计
3.1 电源
系统采用12V电源，经集成稳压器件LM2576-5.0得到5V电压给单片机供电。LM2576-5.0工作效率高，抗干扰能力强，具有3A的带负载能力。通过稳压电源7812给电机驱动器L298供电。电源电路如图2所示。
3.2 循迹模块
循迹模块由5个采用RPR220光电发射接收一体式传感器组成。RPR220是一种反射式光电探测器，发射器是一个砷化镓红外发光二极管，接收器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。当二极管发出的光反射回来时，接收端三极管导通，反之三极管截止。为了增强输出端波形的稳定性，防止单片器误判，采用比较器LM393对输出信号进行调整。当检测到黑线时，由于大部分的光线被吸收，反射回来的很少，三极管截止，端口3为高电平，经比较器LM393比较后，端口1输出高电平；当检测到白线时，大部分的光线被反射回来，三极管饱和导通，端口3为低电平，经比较器LM393比较后，端口1输出低电平。因此可以根据输出端1的高低电平判断是否沿黑线行驶。电位器RV1用来调整不同室内光线下黑线的检测阈值[2]。单个检测电路如图3所示。
3.3 电机驱动模块
选用L298直接驱动两个直流电机，ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4六个控制端接单片机的P1口。ENA，ENB作为PWM波输入端，用来调整电机的转速，电机转速与占空比成正比。IN1、IN2控制电机的M1的正反转及停止；IN3、IN4控制电机M2的正反转及停止[3]。电机驱动模块如图4所示。
4.软件设计
本设计根据循迹需要，编写了延时、定时器中断、向左/右微调、左/右转向、直走等程序模块。调速在定时器中断中进行。循迹时检测到SEN1=1时向左转；SEN5=1时向右转；SEN2=1时向左微调；SEN4=1时向右微调；都为1时（即终点）停止；其他情况直行。程序流程图如图5所示。
5.小结
本设计在室内白色地板上粘上黑色车道，对小车进行了测试。测试结果表明，小车在直道上具有很好的稳定性，可以沿黑线高速行驶，在弯道上，只要控制好车速，小车可以平稳运行。
参考文献
[1]庄乾成.简易自动寻迹小车控制器设计[J].电子质量，2011（7）：41-43.
【关键词】智能小车；路径记忆；硬件设计
1.引言
随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，消费电子产品越来越呈现出光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能小车在新兴产业链中也占据着一席之地，此类具有自我判断与应急能力的智能小车在抢险救灾、智能汽车、智能家电以及考古等领域有着广泛的应用。它能够到达人类所不能涉及的区域，这样应用的优势在于拓展人类的活动范围、控制领域，也避免了让人类直接暴露在某些危险的区域中。因此智能小车的研究具有深远的意义和发展空间。
无人驾驶的电动车可以应用于抢险、救灾等人力不能达到的危险区域的探测。当发生如火灾、有毒物质泄漏、辐射等灾难时，人们往往要冒着生命危险或者根本就无法进入这些灾难现场以了解灾情，因此需要一种探测车来代替人们完成任务从而减少和避免人员的伤亡。探测车在失去无线遥控信号且又无法前进时，探测车能按原路径返回，因此有简单的路径记忆功能。
2.系统总体硬件方案设计
系统硬件部分设计主要包括红外对管模块，霍尔模块，电机驱动模块，显示模块，单片机最小系统模块等。其中红外对管模块和霍尔模块为信号采集端，单片机接受信号进行处理，然后做出反应，利用电机模块控制小车行驶，LED显示模块显示小车的行驶状态。系统硬件框图如图1所示。
3.系统总体软件方案设计
系统软件总设计[4]可由主函数来体现，主函数实现了对各个子函数的调用，依次为PWM控制函数pwmkz（uint a，uint b），小车前进函数qianjin（），霍尔函数lucheng（），LED显示函数xianshi（），包括模式2中的记忆行驶函数jiyi（）。系统主函数主要流程如图2所示。
4.硬件模块具体设计
4.1 最小系统设计
4.1.1 单片机介绍
本设计中采用AT89S52单片机[2]为主控芯片，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在线系统可编程Flash存储器。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，把一些重要的程序保存下来。
AT89S52单片机的指令系统与8051系列单片机指令系统兼容，在熟练掌握C51编程环境后编程比较方便，简练。AT89S52单片机存储容量和速度方面均符合设计要求，在实际应用上也已经很成熟，并且电路设计简单、经典、芯片价格低廉，适合使用。其引脚分配如表1所示。
4.1.2 单片机接口电路设计
单片机设计使用时需要将其引脚外接到插针上以便利用杜邦线将硬件模块与单片机引脚相连接。单片机接口原理图[1]如图3所示。
4.2 电机驱动电路设计[4]
L298驱动电路前面加上TLP521光耦隔离，电路简单易懂。通过改变I/O输入改变芯片控制端的电平，即可对电机进行正反转控制(如表3所示)，改变PWM的值，就可实现速度的调节。本设计采用的电机专用驱动芯片L298。L298可用来驱动继电器、线圈、直流电机和步进电机等感性负载，设计中利用它来驱动小车的直流减速电机。L298的额定电压为12V，最小4.5V，最大可达46V，试验中给定电压为6V；电流可达4A，持续电流为2A。L298芯片有四个通道，可控制小车前轮后轮，正转反转，其引脚输入情况与小车运行的对应关系如表4所示。
4.3 LED显示电路设计
用八个共阳数码管显示行驶的时间和路程，数码管的数据端口通过P0口传输数据。74LS138译码器的输入数据端口由P2.5，P2.6，P2.7控制，为000-111八个数据。位选段口通过74LS138译码出八个地址，选择八个数码管。若X0为低电平，则Q1导通，U1数码管的0位被选中，显示当前P0中的值。显示时间在低四个数码管，显示路程在高四个数码管。
4.4 红外对管巡线设计
采用RG5000型红外对管光电传感器完成系统循迹。RG5000利用黑线对红外线反射不强的原理，实现对黑线的检测。此红外对管调理电路简单，工作性能稳定。RG5000的最佳测量范围是1-9mm，将RG5000安装在小车车头的下面，贴近地面寻找黑线。RG5000用以实现小车沿着场地的黑色弧形引导轨迹行进，使小车不偏离轨道行驶。
小车采用五个RG5000巡线，如果RG5000测量到黑线，那么它返回高电平，这时候我们就需要调用程序，进行不同的调整，使小车沿着黑线行驶。它的原理图可以分为巡线过程和处理巡线信号过程。红外对管电路原理图如图3.4.2所示，红外对管检测路面情况，及时将信号输出。
4.5 霍尔模块设计
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差，此电位差约为0.7V。所以霍尔电路的设计原理就是应用此原理，霍尔电位差信号输入到LM393比较器3脚输入端与比较器2脚的电压值进行比较后1脚输出，接至单片机P33口(外部中断)。使用时霍尔检测车轮磁钢后产生电平变化，触发单片机中断计数，数值计算后即达到路程测量的功能。
小车采用霍尔元件，如果霍尔元件测量到磁钢，那么它返回高电平，这时候就产生外部中断，触发中断函数，在中断函数中，记录路程的变量加一，这样在调用路程函数的时候，就能够根据走过的圈数，计算得出行驶的路程。
5.功能软件设计
软件功能框图如图4所示。
软件功能框图，包含以下几部分：主函数，记忆行驶函数，巡线行驶函数，PWM控制函数，路程测量函数，显示函数，中断函数等几部分，其中主函数主要调用巡线行驶函数，记忆行驶函数，路程测量函数，显示函数；记忆行驶函数和巡线行驶函数主要调用PWM控制函数；PWM控制函数中用到中断处理函数；显示函数中的时间也调用中断中计算的时间。
6.结束语
通过此次研究，学到了很多知识。包括基本熟悉学校新购买的制板机的制板流程及原理，制作出电路板。在研究中，可以熟练地运用Protel工具设计原理图和PCB图，对Protel的了解更近了一步。更加熟悉了Keil软件的应用，锻炼了逻辑思维，能够考虑到程序执行的各个可能情况。虽然这次研究的还是不够理想，但是可以相信，在以后的学习工作中，能够做的更好。通过此次研究，学会了处理问题的方法，相信以后会运用的更好。
参考文献
[1]李东生,张勇,许四毛.Protel 99SE电路设计技术入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]赵德安等.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2004,9.
[3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
【关键字】智能车，嵌入式，传感器
一、系统硬件的结构
该智能车系统采用STC 51系列单片机为检测和控制核心；以红外传感器为路径检测传感器，自动检测跑道上的黑线；并根据采集到的黑线信息，通过软件对小车进行行车轨迹和速度的控制，再通过速度反馈小车的位置，实时监控调节智能车的行进状态，设计的整体结构框图如下：
硬件系统是智能车中除机械结构以外的另一个重要的部分。是智能车系统可靠、稳定运行的基础。简单、合理而抗干扰能力较强的电路对于电子系统运行的稳定、控制的精度都有着直接的影响。本系统硬件结构主要有S12控制核心、电源管理模块，路径识别模块、车速检测模块、显示模块、转向舵机控制模块和直流电机驱动模块组成。
从该结构图中可以看出，系统的软件模块主要有：
1、单片机系统的初始化，包括单片机系统时钟的初始化、ATD模块的初始化、PWM模块的初始化、增强型时钟模块的初始化，还有一些输入输出口的初始化；
2、光电信号的采集：通过对红外接收管接收道路反射的红外光后产生电压的变化，采集到了有效的智能车位置信号。
3、光电信号的处理：将采集到的电压信号存储在单片机中，通过对光电信号的分析和判断来识别路径，判断黑线中间位置，判断道路是直线还是曲线，以及通过计算判断出曲线的斜率，从而进一步的控制舵机的转角和驱动电机的转速。
4、舵机转角的控制和电机转速的控制；通过控制PWM的信号输出可以实现对舵机转角和轮速的控制。
5、霍尔轮速传感信号的输入：通过对输入信号的捕捉和计算实现对驱动电机的转速的测算。
二、智能车软件的设计
光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成它们分为：发送器、接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。
结论：自20世纪90年代中期以来，智能电子产品在汽车中的应用越来越广泛，已迅速发展为汽车综合电子控制技术。它以大规模集成电路和控制器局域网为特征，包括单片机、灵巧的电源及智能的传感器，它运用计算机网络和通信技术，既能将原来有限的综合性电子控制系统扩大成汽车整体综合控制系统，又可与汽车外部道路、交通、通信条件联结起来，是汽车成为智能交通系统或智能道路系统的一部分。
通过本次智能车系统的设计对汽车电子设计有了总体的理解，嵌入式开发技术将会促进汽车电子领域向前高速发展，软件和硬件的完美结合需要汽车电子工程师用心去探究和实验。由传感器到控制电路再到执行部件是整个智能控制系统的核心流程。我们应该继续努力探索设计好控制电路使传感器传出的信号有效的控制好执行部件，使整个系统的可靠性、稳定性、灵敏度等得到更有效的提高。
参考文献：
[1]《传感器应用设计300例（上册）》【M】_张供润编，北京航空航天大学出版社，2008
关键词：ATmega16;智能AGV小车;循迹传感器
0 引言
科学技术迅速发展，人工智能系统开发研究受到广泛关注。智能AGV小车在仓储业、制造业、危险场所和特种行业有广泛的应用前景。譬如在一些汽车领域，如雪佛兰、丰田等汽车厂配线上有广泛的应用，经过使用了AVG作为载运工具装配线后，减少装配时间和故障率。本系统基于AVR单片机智能AGV小车控制系统研究，能够自动识别前方道路、障碍物检测等功能。
1 控制系统总体构成
通过循迹传感器确定小车按照规定的轨迹行驶，光电传感器检测前方道路障碍物，超声波传感器测量小车行驶的距离，通过传感器检测到的数字信号送入单片机，单片机通过处理电机驱动实现智能小车的左右，前进，并进行前方障碍物检测和测量行驶距离，结果会显示在智能小车上。
<D：＼123456＼中小企业管理与科技・下旬刊201511＼1-297＼159-1.jpg>
图1 系统结构框图
2 控制系统硬件组成与实现设计
2.1 系统主控制模块
该芯片不仅功耗低，性能也高，运行速度快，而且拥有8位AVR微处理器，32个8位通用工作寄存器，16KB的系统内可编程Flash，内存量大，还拥有上电复位以及可编程的掉电检测功能，支持扩展的片内调试功能，32个可编程I/O口，而且功耗小。
2.2 系统电机驱动模块
电机驱动芯片主要对智能AGV小车速度和方向起到一个控制的作用，速度控制采用ATmega16单片机定时中断法产生PWM方波控制速度，方向采用H桥式电路进行电机正转、反转控制。速度和方向同时控制采用专用的电机驱动芯片，例如L298N、L297N、AQMH2407等电机驱动芯片，电路具有抗干扰能力的问题，于是我们在考虑芯片链接、驱动等问题就可以迎刃而解。
2.3 系统输入模块
2.3.1 循迹传感器
智能AGV小车的行进轨迹的检测是采用循迹传感器，采用TCRT5000反射式传感器的红外发射二极管不断发射红外线，红外接收管在发出的红外线没有被反射回来或者反射强度不够大时候，它会一直处于关闭状态，此时输出的模块为高电平，二极管会一直处于熄灭状态;红外线被反射回来且强度足够大，红外接收管饱和，此时模块输出端为低电平，二极管被点亮。
2.3.2 光电传感器
系统采用光电传感器也叫光电开关来检测智能AGV小车行进轨迹上的障碍物，光电开关上三根不同颜色的线，红色接4.5-5V电源，黄色接单片机。
2.3.3 超声波传感器
针对检测AVG小车的形式距离，我们采用的是超声波传感器来检测。HC-SR04超声波检测行驶距离精度可达3mm。我们采用IO口TRIG测距，给最少10us的高电平信号，通过检测是否有信号返回，如果有信号返回，则可以通过输出的一个高电平信号，信号持续的时间越长说明超声波从发射到返回的时间越长。
3 控制系统软件设计
软件设计通过C语言编程，完成检测信息的处理和分析，并发出相应的控制指令，改变智能AGV小车的行进方向，其控制流程如下：
首先，电机的驱动流程，利用ATmega16定时1中断法产生PWM方波，利用PB0、PB1、PB2、PB3控制电机的正反转，从而可以控制智能AGV小车的前进、后退、左转、右转。
其次，初始化系统，小车行驶过程中是否有障碍物，检测有障碍物时，PD7口输出低电平，单片机检测到信号之后判断左转或者右转，无障碍物时保持原来速度继续前进。
最后，利用三块循迹传感器放在小车的前下方，寻找小车的行进轨迹，单片机检测到小车信号为111，小车前进;检测到信号为110，小车右转;检测到信号为011，小车左转。
4 结论
本文主要是基于AVR单片机和传感器技术原理，以ATmega16单片机为主控芯片，采用L298N为驱动元件，通过硬件设计和软件编程制作了一套完整、功能模块化、反应较为灵敏的智能AGV小车控制系统。经过对该智能AGV小车进行检测测试，实验结果证明该智能AGV小车能很好完成循线、避障、测距功能。
参考文献：
【关键词】单片机 密码锁 智能避障 遥控小车
1 引言
近年来，随着计算机和电子技术的高速发展，具有智能化的机器、智能小车得到了广泛的应用。目前智能遥控小车设计种类繁多，如采用STC89C52单片机、电机驱动电路、无线遥控器及液晶设计而成，在有障碍物的情况下利用无线遥控器实现20米内的无线遥控，控制小车的各种运动等功能。本设计采用运行速率更高的ATmega16单片机和AT89S52单片机作为无线遥控小车的主芯片，通过添加电子密码锁、超声波避障、对地避障等模块，在利用编码和解码等技术的基础上，设计出具有密码保护、智能避障等功能的无线遥控小车。
2 电路设计的主要内容
本设计是基于ATmega16和AT89S52单片机控制的无线遥控小车系统，其原理如图1所示。整个无线遥控小车系统的制作过程包括：硬件设计、软件设计、焊接和调试。在整个无线遥控小车的系统中，使用电子密码锁作为供电系统的总开关，通过无线遥控控制小车运动。
3 遥控小车的硬件设计
本设计利用ATmega16单片机作为主控芯片把各个独立的模块连接起来；驱动模块设计采用L298N驱动芯片+光电耦合器来实现智能驱动；利用发射电路（震荡电路和放大电路）+接收电路（滤波电路与解调电路）来实现无线遥控；同时加入LM393控制芯片，利用光敏电阻对于光的敏感作用，实现当小车进入到黑暗区域时自动进行照明，从而实现了照明的自动控制。在此基础上，通过添加密码保护模块和智能避障模块来进一步拓展小车的功能，以此来实现密码保护和对地精确避障的功能。
3.1 密码锁设计模块
在密码锁电路中，通过密码的正确输入打开电源总开关给整个遥控小车的系统供电，并且其具有密码重设、报警、输入密码错误锁定等功能。此电路包含AT89S52的最小系统部分、1602LCD的显示部分、蜂鸣器报警部分、继电器控制部分。此电路系统中，以矩阵键盘作为输入设备，使用AT24C02进行密码的存取（包括：保存密码数据和读取密码数据），并且外接1602LCD用于密码显示，使用继电器作为供电系统总开关的控制器件。
3.2 测距模块设计
在设计中，使用CX20106A和HD74LS04芯片，通过利用超声波的发射、反射和接收来实现避障。它由单片机发出一个40KHz的脉冲，通过超声波探头向外发射超声波，然后利用超声波的反射来实现距离的测量，同时定时器开始计时，记录单片机从发出到接收到信号所需的时间。根据公式d=S/2=（C×T）/2计算出障碍物距离超声波发射点的距离d ，将此距离与要求的避障距离对比，若实际距离小于避障要求距离，则小车停止运动实现避障功能。
3.3 对地避障模块设计
在设计中，使用对地避障模块能够更好地防止小车陷入凹坑之中，导致车体的结构受损。其原理是使用红外线进行检测，从而探测地面与车体的距离。当地面与车体的距离大于设定的值时，小车自动停止，从而达到对地避障的效果。
4 遥控小车的软件设计
4.1 主电路软件设计
在遥控小车主电路的软件设计中，主要是通过按键检测的方法检测是否有遥控信号的发出。如果接收到遥控信号，ATmega16单片机的相应IO口就会出现高电平，从而使小车执行相应的运转。若小车在运动的过程中发生障碍物或者是凹坑等，则小车停止等待人工再次启动，其主电路程序的设计流程图如图2所示。
4.2 密码锁电路软件设计
在整个密码锁电路软件的设计中，首先，给AT24C02芯片写入密码锁的初始代码“123456”，进行16023LCD的初始化，以及清除1602LCD显示屏幕的所有显示。其次，对1602LCD字符型液晶写入字符串“welcome！”。并且进行矩阵键盘的按键扫描，等待输入密码按键和修改密码按键按下。最后，在密码输入正确的条件下，打开继电器，整个小车的供电系统开启。同时，此密码锁还具备输入错误报警、输入密码位数过多报警等功能。密码锁电路程序的设计流程图如图3所示。
5 遥控小车的制作流程及调试
5.1 制作流程
首先利用绘图软件Altium designer 6.9绘制电路的原理图以及PCB图：然后利用打印机与转印纸打印电路板图纸以及制作电路板；接着根据电路设计的原理图对元件进行放置并进行焊接；最后通过万用表等仪器进行电路导通性能的检测，检查无误后将各个模块连接起来。通电后，检测电路的性能是否符合设计的要求。检测合格后组装无线遥控小车的各个模块，制成成品（如图4所示）。
5.2 调试过程
对无线遥控小车系统电路的调试主要分为硬件部分与软件部分。硬件部分的调试包括检测各个模块的电路硬件的焊接是否正确、硬件是否有损坏、各个模块的电路是否符合设计要求、各个元件之间的连接是否正确和是否符合电路设计的规范等；软件调试包括使用Keil C51/ICCAVR软件把编写好的程序进行测试语法是否有误，以及检查结构是否正确，同时还要注意软件与硬件的对应，再加载到单片机中进行软件性能的测试。
通过对小车的硬件和软件进行测试，相比先前一些无线智能遥控小车，在具备一般的如避障、测距和各种行驶的功能之外，还具有密码保护和智能避障等特色。
作者简介
夏雄平（1979-），男，湖南省娄底市人。现为桂林理工大学理学院博士、副教授。研究方向为光学。
关键词：Android 手机APP 蓝牙通信 智能小车
中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0027-02
随着移动互联网的快速崛起，手机客户端应用软件（Application，简称APP）为代表的智能终端应用的快速普及，给人们的工作和生活带来了更多的便捷，也加快了物联网的发展步伐[1]。Android系统作为手机的主流操作系统，由于其操作性和开源性，为手机应用程序控制系统的开发提供了很大的优势，并将各类控制系统融为一体提供了可能[2]。该文以Android手机应用程序APP为客户端，借助蓝牙无线通信技术，移动小车作为服务器端接收手机的控制信号并驱动直流电机灵活做出命令动作，小车遇到前方障碍物时，自动测量离障碍物的距离，并将实时距离值上传手机APP显示，当和障碍物的距离达到一定值时小车停车等待指令，具有自动避障功能。该设计为智能控制方式提供一种新的设计思路。
1 总体方案设计
该设计主要由小车和手机控制平台组成，小车由控制器部分，直流电机模块，超声波测距模块，蓝牙通信模块，电源模块及相应的硬件电路组成，手机控制平台是开发该控制系统的APP软件，安装在Android手机上，两者的通信采用无线蓝牙技术，系统结构框图如图1所示；系统操作流程：首先启动手机APP控制端，由手机和移动小车上的蓝牙模块建立通信链接，链接成功后触碰手机端的动作按钮发出前进，后退，左右转弯命令，移动小车接收到指令并进行分析，驱动直流电机进行相应动作，在行进过程中由超声波模块自动检测前方是否有障碍物，当前方有障碍物时将测得障碍物的距离数值通过蓝牙模块上传至手机APP端实时显示，距离值超过20 cm时，移动小车停车等待手机指令，做到自动避障。为了保证小车的稳定性，采用四轮驱动，系统的控制范围在0～10 m之间。
2 硬件电路设计
移动小车硬件电路主要单片机最小系统电路，电机驱动电路，蓝牙模块电路，超声波测距电路和电源电路组成；单片机最小系统电路包括控制芯片，时钟电路，复位电路，控制器采用STC89C52芯片，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗，高性能的COMS8位微控制器，8K字节FLASH，512字节RAM，32位I/O口，3个定时器/计数器，4个外部中断，全双工串行口，满足系统需求；时钟采用内部时钟，晶振规格为11.0592 MHz，机器周期为1μs；复位电路采用手动按键复位，将各元器件各引脚数值恢复到初始状态[3-4]。
2.1 电机驱动电路
该系统采用4WD电机驱动，采用双L298N芯片驱动，双L298N由两个大功率的L298N芯片组成，能提供8路最大2 A的电流输出，供电电压0～24 V，能够独立驱动4个直流电机，采用标准TTL逻辑电平信号控制；具有四个使能控制端和四组逻辑控制输入端，分别控制四个电机的转动；采用6 V电源为该电路供电，值得注意的是驱动电路的GND端要和单片机的GND共地。
2.2 超声波测距模块
该模块利用超声波的发射到接收的时间差来检测障碍物和计算障碍物距离，超声波测距模块选用HC-SR04芯片，探测距离2～450 cm，感应角度不大于15°，测距精度可达高到3 mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。芯片TRIG端口加上大于10 us高电平来触发测距功能，然后在ECHO端口等待高电平出现，一有输出开定时器计时，当ECHO端口变为低电平时读取定时器的值，该值就是由开始发送超声波到接收到返回超声波时间之和。故可以得到距离=高电平持续时间×声速/2 ，如此不断测量前方障碍物距离。
2.3 蓝牙通信模块
该模块的主要功能是完成手机APP和控制器之间数据和命令的传输，手机内置的蓝牙为主机，移动小车的蓝牙模块作为从机，主机发起呼叫，寻找附近{牙设备，和从机配对成功后，主机从两端可以传输数据。
蓝牙模块选用HC-06芯片，该芯片的RXD，TXD端口为接收和发送端，其中RXD端口负责接收外来数据，芯片接口电平3.3 V，可以与控制器STC89C52的TXD端口直接相连，通过该接口STC89C52将需要发的数据传给HC-06；通路芯片的TXD端口可以和STC89C52的RXD相连接，负责向控制器传递数据。
2.4 电源部分
系统电源采用干电池供电，小车单片机外接3节1.5 V的干电池供电，由于蓝牙模块配对后的电流约为8 mA，超声波模块的静态电流大约为2 mA，不大于单片机允许的最大电流，该电源可同时为蓝牙模块和超声波模块供电；电机驱动部分外接4节1.5 V干电池供电。
3 软件设计
3.1 主控程序设计
主控程序采用C语言针对单片机开发，首先程序参数初始化，触发超声波模块开始工作，检测蓝牙模块相连接的串口是否有命令输入，如有进行命令解析，跳转到不同的子程序驱动电机动作，否则一直在循环检测，运行中超声波模块检测到前方有障碍物，程序计算距离值并发送至串口，如果距离值小于20 cm，触发中断，调用停车程序，等待用户指令输入[5]。
3.2 手机APP程序设计
手机APP的开发采用APP Inventor在线开发平台，APP Inventor是由谷歌公司和一些程序爱好者联合开发的一款完全开放源代码的在线开发的Android编程环境，使用逻辑模块和界面设计就能完成用户Android程式针对控制要求，操作性强易开发[6-7]。该设计手机APP主要任务是：（1）界面设计；（2）蓝牙通信和后台逻辑程序设计。
首先在开发平台上“新建项目”，填写项目名称，系统会自动建立一个应用工程，在Screen工作面板添加相应的控件并进行布局，其中五个按钮分别为前进、后退、左转、右转和停止按钮，一个列表选择框用来显示附件蓝牙设备地址，两个标签显示障碍物距离值和连接状态，并添加蓝牙客户端控件。蓝牙客户端的通信协议和HC06的通信协议设置一致， “搜索设备”按钮搜索手机附近已开启的蓝牙设备，配对成功后，五个运动按钮可用，同时蓝牙客户端将接受的数据在距离标签中显示。
4 实验测试和结果分析
（1）在开阔平整的场地，给小车上电，启动手机APP，点击“搜索设备”按钮，程序显示可匹配的设备的地址，选择HC06蓝牙地址，进行配对，配对成功后触碰命令按钮，小车按照命令正常行驶，小车前方障碍物距离值实时更新显示，小车运行图和手机APP控制界面如图2所示。
（2）小车前方范围内放置障K物，当小车运行接近障碍物距离至20 cm左右时，小车停车，手机APP上只有“后退、左转、右转”按钮可用。
（3）受到制作工艺和环境等因素影响，小车测距存在4 cm左右的误差，小车遇到避障物停车时的距离值的误差在4～6 cm之间。
5 结语
该设计基于Android手机APP，通过蓝牙通信技术，控制移动小车的运动以及实现避障功能的软硬件设计。实验结果表明，小车可以接收手机APP命令并灵活地实现前进、后退、左右转弯功能，小车检测前方障碍物并实时发送与障碍物距离值，做到了自动避障，达到了预期的设计效果，为智能控制方式提供了一个范例，并为智能家居控制以及物联网的应用提供了一定的依据。
参考文献
[1] 刘敏.智能手机APP应用前景及发展瓶颈探析[J].电子技术与软件工程，2015（10）：69.
[2] 聂茹.基于Android 手机蓝牙控制的智能小车设计与实现[J].微型电脑应用，2015，31（9）：68-69，74.
[3] 张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2010.
[4] 何立民.单片机应用系统设计[M].北京：北京航天航空大学出版社，2009.
[5] 谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.
采用的技术主要有：
（1）通过编程来控制小车的速度；
（2）传感器的有效应用；
（3）新型显示芯片的采用.
关键词 80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车
Design and create an intelligence electricity motive small car
Abstract
80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.
The adoption of technique as:
(1)Reduce the speed by program the engine；
(2)Efficient application of the sensor;
(3)The adoption of the new display chip.
Keywords 80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car
目 录
第一章 前 言1
第二章 方案设计与论证3
一 直流调速系统3
二 检测系统4
三 显示电路9
四 系统原理图9
第三章 硬件设计10
一 80C51单片机硬件结构10
二 最小应用系统设计11
三 前向通道设计12
四 后向通道设计15
五 显示电路设计17
第四章 软件设计20
一 主程序设计20
二 显示子程序设计24
三 避障子程序设计25
四 软件抗干扰技术26
五 “看门狗”技术28
六 可编程逻辑器件29
第五章 测试数据、测试结果分析及结论30
致 谢31
参 考 文 献32
附录A 程序清单33
附录B 硬件原理图41
部分参考文献
3 何希才,新型实用电子电路400例,电子工业出版社,2000年,60～65
【关键词】蓝牙小车 智能追踪 L298N驱动电路 追踪小车
1 系统设计
本设计采用STC12C5A60S2单片机作为控制核心，使用两个低功率直流电机为轮子提供动力，附加电机驱动电路，蓝牙模块和单片机串口连接和下载电路，智能追踪检测电路等构成整个系统。无线遥控小车是由手机蓝牙发出指令给蓝牙模块，然后蓝牙模块将指令利用串口发送给控制系统实现小车前进，后退，左右转。智能追踪则是采用红外光电对管检测黑线，经过LM339电压比较器比较之后输出高低电馈给控制系统，从而调节电机速度，并用PWM技术实现左右轮子速度的微调，实现小车智能追踪。系统总图如图1所示。
1.1 硬件及电路
无线蓝牙智能追踪小车是由单片机最小系统，直流电机驱动电路，追踪电路等部分组成。
1.2 单片机最小系统电路
该电路是本设计的大脑，采用国产宏晶科技生产的STC12C5A60S2单片机作为控制系统。
利用P3口的第二功能串口传输功能，蓝牙模块的输出端与单片机的10引脚P3.0和11引脚P3.1连接，通过串口协议向单片机发送指令。蓝牙模块的TXD与单片机RXD（P3.0）连接，RXD与单片机的TXD（P3.1）相连，同时串行口也用来下载程序。
光电传感器检测地面黑线后在输出端SEN0，SEN1，SEN2，SEN3，SEN4输出一个高低电平信号，然后将信号通过P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，P0.4口输入单片机，经过处理后，由P2.0，P2.1，P2.3，P2.4，P2.5，P2.6口输出给L298N的EN1，EN2，IN1，IN2，IN3，IN4引脚完成单片机对直流电机速度的调节和控制。
电机驱动电路：由于本设计对小车速度的要求不是很高，所以采用了小功率直流电机。系统中采用L298N芯片驱动电机，该芯片内部集成了双桥性H桥电路，一个芯片上可以同时控制两个电机且互不影响。每个电机由驱动芯片的EN1，IN1，IN2三个信号端控制，其中EN1是使能信号，IN1，IN2是电机转动方向控制信号，IN1，IN2分为1，0时，电机正转，反之，电机是反转。同时通过调整PWM的占空比改变电机电压的接通和断开时间比，从而调整电机上平均电压大小，从而控制电机的转速。当小车偏转或者转向时，PWM可以控制小车轮子转动的速度，从而使小车慢慢的改变方向。其中D1-D8为二极管，电机停止瞬间会产生一个反向电动势，放置这些二极管即为了防止逆向电动势烧毁芯片，起到保护芯片的作用。
追踪电路：本设计中采用五对ITR20001型号红外反射式光电对管对黑线进行检测，五对红外对管呈“一字型”等距离分布。ITR20001是一种集发射和接收一体的光电探测器，发射管是砷化镓红外发光二极管，接收管是灵敏度高，硅平面光电二极管。利用ITR20001红外光电对管组成追踪电路结构比较简单简单，由于ITR20001红外光电对管发射和接收二极管有黑色保护壳包裹，所以受光照影响比较小小，工作稳定，并与电压比较器相连构成追踪传感器电路。小车通电瞬间红外光电对管就不断地向地面发射红外光，当红外光遇到到白色地面产生发射，反射光被接收管接收，此时红外接收管两端电阻变小，电压降低，导致与之串联的电阻R电压升高，经过电压比较器之后输出高电平输送给单片机。当红外光照射到黑线时，黑线吸收红外光，导致红外接收管接收不到红外光，此时红外接收管电阻变大，电压升高，导致与之串联的电阻R两端电压降低，经过电压比较器之后输出为低电平，然后输送给单片机，单片机通过接收到的高低电平信号控制左右两个轮子速度。
2 结论与结果
蓝牙模块驱动：近些年蓝牙技术已经成为最成熟的无线短距离无线传输技术，成本低，功耗小，抗干扰好，可以灵活建立连接等优点。鉴于此，本设计以手机作为遥控器，与小车上无线蓝牙模块建立连接，并以蓝牙配对连接的方式建立专用信道，实现数据传输。
本系统采用蓝牙模块为HC-06，事先在手机（安卓操作系统）上设计一个通信控制软件最为控制端，只要在手机上运行该软件，建立连接之后，按下按钮就可以向蓝牙模块发送指令，然后蓝牙模块通过串口将指令发送给单片机，从而实现对小车的无线蓝牙控制。
蓝牙模块HC-06模块采用CSR公司芯片，遵循蓝牙V2.0协议标准，可以在10米范围内实现无线通信，蓝牙模块共四个引脚VCC，GND，TXD，RXD，可以很方便地与单片机进行串口连接，在具有蓝牙通信功能的设备中使用比较广泛。
本设计使用AT指令事先对蓝牙模块HC-06进行了初始化，设置串口波特率为9600bps。
实验结果：按照本设计制作的无线蓝牙智能追踪小车，实际测试结果是：手机无线遥控小车长时间工作正常，从手机发出指令到小车做出相应的动作，中间不超过10ms，反应速度快，灵敏度高。小车智能追踪时运行稳定，长时间工作中没有偏离黑线，转弯运行平稳，转速可自动调整，小车整体性能稳定，没有发生偏离黑线的情况。
结论：本文介绍了用手机遥控小车行走的硬件设计以及小车的智能追踪功能。
