基于單片機的智能小車設(shè)計

崔海霞

【摘 要】本設(shè)計實現(xiàn)了一種基于51單片機的按鍵操作控制和溫度檢測顯示系統(tǒng)，通過溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)并且通過顯示模塊顯示出來，通過對按鍵的操作，自動控制轉(zhuǎn)向電機轉(zhuǎn)向，改變行駛方向。

【關(guān)鍵詞】智能小車；單片機

一、總體設(shè)計方案

本設(shè)計采用直流電機，電機專用驅(qū)動芯片L298N進行電機驅(qū)動控制，主控芯片為STC89C52，控制器部分采用簡單按鍵，溫度數(shù)據(jù)的采集采用DS18B20溫度傳感器模塊，顯示部分采用1602液晶。智能小車是一個運用傳感器、單片機、信號處理、電機驅(qū)動及自動控制等技術(shù)來實現(xiàn)環(huán)境感和自動行駛為一體的高新技術(shù)綜合體，它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用。

（一）方案論證

1.小車驅(qū)動部分

方案一：小車的電機驅(qū)動部分采用自己搭建的9012三極管電路來實行小車的驅(qū)動，9012三極管電路具有電路簡單，操作方便的等特點。

方案二：小車的電機驅(qū)動部分采用L298N芯片直流電機驅(qū)動模塊，該模塊具有較大的驅(qū)動帶載能力，驅(qū)動部分端子供電范圍Vs：+5V～+35V，并且另外自帶了5V、3V的輸出端口。

方案論證：本設(shè)計為2輪驅(qū)動的小車，對于小車驅(qū)動部分要求能夠有較大的帯載能力，并且在小車的實際設(shè)計過程中，需要不同的輸出電壓來提供給小車的各個模塊。因此綜上所述采用方案二，小車的電機驅(qū)動部分使用L298N芯片直流電機驅(qū)動模塊。

2.溫度顯示部分

方案一：溫度的顯示通過數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管驅(qū)動簡單，但是所能顯示的字符數(shù)量有限有局限性。

方案二：用液晶來顯示溫度傳感器采集到的溫度，雖然操作比數(shù)碼管要復(fù)雜一點，但是功能比數(shù)碼管要強大很多，能夠顯示各種各樣的字符。

方案論證：本設(shè)計是要顯示溫度，并且要顯示需要顯示英文字符，數(shù)碼管無法滿足要求，因此采用1602液晶來做顯示模塊。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

（一）系統(tǒng)硬件組成

小車部分由電源電路，單片機最小系統(tǒng)，顯示電路，無線電木塊，報警電路，超聲波電路等電路模塊組成。

（二）STC89C52RC簡介

設(shè)計采用最常用的STC89C52單片機，由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的STC89C52是一種高效微控制器。STC89C52單片機為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。

（三）液晶顯示電路

該設(shè)計的顯示部分采用LCD1602來顯示超聲波測距模塊測得的距離。對于現(xiàn)實電路我們可以采用數(shù)碼管，也可以采用液晶顯示。液晶顯示相對于數(shù)碼管顯示電路更簡潔，顯示更明了，故我們采用液晶顯示電路。液晶又分字符型和點陣型，我們使用的液晶是字符型液晶。LCD1602自帶字符庫，不需要查找代碼，英文字符可直接使用。液晶電路使用時，如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的電位器，調(diào)節(jié)液晶的亮度。

（四）L298N芯片直流電機驅(qū)動模塊

該模塊由L298N作為雙H橋直流電機驅(qū)動芯片，驅(qū)動部分端子供電范圍Vs：+5V～+35V。如果在模塊上取電壓供電，則模塊供電范圍為Vs：+7V～+35V。模塊的驅(qū)動不封峰值電流Io為2A。

（五）遙控部分獨立按鍵電路

遙控部分的獨立按鍵與單片機的接口設(shè)置為P1.2、P1.3、P1.4、P1.5，分別控制小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎。獨立按鍵采用低電平觸發(fā)，即當(dāng)按下按鍵時給單片機一個低電平信號，單片機隨后做出相應(yīng)的處理，當(dāng)按鍵松開時，單片機接收到一個高電平信號，單片機隨后繼續(xù)做出相應(yīng)處理。控制部分的獨立按鍵電路如圖1所示。

三、軟件的設(shè)計與說明

（一）軟件設(shè)計

遙控部分主程序流程圖如圖2所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，獨立按鍵模塊初始化，同時在主函數(shù)中定義單片機口對應(yīng)的按鍵按下時所發(fā)出的函數(shù)值。接下來判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對應(yīng)的函數(shù)值，接著判斷是否又有按鍵按下。如果未發(fā)現(xiàn)按鍵按下則在主函數(shù)中循環(huán)判斷是否有按鍵按下。

（二）溫度檢測顯示部分主程序流程圖

小車部分主程序流程圖如圖3所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，液晶顯示模塊初始化，按鍵模塊初始化。各個模塊初始化完畢后，單片機判斷是否接受到了DS18B20采集的數(shù)據(jù)信號，如果接收到信號，處理相應(yīng)的數(shù)值，如果沒有接收到新的數(shù)值則返回繼續(xù)判斷是否接受到新的信號。接收到信號后，單片機對應(yīng)的對液晶的讀寫進行命令。

四、總結(jié)

通過合理的硬件設(shè)計和軟件編程實現(xiàn)了小車的智能控制，此款小車具有按鍵控制前后左右的功能，溫度采集功能，液晶顯示功能。

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