基于單片機(jī)的智能小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車，采用AT89S52單片機(jī)作為小車的檢測(cè)和控制核心；采用金屬感應(yīng)器TL-Q5MC來(lái)檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，從而把反饋到的信號(hào)送單片機(jī)，使單片機(jī)按照預(yù)定的工作模式控制小車在各區(qū)域按預(yù)定的速度行駛，并且單片機(jī)選擇的工作模式不同也可控制小車順著S形鐵片行駛；采用霍爾元件A44E檢測(cè)小車行駛速度；采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示小車行駛的時(shí)間，小車停止行駛后，輪流顯示小車行駛時(shí)間、行駛距離、平均速度以及各速度區(qū)行駛的時(shí)間。

1.1 基本要求：

（1）分區(qū)控制：

車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線）。在第一個(gè)路程C~D區(qū)（3～6米）以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s；第二個(gè)路程D～E區(qū)（2米）以高速行駛，通過(guò)時(shí)間不得多于4秒；第三個(gè)路程E~F區(qū)（3～6米）以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s。

（2）小車能自動(dòng)記錄、顯示行駛時(shí)間、行駛距離以及行駛速度，還能記錄每段所走的時(shí)間，從而判斷是否符合課程設(shè)計(jì)要求。（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。

1.2 發(fā)揮部分：

車輛沿著S形鐵片行駛，自動(dòng)轉(zhuǎn)彎，自動(dòng)尋找正確方向和鐵片。當(dāng)離開S型鐵片跑道或者感應(yīng)不到鐵片一段時(shí)間的時(shí)候，小車自動(dòng)停止，并記錄行駛時(shí)間，路程，平均速度并通過(guò)LCD顯示出來(lái)。

2. 方案比較與選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，并且根據(jù)我們自己的需要而附加的功能，該電路的總體框圖可分為幾個(gè)基本的模塊。

2.1 路面檢測(cè)模塊：

采用鐵片感應(yīng)器TL-Q5MC來(lái)檢測(cè)路面上的鐵片從而給單片機(jī)中斷脈沖。

2.2 LCD顯示模塊：

采用1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。為節(jié)約電源電量并且不影響LCD的功能，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制，使LCD的背光在小車行駛的過(guò)程中不亮，因?yàn)槲覀儾槐乜雌滹@示；在其它我們需要看顯示的內(nèi)容的時(shí)候LCD背光亮。

2.3 測(cè)速模塊：

采用采用霍爾開關(guān)元器件A44E檢測(cè)輪子上的小磁鐵從而給單片機(jī)中斷脈沖，達(dá)到測(cè)量速度的作用。霍爾元件具有體積小，頻率響應(yīng)寬度大，動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)外圍電路要求簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，電源要求不高，安裝也較為方便?；魻栭_關(guān)只對(duì)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)起作用，抗干擾能力強(qiáng)，因此可以在車輪上安裝小磁鐵，而將霍爾器件安裝在固定軸上，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車速測(cè)量。

2.4 控速模塊：

采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。

 2.5 模式選擇模塊：

模式選擇模塊通過(guò)一個(gè)74LS00與非門和兩個(gè)不帶鎖按鈕來(lái)控制單片機(jī)單片機(jī)的兩個(gè)中斷口，從而按動(dòng)按鈕來(lái)選擇小車走動(dòng)的路型、來(lái)選擇小車的速度是快速、中速、慢速；走完路程小車停止后還可以通過(guò)按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時(shí)間、走過(guò)各段路程的時(shí)間、平均速度、總路程等。

小車走動(dòng)的模式選擇有：

（1） 直線型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，能穩(wěn)定的走完全程。之后按順序循環(huán)不斷的顯示走完全程所用的時(shí)間、走完高速區(qū)所用的時(shí)間和走完低速區(qū)所用的時(shí)間這三個(gè)時(shí)間；或者可以通過(guò)兩個(gè)按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內(nèi)容如平均速度、全程距離以及那三個(gè)時(shí)間。

（2） S型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的發(fā)揮部分的要求，小車能自動(dòng)的感應(yīng)到在前面或在后面鐵片，即第一次轉(zhuǎn)彎后若感應(yīng)到的是錯(cuò)誤的方向，則小車會(huì)后退自動(dòng)調(diào)整方向，沿著S型的鐵片走。當(dāng)走完S型鐵片后的一定時(shí)間里，小車自動(dòng)停止。之后自動(dòng)進(jìn)入菜單由我們自己選擇要看的內(nèi)容時(shí)間、平均速度和所走的距離。

（3）自動(dòng)型：小車先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起點(diǎn)，再調(diào)整速度在一定的時(shí)間內(nèi)走完全程。走完后LCD顯示的內(nèi)容與直線型顯示的內(nèi)容一樣。

3. 程序框圖：