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1、51單片機(jī)智能小車 一、智能小車開發(fā)板介紹 智能小車好玩、有趣，很多單片機(jī)愛好者就是靠玩小車而走上了單片機(jī)開發(fā)的職業(yè)。關(guān)于智能小車，市場(chǎng)上有一些，經(jīng)過對(duì)照，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的很多“智能小車”其實(shí)就是一個(gè)個(gè)“四肢發(fā)達(dá)，頭腦簡(jiǎn)單”的白癡，一點(diǎn)點(diǎn)都不智能，之所以這樣說(shuō)，主要是基于以下兩點(diǎn)： 一是很多小車太注重小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)，致使小車整體價(jià)格偏高； 二是沒有提供源程序或提供的源程序很少，不能充分發(fā)揮小車的智能性。 頂頂電子設(shè)計(jì)的這款智能小車，機(jī)械和電機(jī)部分由廣州某公司專門定做，采用二個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、二個(gè)從動(dòng)輪(也可使用一個(gè)萬(wàn)向輪)，即簡(jiǎn)單，又靈活。電路部分由我們自己獨(dú)立設(shè)計(jì)，并配備了豐富多彩的實(shí)用源

2、程序，可讓那些“智能小車”的粉絲們快快樂樂玩?zhèn)€夠！ 頂頂電子設(shè)計(jì)的這款簡(jiǎn)易智能小車，采用STC89C51/52單片機(jī)作為小車的檢測(cè)和控制核心；采用光電開關(guān)、聲控傳感器、光敏傳感器、溫度傳感器、紅外接收器等來(lái)檢測(cè)和感應(yīng)各種外界情況，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；智能小車既可以采用LED數(shù)碼管來(lái)顯示有關(guān)信息，也可以采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示小車行駛的距離。 機(jī)器小車主要由底盤(含2個(gè)帶電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪、2個(gè)從動(dòng)輪，底板)、電路板和6節(jié)5號(hào)電池盒三部分組成，其正面和底面外形如圖所示： 下圖是51單片機(jī)智能小車的電路組成框

3、圖： 下圖是智能小車中主要元件在小車中的位置實(shí)物圖: 二、產(chǎn)品配置 智能小車產(chǎn)品配置如下： 1.小車底板1塊、車軸插片4片 2.車輪4只 3.車軸2根，墊片2只，銅螺帽2只 4.帶齒輪箱的電機(jī)及104電容各2只 5.智能小車開發(fā)板1塊（除DS18B20外，板上集成電路配備完整） 6.避障光電傳感器1只（TCR T5000）、循跡光電傳感器2只（RPR220）、速度光電傳感器1只（RPR220） 7.雙向插頭排線4根 8.串口線1根 9.紅外遙控器1只 10.固定電路板與底板的長(zhǎng)螺絲、橡皮墊圈各2只 11.6

4、節(jié)5號(hào)電池盒(因電池屬易燃易爆物品,故不配送,請(qǐng)自行購(gòu)買) 12.豐富的源程序、電路原理圖和操作使用手冊(cè) 用戶購(gòu)買后，只需要再另外購(gòu)502膠水（1元左右）、雙面膠（1元左右）和6節(jié)5號(hào)電池（采用普通的華太電池即可，6節(jié)約1.5元）即可進(jìn)行組裝與實(shí)驗(yàn)了。 需要說(shuō)明的是,小車的組裝非常簡(jiǎn)單,有關(guān)詳細(xì)的組裝方法，我們將在智能小車操作使用手冊(cè)上，采用圖解的形式進(jìn)行說(shuō)明。 三、選配件 用戶購(gòu)買產(chǎn)品后，可進(jìn)行小車的基本實(shí)驗(yàn)，如果用戶想進(jìn)行一些特殊的實(shí)驗(yàn)，需要購(gòu)買以下產(chǎn)品，說(shuō)明如下： 1.溫度傳感器DS18B20，價(jià)格6元。 鏈接： 配置DS18B20后，可進(jìn)行溫度顯

5、示的實(shí)驗(yàn)。 2.1602液晶顯示器，價(jià)格16元。 鏈接： 配置1602液晶顯示器后，可進(jìn)行液晶顯示方面的實(shí)驗(yàn)。 3.高性能光電開關(guān)E3F-DS10C4，價(jià)格16元。 鏈接： 配置E3F-DS10C4后，可大大提供小車避障和循跡的效果。 4.無(wú)線遙控套件，價(jià)格26元。 鏈接： 配置無(wú)線遙控套件后，可進(jìn)行無(wú)線遙控小車實(shí)驗(yàn)。 5.ISD1700語(yǔ)音模塊，價(jià)格66元。 鏈接： 配置ISD1700語(yǔ)音模塊后，可使小車具有說(shuō)話的功能。 以上為選配件，請(qǐng)用戶根據(jù)情況進(jìn)行選擇。 四、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 智能小車附帶的程序十分豐富，全部采用C語(yǔ)言編寫，非常方便使用和移植，主要

6、程序如下： 實(shí)驗(yàn)1——電池電壓檢測(cè)程序 實(shí)現(xiàn)功能:開機(jī)后，數(shù)碼管上顯示出電池電壓的值，當(dāng)電池電壓低于7V時(shí)，蜂鳴器鳴叫，表示電池電壓低，需要更換電池。 下圖是小車顯示的電池電壓情況（顯示的電壓值為8.5V）： 實(shí)驗(yàn)2——模擬PWM控制小車速度程序 實(shí)現(xiàn)功能:用單片機(jī)的IO口模擬PWM信號(hào)，控制小車的轉(zhuǎn)速，具體要求是：開機(jī)后，小車按全速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)按下K1鍵時(shí)，小車運(yùn)行的速度是全速的0.1，當(dāng)按下K2鍵時(shí)，小車的轉(zhuǎn)速是全速的0.5。 實(shí)驗(yàn)3——用定時(shí)中斷控制小車速度程序 實(shí)現(xiàn)功能:采用定時(shí)中斷方法，控制小車的轉(zhuǎn)速，具體要求是：開機(jī)后，小車按全速的0.2運(yùn)轉(zhuǎn)。 實(shí)驗(yàn)時(shí),為了便于

7、對(duì)照，讀者可在源程序的基礎(chǔ)上修改定時(shí)器0中斷處理函數(shù)： void Timer0(void) interrupt 1//定時(shí)器0中斷處理函數(shù)入口 { TH0=0xfc; //定時(shí)1ms TL0=0x66; EA=0; //關(guān)中斷 tim=tim+1; //時(shí)間計(jì)數(shù)加1 if(tim<20){EN1=0;EN2=0;} else {EN1=1;EN2=1;} if(tim==100)tim=0; EA=1; //開中斷 } 修改的方法是：改變上述語(yǔ)句if(tim<20){EN1=0;EN2=0;}中的tim的值，例如，將此改為if(tim<50){EN1=0;EN2=0;}

8、，重新編譯源程序，再下載到小車的單片機(jī)中，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)小車的運(yùn)轉(zhuǎn)速度快了很多。 實(shí)驗(yàn)4——話筒控制小車起停程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有話筒，要求采用聲音可以控制小車的起停，具體要求是：開機(jī)后，小車運(yùn)轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈亮；當(dāng)拍一下巴掌或敲擊一下器物發(fā)出響亮的聲音時(shí)，小車停轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈熄滅；再次拍一下，小車?yán)^續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，LED1、LED2指示燈又點(diǎn)亮。 實(shí)驗(yàn)5——光控小車程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有光敏電阻，能夠感受到光線的變化情況，要求通過光敏電阻判斷出白天和黑夜，當(dāng)白天時(shí)（光線正常時(shí)，小車前面的兩個(gè)指示燈LED1、LED2不亮），當(dāng)夜晚時(shí)（光線暗時(shí)），小

9、車前面的兩個(gè)指示燈LED1、LED2點(diǎn)亮。 實(shí)驗(yàn)6——紅外遙控?cái)?shù)碼管顯示程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有紅外遙控接收頭，能夠接收遙控器發(fā)出的信號(hào)，要求按下遙控器的01H鍵時(shí)，小車前進(jìn)（前方的兩個(gè)指示燈熄滅）；按下遙控器上的05H鍵時(shí)，小車停止（前方的兩個(gè)指示燈熄滅）；按下遙控器上的04H鍵時(shí)，小車左轉(zhuǎn)（左前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的06H鍵時(shí)，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的09H鍵時(shí)，小車后退（前方的兩個(gè)指示燈點(diǎn)亮）。遙控器上的鍵值能同時(shí)在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 以下是按下遙控器上的05H時(shí)，小車顯示的情況： 實(shí)驗(yàn)7——紅外遙控LCD顯示程序 實(shí)

10、現(xiàn)功能:在智能小車上安裝有紅外遙控接收頭，能夠接收遙控器發(fā)出的信號(hào)，開機(jī)時(shí)，LCD顯示如下畫面： 要求按下遙控器的01H鍵時(shí)，小車前進(jìn)（前方的兩個(gè)指示燈熄滅）；按下遙控器上的05H鍵時(shí)，小車停止（前方的兩個(gè)指示燈熄滅）；按下遙控器上的04H鍵時(shí)，小車左轉(zhuǎn)（左前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的06H鍵時(shí)，小車右轉(zhuǎn)（右前方的指示燈點(diǎn)亮）；按下遙控器上的09H鍵時(shí)，小車后退（前方的兩個(gè)指示燈點(diǎn)亮）。遙控器上的鍵值和狀態(tài)能同時(shí)在LCD上顯示出來(lái)（前時(shí)時(shí)顯示FRONT，后退時(shí)顯示BACK，左轉(zhuǎn)時(shí)顯示LEFT，右轉(zhuǎn)時(shí)顯示RIGHT，停止時(shí)顯示STOP）。 以下是按下遙控器上的05H時(shí)，小車顯示

11、的情況： 實(shí)驗(yàn)8——數(shù)碼管溫度顯示程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車上設(shè)有溫度傳感器DS18B20的安裝位置，DS18B20安裝好后，能夠感知外界的溫度，要求外界溫度能通過LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。 以下是顯示的溫度情況： 實(shí)驗(yàn)9——LCD溫度顯示程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車上設(shè)有溫度傳感器DS18B20的安裝位置，DS18B20安裝好后，能夠感知外界的溫度，要求外界溫度能通過LCD顯示出來(lái)。 以下是顯示的溫度情況： 實(shí)驗(yàn)10——避障小車程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智能小車的頭部，設(shè)有避障光電開關(guān)安裝位置，如果裝上此光電開關(guān)后，就能夠感受到前方障礙物的，當(dāng)檢測(cè)到有障礙物

12、時(shí)，可控制小車后退并轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物，達(dá)到避障的目的。 特別說(shuō)明：本實(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（TCR T5000）進(jìn)行避障，由于該開關(guān)檢測(cè)距離較短（一般只有1cm左右），因此，避障效果不是很好，只有當(dāng)小車離障礙物較近時(shí)，才能檢測(cè)到障礙物的存在，容易發(fā)生車頭觸碰障礙物的情況；要真正達(dá)到比較好的效果，需要采用性能較好的光電開關(guān)，如E3F-DS10C4等，其檢測(cè)距離達(dá)10cm以上，既使小車速度較快，一般也不會(huì)發(fā)生撞車的現(xiàn)象。另外，如果想全方位進(jìn)行避障，還需要在小車的前面多裝幾個(gè)光電開關(guān)，對(duì)不同方位的障礙物進(jìn)行檢測(cè)，用戶可根據(jù)情況自行設(shè)計(jì)和安裝。 實(shí)驗(yàn)11——小車循跡程序 實(shí)現(xiàn)功能:在智

13、能小車的頭部，設(shè)有兩個(gè)循跡光電開關(guān)安裝位置，如果裝上這個(gè)光電開關(guān)后，就能夠感受到地面鋪設(shè)的道路情況，從而控制小車按事先制作的黑色道路行進(jìn)。 以下是小車循跡實(shí)驗(yàn)效果圖: 特別說(shuō)明：本實(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（RPR220）進(jìn)行循跡，由于該開關(guān)檢測(cè)距離較短，因此，循跡效果不是很好，另外，還需要根據(jù)鋪設(shè)的道路情況對(duì)源程序中的延時(shí)程序進(jìn)行調(diào)整（當(dāng)轉(zhuǎn)向大時(shí)，將延時(shí)常數(shù)調(diào)小一些，當(dāng)轉(zhuǎn)向小時(shí)，將延時(shí)常數(shù)調(diào)大一些），以便使小車偏離道路時(shí)，能夠及時(shí)轉(zhuǎn)到正常的軌道上來(lái)。 為了能夠達(dá)到比較好的循跡效果，建議采用性能較好的光電開關(guān)，如兩只E3F-DS10C4等，其檢測(cè)靈敏度較高，檢測(cè)距離較遠(yuǎn)，當(dāng)然，既

14、使采用性能較好的光電開關(guān)，也需要根據(jù)實(shí)際的道路情況，對(duì)源程序中的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 這個(gè)源程序?qū)嶒?yàn)時(shí)有一定難度，用戶一定要鋪設(shè)好道路，對(duì)源程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，并保持一定的耐心，否則，不易成功！ 實(shí)驗(yàn)12——小車?yán)锍逃?jì)算程序 實(shí)現(xiàn)功能:當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)，在數(shù)碼管上可以顯示出小車轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，并且每轉(zhuǎn)一圈，指示燈LED3會(huì)閃爍一次，當(dāng)按下K1鍵時(shí)，小車停止，同時(shí)，在數(shù)碼管上顯示出小車運(yùn)行的距離。 以下顯示的是小車轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù): 特別說(shuō)明：本實(shí)例采用的是普通的光電開關(guān)（RPR220）進(jìn)行檢測(cè)，由于該開關(guān)檢測(cè)距離較短（一般只有1cm左右），因此，安裝速度光電開關(guān)時(shí)，應(yīng)盡量靠近車輪的內(nèi)側(cè)，如果

15、小車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，指示燈LED3不閃爍，說(shuō)明光電開關(guān)安裝位置不正確，需要反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，直至正常為止。 實(shí)驗(yàn)13——無(wú)線控制小車程序 實(shí)現(xiàn)功能:將無(wú)線遙控接收模塊的+5V、GND、10（D0）、11（D1）、12（D2）、13（D3）、VT腳用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的VCC、GND、P00~P04腳，如下圖所示： 連接好后，可實(shí)現(xiàn)以下功能：按無(wú)線發(fā)射器的A鍵小車前進(jìn)（再按按壓則停止），按B鍵小車后退（再按按壓則停止），按C鍵小車左轉(zhuǎn)（再按按壓則停止），按D鍵小車右轉(zhuǎn)（再按按壓則停止)。 實(shí)驗(yàn)14——具有語(yǔ)音功能的小車程序 實(shí)現(xiàn)功能:將ISD1700語(yǔ)音模塊J1中的VCC、GND插針用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的VCC、GND腳，將ISD1700語(yǔ)音模塊J4中的PLAY、FWD插針用杜邦線分別接智能小車開發(fā)板的P00~P01腳，如下圖所示： 連接好后，可實(shí)現(xiàn)以下功能：打開電源開關(guān)，按下K1鍵后，小車開始前進(jìn)，當(dāng)遇到障礙特時(shí)，小車發(fā)出“太危險(xiǎn)了”，然后后退并轉(zhuǎn)向，進(jìn)行避障。 特別說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)10的基礎(chǔ)上改編的，在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)之前，請(qǐng)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)10。