基于单片机的智能小车设计

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点。

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后与四位一体动态共阴极的a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp相连，分别控制各段码和小数

管脚A0到A7接单片机并行口，通过对单片机对芯片进行控制。管脚AB/BA接电源VCC，管脚CE接地。

2.7 电源模块

在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源7—15V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。

方法1：用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。这种接法比较简单，但小车的电路功耗过大会导致后轮电机动力不足。

方法2：采用双电源。为了确保单片机控制部分和后轮电机驱动的部分的电压不会互相影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来，，即：用6节干电池7.2V来驱动电机芯片，然后用7805稳压管稳成5V供给单片机，后轮电机的电源用3V供电，这样有助于消除电机干扰，提高系统的稳定性。 基于以上分析，选择方法2。

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3 硬件设计

3.1 总体设计

3.1.1 小车总体概述

智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用。将循迹光电对管分别装在车体下的左右。当车身下左边的传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车向左修正，当车身下右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车向右修正。

避障的原理在车身前方装有超声波传感器，当其检测到障碍物时，主控芯片给出信号报警并控制车子倒退、转向，从而避开障碍物。

电路分为电源模块、单片机模块、电机驱动模块、循迹模块、壁障模块。 3.1.2 驱动电路设计

电机驱动采用H桥式驱动电路，L298N内部集成了H桥式驱动电路，从而采用L298N电路来驱动电机。通过单片机给予L298N电路PWM信号来控制小车的速度，起停。

U1OUT1OUT2OUT3OUT4GND8L2982313149571012611115IN1IN2IN3IN4ENAENBVCC4VSSENSASENSB 图3-1 L298N管脚图

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U219XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL2第 18 页 共 36 页

9RST293031PSENALEEA9571012611115IN1VCCIN2IN3IN4ENAENBSENSASENSB4VSOUT1OUT2OUT3OUT4GND8U1231314+88.8kRPM12345678P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52L298+88.8kRPM 图3-2 电机驱动电路

3.2 信号检测模块电路设计

将单片机用作测控系统时，系统中总要有被测信号输入通道，拾取必要的输入信息。作为测试系统，对被测对象拾取必要的原始参量信号是系统的核心任务，对控制系统来说，对被控对象状态的测试以及对控制条件的监测也是不可缺少的环节。因此，信号检测模块占有重要地位。 3.2.1 循迹模块信号检测电路

小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。在该模块中我采用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号，再通过LM324作比较器来采集高低电平，从而实现信号的检测。

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RV1 R2 R1 150 4.7K U1 POT 410k U2:A LM324 1D1 OPTOCOUPLER-NPN DIODE-LED 图3-3 红外传感电路

3.2.2 壁障模块和显示信号检测电路

避障和显示模块共有2种工作原理，分为串口和电平触发。

电平触发测距工作原理：在模块上电前，首先去掉模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于电平触发模式。只需要在Trin/TX管脚输入一个10US以上的高电平，系统便可发出8个40KHZ的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还要进行温度值的测量，然后根据当前温度值对测距结果进行校正，将校正后的结果通过Echo/RX输出。

在此模式下，模块将测距值转化为340M/S时的时间值的2倍，通过Echo端输出一高电平，可根据此高电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：（高电平时间*340M/S)/2。

串口触发测距工作原理：在模块上电前，首先插上模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于串口触发模式。只需要在Trin/TX管脚输入OX55（波特率9600），系统便可发出8个40KHZ的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还要进行温度值的测量，然后根据当前温度值对测距结果进行校正，将校正后的结果通过Echo/RX输出。

输出的距离值共两个字节，第一个字节是距离的高八位（HData），第二个字节为距离的低八位（LData），单位为毫米。即距离为（H.Data*256+LData）mm。 超声波电路如图3-4