新型多功能智能小車的設計與應用

摘要：介紹智能小車自動完成設定任務的設計。本設計以玩具小坦克為車體，以單片機AT89S52為核心，利用黑白線傳感器判斷小車行駛的軌跡；利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片；由單片機對小車狀態做出實時反應，并輸出相應的控制指令。該系統通過調節PWM輸出可控制小車的前進、后退、轉向、加速、減速等動作；可精準地完成小車沿黑色引導線的尋跡(斷開引導線亦可)、檢測鐵片個數、實時LCD顯示行駛距離、時間和行車軌跡等功能。該設計功耗小，成本低，精度較高。
關鍵詞：AT89S52K；黑白傳感器；金屬傳感器；霍爾傳感器；LCD

0 引言
人類的研究活動已擺脫了地球生物圈的束縛而廣泛地進入外層空間和海洋深處。對月球和太陽系其他行星的探測，對太陽系以外的宇宙進行考察，對數千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。自動控制系統正在代替人們完成這些任務。在戰場上的軍事活動中，在惡劣環境條件下的生產勞動中，凡不宜由人直接承擔的任務，均可由自動控制系統代替，如智能小車可以適應不同環境，不受溫度、濕度等條件的影響，完成危險地段、人類無法介入等特殊情況下的任務。高科技自動控制系統及裝置已日益成為現代社會活動中離不開的自動智能設備。
本文設計方案以多功能的智能小車作為自動控制系統的載體，以單片機AT89S52為核心；利用黑白線傳感器判斷小車行駛的軌跡，利用金屬傳感器判斷軌跡中放置的鐵片，由驅動執行電路完成小車的行駛，由單片機對小車狀態作出實時反應，并輸出相應的控制指令；通過LCD顯示器對小車運行的時間、鐵片數目以及行駛路程等參數進行直觀顯示。整個系統安裝于車體上并實施控制。安裝在車上的多個測距傳感器精度高，能夠準確測算出速度與距離，各種聲光器件實時顯示各模塊的工作狀態。全程無需人為控制，順利完成設定任務。經性能指標測試實驗，該系統可實現控制小車的進退轉向等動作且精度較高。

1 硬件設計
1．1 車型
本設計選用的履帶車，采用帶電感的大扭力260馬達，具有動力性能強、底盤穩定性高等特點，左右電機速度調整到一定時，不易偏離軌道。
1．2 顯示模塊
采用2行16個字的MD1602A液晶顯示器，其功耗低、體積小、顯示內容豐富。可通過與單片機連接，編程，完成顯示時間和距離等等一系列的功能。
1．3 電源
單電源+DC／DC轉換供電。由于電機驅動和其他芯片工作電壓不一樣，需各自獨立供電。使用6節電池產生約7～9 V的電壓，進行DC／DC轉換，可得到5 V左右的穩定電壓。該方案電路簡單、性能穩定可靠。
1．4 直流電機
采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。采用一個L298N，可以同時驅動兩個電機。使用PWM方式的調速電路搭接簡單、驅動電流大、可靠性高，電機驅動原理如圖1所示。

L298N芯片內部包含4通道邏輯驅動電路，是一種二相和四相的專用驅動器，內含2個H橋的高電壓大電流雙全橋驅動器，接收標準TTL邏輯電平信號，符合兩輪驅動和單片機控制。它可驅動46 V，2 A以下的電機，滿足小車馬達的驅動要求。