智能小车报告

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1、光电迷宫小车摘要：智能小车在科研、工业军事等领域有着广阔的应用前景。基于AT89S52单片机和RNR的智能迷宫小车，着重对其供电模块、控制模块、循迹模块、避障模块以及无线通信模块进行了硬件设计，并按照模块化思想开发了其软件程序。该智能小车具备循线、避障等功能。0引言智能小车，是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统。它可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段、人类无法介入等特殊情况下的任务，因此在军事、航空、探险等领域有着极其重要的应用。但随着应用的深入，在很多场合下需要多个小车之间可以

2、实时通信，协作开展工作。基于上述考虑，本文基于AT89S52和RNR开发设计了一款具备迷宫寻迹功能的智能小车。1.系统设计1．1系统整体方案设计基于STC89C52和nRF24I．01的智能小车设计涉及到传感器的应用、无线数据传输等，系统总体方案如图1所示。整个系统由单片机最小控制系统、电源模块、电机及驱动、无线通信模块、模式选择模块、循迹模块以及避障模块等。智能小车上电后，可由模式选择模块来确定小车的工作模式(作为主机或从机、循迹或避障等)；循迹、避障模块是根据相应传感器所检测数据来执行相应动作。为了使多个小车能够同时协

3、调工作，需要获取对方的精确定位，这里可建立坐标系并根据运行情况实时更新坐标，并通过设计通信模块及相应通信方式来实现小车之间的通信。1．2特征信号选择要实现自动行驶，智能小车的传感系统必须通过各类传感器，获取小车的状态特征、道路环境特征两类特征信号。1．2．1小车特征参数小车在共同工作时需要明确对方位置及行驶模式，从而可以获得信息采集点坐标。特征状态包括如下参数：行驶模式，由拨码开关确定的行驶模式。小车坐标，小车当前位置相对于上电地点的坐标。程序标志位，标志数据是否接收完数据。方向，小车当前状态与z轴方向的夹角。设上电时车身

4、前方为z轴方向，逆时针旋转90。为y轴方向。单位脉冲转角，微控制器输出单位脉冲小车所转角度，数据需测量得到。单位脉冲位移，微控制器输出单位脉冲小车改变位移，数据需测量得到。脉冲数，小车运动时微控制器所输出脉冲数。1．2．2环境特征参数实际工作时，两车需获知对方所处状态，故无线传输数据中应包括环境特征参数。环境状态包括以下参数：状态位，小车在运行过程中检测到标志线后状态标志。道路状态，由激光传感器读取的道路状态。障碍物状态，由光电传感器读取的障碍物状态。绝对位移，两车之间的相对位置。1．2．3参数定义及计算对程序中各个参数的

5、定义见表1。2系统硬件实现2．1单片机最小控制系统单片机最小控制系统原理图如图2所示，本系统采用STC89C52单片机作为控制核心，微控制器通过I/O口与各个模块相连。STC89C5是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。具有以下标准功能：8KBFLASH，512BRAM，32BI/O口线，看门狗定时器，内置4KBE2PROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。此次设计传感器共需要控制器I/O口20个(传感器6个，电机4个，无线模块

6、6个，拨码开关4个)，对输出处理速度要求并不高，STC89C52芯片的I/0口，中断及定时器完全可以满足其功能要求。2.2电机驱动由于单片机输出电流无法直接驱动电机，本系统采用基于TB6560芯片的步进电机驱动用以驱动步进电机。TB6560是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步迸电机驱动芯片。其主要特点有：内部集成双全桥MOSFET驱动；最高耐压40V，单相输出最大电流3.5A(峰值)；具有整步、1／2，1／8，；／16细分方式；内置温度保护芯片；具有过流保护；采用HZIP25封装。基于TB6560的驱动电路中步进电机

7、控制信号有3个(CLK，CW，ENABLE)，分别由微控制器的P0.0，P0.1端控制电机的方向(转向时输出电平类型相反，前进时输出电平类型相同)，P0.2，P0.3控制电机的转速，本电路中使能端始终接+5V。2．3通信模块本系统的无线通信模块采用nRF24L01无线模块。RF24L01是一款内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术的新型单片射频收发器件。工作于2.4～2.5GHzISM频段，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6d

8、Bm的功率发射时，工作电流也只有9mA；接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。由模式选择模块确定小车的主、从机模式后，主机检测到相应标志线后发送数据，从机接收到数据后应答并反馈回自身信息，并执行相应程序。nRF24L01无线模块原理图如图3所示，CE