基于STC单片机智能探测机器车的设计

基于STC单片机智能探测机器车的设计

1 系统设计

1.1 硬件设计

1.2 系统框图

系统总体框图由智能探测系统和接收系统两部分构成。

1.2.1 智能探测系统

智能探测系统由核心板和任务版两部分组成。核心板主要部分是IAP15F2K61S2芯片、电压转换模块、蓝牙发送模块以及外设和驱动电路。任务板主要包括波模块、颜色识别、温湿度模块等电路，如图2所示。

1.2.2 接收系统

接收系统主要由IAP15F2K61S2芯片，语音模块、LCD12864显示模块，蓝牙接收模块组成，如图3所示。

1.3 软件设计

程序设计同样分为智能探测系统和数据接收系统两个部分。智能探测系统设计流程图如图4所示。数据接收系统流程图略。

2 理论分析与计算

2.1 循迹电路分析

当红外对管4、5遇到黑线时，全速前进，当循迹是其他对管，都要进行不同程度的微调（向左或向右），越靠近两边，调的幅度越大。小车电机的驱动芯片是 L298N，该芯片内部是H桥电路，可以控制电机的正反转。小车驱动板的PWM驱动是实现小车转向的必要条件，通过PWM控制小车的速度，从而实现转向。

2.2 精确定位和360度转身模块分析与计算

小车精确定位中，需要实现90°、360°转身，小车是通过光电码盘实现小车的精确定位和转身。根据小车旋转一周码盘计数值与实际测量相结合进行调节实现360°精确转身。

2.3 温度、湿度检测模块分析

任务中要完成定点1的温度检测和定点4的湿度检测，这里使用的是DHT11温湿度传感器。此模块的传感器有VCC、DATA、NC、 GND四个管脚，NC是悬空状态，这里将NC和VCC连接在一起，DHT和核心板上的P1.3连接，GND引脚接地。主要实现对温度、湿度的检测，然后将检测到的信号转换成数字信号。然后送到单片机进行分析处理，从而得到定位点1的温度值和定位点4的湿度值。

2.4 超声波检测模块分析

定位点2要完成超声波对距离进行检测，我们利用ICL7555振荡产生一个40 kHz的方波信号发射，然后通过CX20106芯片处理信号接收。当CX20106芯片1管脚超声波信号输入端接收到40 kHz的信号时，会在第7管脚遥控命令输出端产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入，用于计算时间差。通过单片机来计算发射信号到收到信号时产生下降沿的这段时间的长度，再通过数学计算，转化为距离，显示在液晶显示器上。

3.2 超声波测距数据采集

测试条件：在定位点2处放置长方体尺寸长度20 cm，高度25 cm，2 cm左右，长方体可前后移动10 cm～20 cm，测试结果与卷尺测量结果比较结果如表3所示。

4 小结

通过多次的模块单独调试和整体软硬件结合调试，不断地对系统、程序进行优化，小车能比较流畅的沿着黑线循迹，完成4个定位点的精确定位，并在转身区内完成 360°转身;完成温湿度、超声波、颜色等数据采集及显示，并通过蓝牙串口通信实现了数据无线发送，上位机无线接收数据，能够进行数据显示和语音播报。