智能红外避障小车的设计与制作

  以前用LM393做过红外避障小车，但避障效果不佳。究其原因主要有两点，一是发射的红外信号未经调制探测范围窄；二是LM393本身只是个电压比较器，在输出电压翻转时没有延时，我们看到的现象就是小车在障碍物前面一前一后的瞎磨蹭，看了很是不爽。现在介绍智能红外避障小车的设计与制作。

一.设计思想与总体方案

1，设计思想

  小车沿直线行驶，当探测到前方有障碍物时停止，再后退，然后右转弯，最后继续前进，如此反复。

2，总体设计方案和框图

  本设计以ATC2051单片机作为检测和控制核心，用红外光电开头探测障碍物，RP5履带式坦克底盘作车体。框图如下：

二.系统硬件组成及设计原理

  本系统硬件部分由单片机单元，红外传感器单元，电机驱动单元，蜂鸣器单元，键盘输入单元及电源单元组成。

1，单片机单元

  本系统采用ATC2051单片机作为处理器，其主要任务是扫描键盘输入的信号启动小车，读P3.5判断前方有无障碍物,并执行相关动作(本设计中P3.5=0时，前方有障碍；P3.5=1时前方无障碍），P1.4----P1.7是电机驱动口；P3.7是蜂鸣器信号输出；P3.5接红外传感器。

2，红外传感器单元

  为简化硬件电路，传感器单元采用了发射/接收一体化的红外光电开头，型号E3F-DS30C4，点击图片可以查看其详细资料。

该传感器为漫反射型，使用电压范围宽（DC6V--36V），探测距离可调节，最大可达30CM，输出信号可直接与单片机的I/O口相连接。

3，电机驱动单元

  PR5履带式坦克底盘为双电机驱动，转弯非常灵活，本系统用常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准的TTL逻辑电平信号，可驱动36V，2A以下的电机。2，7，10，15接输入控制电平；3，6和11，14脚分别接两只电机，1，9脚接控制使能端，控制电机停转，单片机输出两组PWM信号，每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。

现以其中一组电机为例来说明：2，7脚输入高/低或低/高，实现电机的正/反转

                                                         2，7脚均为高或均为低，实现电机停转

                                                         1脚为高电电平时，2，7脚输入才有效，反之输入无效（所以在本系统中将1和9脚接高电平），也可以在1脚输入PWM信号，通过调整PWM的占空比来实现电机的无级调速（本系统中未使用）。

3，蜂鸣器单元

设计为上电蜂鸣，按启动按键和有障碍物时蜂鸣一次。由三极管，蜂鸣器和电阻组成。

4，键盘输入单元

设计两只按键，S2启动，由单片机扫描P3.4，此脚为低电平时启动；S1是停止，刚开始想通过编程来实现，后来在与朋友交流时，决定把S1装在复位电路中，这个办法既简单又有效，呵呵。

5，电源电路

系统采用两组电压供电，+8.4V是电机驱动电压，+5V供给单片机，L239D及蜂鸣器电路等。

三.软件设计

由于系统要实现的功能比较简单，所以程序也比较简单。想要实现小车的前进，停止，后退和右转弯，单片机在各个阶段P1口的状态如下：

P1=01100000=60H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=1      P 1.4=0 , 小车前进

P1=10010000=90H(十六进制),  P1.7=1      P1.6=0      P1.5=0      P1.4=1,    小车后退

P1=00000000=00H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=0      P1.5=0      P1.4=0,     小车停止

P1=01010000=50H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=0      P1.4=1,     小车右转

四.系统硬件连接图及源程序

1，硬件连接图：

2，源程序

     ORG  000H                    ，开机初始化

      MOV A,#00H            

      MOV P1,A                     ，P1口清零

      LCALL BING                ，上电蜂鸣

START:MOV C, P3.4

      MOV 22H,C

      JB 22H,START            ，按键扫描

   LCALL BING                   ，按下按键时蜂鸣

      JNB 22H,QIDONG      ，按下按键转QIDONG

QIDONG:LCALL DEL      ，延时启动

       LCALL DEL         

    LCALL DEL

DETECT:MOV C,P3.5     ，检测程序

       MOV 24H,C

    JB 24H,ADVAN            

    JNB 24H,STOP

ADVAN:MOV A,#60H       ，前进子程序

      MOV P1,A

   LCALL DEL

   AJMP DETECT              ，返回检测程序

STOP:LCALL BING          ，停止子程序，调蜂鸣程序

     MOV A,#00H

     MOV P1,A

  LCALL DEL                      ，此处可设置停止时间

  LCALL DEL

  LCALL DEL

  LCALL DEL

  LCALL DEL

RETRE:MOV A,#90H       ，后退子程序

      MOV P1,A

   LCALL DEL                     ，此处可设置后退时间

   LCALL DEL

   LCALL DEL

   LCALL DEL 

   LCALL DEL

   LCALL DEL

RIGHT:MOV A,#50H         ，右转子程序

      MOV P1,A

   LCALL DEL                    ，此处可设置右转弯时间

   LCALL DEL

   LCALL DEL

   LCALL DEL 

   LCALL DEL

   AJMP DETECT              ，一个避障动作结束，返回检测程序

BING:CLR P3.7                 ，蜂鸣器蜂鸣子程序

     LCALL DEL1

  SETB P3.7

  RET                                   

DEL:MOV R7,#220          ，延时子程序

 D2:MOV R6,#220

    DJNZ R6,$

 DJNZ R7,D2

 RET 

DEL1:MOV R4,#200         ，延时子程序

 D1:MOV R3,#200

     DJNZ R3,$

     DJNZ R4,D1

  RET

  END                                   ，程序结束

五.实物图及视频

1，视频请移步

http://v.youku.com/v_show/id_XMTYzNDUwMDQ4.html 

 2，实物图

电机驱动集成电路

单片机ATC2051

停止按键是后来加上去的，呵呵。

航模电池哦

E3F-DF30C4红外光电开关

PR5坦克底盘

最后一张图

六.结束语

唉，写完收工，这是用单片机做的第一辆小车，欢迎大家拍砖；随着以后知识的积累，我会让它更加的智能化