基于AT89S52单片机的智能小车设计及制作

基于AT89S52单片机的智能小车设计及制作

摘要：文章介绍一种基于AT89S52单片机的移动机器人。通过不断检测各个模块传感器的输入信号，根据内置的程序分别控制小车左右两个直流电机运转，实现小车自动识别路线，判断并避开障碍物以及智能停车等功能。具有结构简单、电机控制快速准确、行走稳定、智能化高等优点。

关键词：单片机；AT89S52；传感器；直流电机

1系统总体设计

AT89S52单片机作为总的控制核心，利用传感器，在循线信号、寻光信号、检测障碍物信号等的输入作用下，控制电机采取相应的动作，综上整个系统主要有循线、避障、电源、电机驱动、单片机控制等五大模块。

2系统硬件设计

①循线模块。循线模块，可以根据黑带和白纸对光线的反射系数不同，可以利用车底接收到的反射光的强弱来判断“道路”黑带。采用四个红外光电管分别置于移动机器人前盘底座的两侧，确保沿着黑线行驶。 红外光电管由一个发射管和一个接收管组成，安装在同一面上。红外光电管工作原理为由发射管发射出红外线，经检测面反射后被接收管吸收。由于检测面颜色的不同，对红外线的吸收程度也不同，从而反映在接收管的阻值变化上。这种阻值变化通过外接通路就能转换成单片机能够识别的信号。由于红外光电管发出的是红外线，日光对小车的检测不会产生影响，因而其抗干扰性能好。

②蔽障模块。在蔽障模块，我们采用超声波传感器进行避障。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的。遇到障碍物后能够返回，被传感器接受后，然后将这信号放大后送入单片机。声波传感器需要精确的40 kHz的方波信号来工作,AT89S52单片机可产生40 kHZ的方波。超声波检测障碍物受环境影响多，干扰大，但其可靠性好。放置一个超声波传感器于小车的正前端，用于给单片机提供准确的障碍信息。单片机根据超声波提供的信号，控制直流电机的转速，从而实现小车的直行和转向，达到蔽障的效果。

③电源模块。本实验中，采用12 V电源。采用两路供电，通过两个三端稳压集成电路输出两路不同电压。电机驱动芯片L298与单片机芯片系统共用一个5 V电源时，会产生干扰信号， 影响小车稳定性能。本设计采用双电源供电，电机驱动芯片L298采用4 V电源供电，单片机电源为5 V。

④电机驱动模块。采用有两个使能端电机驱动芯片（如L298）驱动左右两个直流电机。每个使能端各自控制一个电机，该芯片与AT89S52相连，并受其

控制。通过单片机六个I／O管脚的输出电平信号组合来设定L298控制端的高低电平，实现使电机正反转、后退、停止等动作，利用两个电机差动驱动小车，是小车能够实现前进、后退、左右转等一系列动作。

⑤单片机控制模块。根据小车要实现的功能，采用Atmel公司的AT89S52作为主控制器。AT89S52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，与 80C51产品指令和引脚完全兼容。芯片上拥有灵巧的 8位 CPU和在系统可编程 Flash。该芯片完全能够满足小车的功能实现要求，并且具有价格低廉使用简便等优点。

⑥敲锣模块。车身上直接携带一根细长的鼓槌，考虑到小车要进行爬坡的过程，细长的鼓槌会使车身重心升高，从而导致车身不稳。在鼓槌的与车身的连接方式上我们做了一点改进，不采用固定连接，而采用转动副连接。鼓槌下部配以重物，这样能使鼓槌一直处于竖直状态，同时能使车身整体重心降低。

3程序控制

本设计中，单片机是控制核心。单片机的总程序流程是： 主程序为先循线后蔽障（假设线路中有三个障碍物），通过设置变量来区别是循线还是蔽障。

4结语

文章以AT89S52单片机为中心，制作了一个具有判断和智能控制能力的移动机器人。经过实际调试，证明该小车确能实现循线、蔽障、敲锣等预定目标。由于小车分模块设置，各个模块还能进行扩展以及改进，从而使小车的性能更加完善。同时，该小车具有编程灵活、控制准确、性能稳定等优点。

参考文献：

[1] 马斌,单片机原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[2] 吕泉.现代传感器原理及应用[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[3] 李春茂.电子技术基础[M].北京:机械工业出版社,2008.