科技创新 ２０１７年第１６期ｌ科技创新与应用 基于５ １单片机的简易智能小车设计 张馨月 （西华师范大学，四川南充６３７０００） 摘要：文章介绍了一种可循迹、可追光、可金属探测的基于５ｌ单片机的智能小车的设计。小车的设计以ＡＴ８９Ｓ５２为核心，结合 漫反射式光电传感器、电感式接近开关、光敏二极管和ＬＭ３９３实现循迹、追光、金属探测功能。采用ＡＴ８９Ｓ５２芯片控制能够实现 全部功能。系统电路结构简单，可靠性高。 关键词：ＡＴ８９Ｓ５２；循迹；追光；金属探测；智能小车 １概述 电路如图２所示。 在科学技术飞速发展的今天，人工智能越来越受到人们的关 注。智能小车也属于人工智能中轮式机器人的一个分支，因而成为 大多数电子类在校大学生学习和实践的重点。本文设计的智能小车 以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为微控制器，使用Ｌ２９８Ｎ作为两个直流电机的 驱动芯片，驱动小车车轮运动。单片机通过传感器检测到的不同信 号，根据程序指令小车做出相应的动作。小车在循迹的时候遇到金 属物，小车停止循迹并呜响蜂鸣器，在数码管上显示循迹过程中检 测到的金属物个数；在循迹过程中有光源靠近则追光行驶。 ２智能小车的总体设计 智能小车的总体构成有单片机最小系统、电机驱动、传感器部 分和底盘部件。单片机最小系统的制作，包括单片机及其外围电路、 蜂鸣器电路、电源电路、４位七段ＬＥＤ数码管显示电路、ＩＳＰ程序下 载口、留足各个传感器的接口。智能小车的系统框图如图１所示。 竺： ＡＴＢ９￥５２ 循迹部分 ＝＝＝ 追光部分 金属探测部分 电源 图２ 图Ｉ系统框图 ３．５金属探测模块 本设计采用电感式接近开关实现小车对金属的探测功能。电感 ３硬件模块设计 ３．１单片机控制系统 选用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９ｓ５２单片机，该单片机片内集成有定 时器．中断系统，丰富的Ｉ１０端口，有较强的位处理功能，且价格便 宜，指令系统较简单。考虑本系统主要用于控制，不需要复杂的运 算，选用ＡＴ８９ｓ５２完全可以实现控制功能，且价格便宜，编程较容 易。 ３．２电机驱动模块 单片机的带负载能力是无法直接驱动直流电机的，所以采用 Ｌ２９８Ｎ作为直流电机的驱动模块。Ｌ２９８Ｎ是ｓＴ公司生产的一种高 电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用ｌ５脚封装。内含两个Ｈ桥 的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电机和步进电 机。该芯片可以驱动一台四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。 本文所设计的智能小车两个前轮与直流电机连接，后轮采用一个万 向轮，因此用一个Ｌ２９８Ｎ足以驱动小车行驶。通过改变输入左右两 直流电机的ＰＷＭ脉冲宽度，来实现对小车的直行、左转、右转的方 向控制。 ３．３循迹模块 式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由Ｌｃ高频振 荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场 的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开 关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别 出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。调节传感器至一个 与检测地面合适的距离，使其既不影响小车的正常行驶，又能灵敏 地检测到金属对象的存在。当小车检测到金属物，由程序控制小车 停留五秒，蜂鸣器鸣响并在数码管上显示累计检测到的金属物数 量。传感器与单片机的连接方法：棕色接电源正，兰色为电源负，黑 色为输出，接单片机端口。 ４结束语 通过测试证明，这种以ＡＴ８９Ｓ５２为核心，结合漫反射式光电传 感器、电感式接近开关、光敏二极管和ＬＭ３９３的简易智能小车运行 灵活、稳定、可靠。值得注意的是，红外对管须与检测地面保持合适 的距离，这是使得小车正常循迹的重要条件，高度太高小车检测不 到信号，太低可能会使小车头与地面产生摩擦，影响正常行驶．也可 能与待检测的金属物产生碰撞，而无法实现金属探测功能。 本设计采用漫反射式光电传感器，它是由发射器（红外发光二 极管）、接收器（光敏三极管或光敏二极管）和检测电路三部分组成。 它利用被检测物体对红外光束的吸收或反射来检出物体的有或无， 而且检测距离（感应距离）是可调的。当被检测物体是白色时，由于 白色将光线反射回来，接收管导通，输出低电平。当被检测物体是黑 色时，由于黑色会吸收大量光线，那么反射回来的光线就少，接收管 不导通，输出高电平。红外对管与单片机的连接：棕色接电源正，兰 色为电源负，黑色为输出，接单片机的端口。 ３．４追光模块 本设计运用三个光敏二极管、电阻和ＬＭ３９３组成追光电路。其 基本工作原理是：当光敏二极管加上反向电压时，管子中的反向电 流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大。追光 一８３—
