遙控車藍(lán)牙控制板方案開發(fā)

一、智能玩具電動車設(shè)計(jì)所用的技術(shù)

1.1單片機(jī)技術(shù)

單片微型計(jì)算機(jī)（Single Clip Microcomputer），主要是由中央處理器、只讀存儲器、隨機(jī)存儲器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和輸入輸出接口電路等組成的，將這些不同功能的單元部件集成在同一塊芯片上，即可構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

單片機(jī)發(fā)展迅速，各種高性能單片機(jī)不斷發(fā)展起來。迄今為止，適用于不同領(lǐng)域要求的單片機(jī)相繼出現(xiàn)。其特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，存儲容量大，運(yùn)算能力強(qiáng)。類型有通用型和專用型。單片機(jī)的特點(diǎn)決定了它的應(yīng)用范圍非常廣泛，單片機(jī)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、教育、科研和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域的智能工具。

1.2智能玩具電動車技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)和其它相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的飛速發(fā)展，電動玩具車正向著智能化控制的方向發(fā)展。智能電動車控制系統(tǒng)包含了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)械工程和人工智能等多方面的學(xué)科知識，可以說它是一個(gè)綜合的控制系統(tǒng)，它不僅包含有單片機(jī)控制的方式，還有光學(xué)傳感器控制方式，有的甚至還有語音控制方式等。其總體功能是可以進(jìn)行對外界環(huán)境的感知，還可以進(jìn)行動態(tài)分析以及決策，并進(jìn)一步展開行為控制和執(zhí)行等等。

二、智能玩具車總體設(shè)計(jì)方案

2.1智能玩具車系統(tǒng)整體框圖

根據(jù)設(shè)計(jì)思路的要求，采用單片機(jī)控制，設(shè)計(jì)出如圖1所示系統(tǒng)整體框圖，主要包括主控、檢測、避障、電機(jī)驅(qū)動和顯示等模塊。

2.2玩具車各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與分析

（1）主控模塊：現(xiàn)在一般具有智能功能的電子產(chǎn)品均是采用單片機(jī)作為主要控制器，但是現(xiàn)在單片機(jī)產(chǎn)品種類繁多，功能各異。常用的有Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)、Ateml公司AT89系列單片機(jī)等。由于本系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要具有多開關(guān)量輸入，因此選用Ateml公司的STC89C51單片機(jī)，此款單片機(jī)適合用于處理多開關(guān)量。

（2）檢測模塊：檢測模塊可采用的方案也是比較多的，比如使用超聲波探測器，它具有測量距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，但是超聲波測距也具有一定的盲區(qū)，所以可能導(dǎo)致測量不精準(zhǔn)的問題；還比如說采用視頻采集裝置，這種方法可以做到精確度最高，但是相對成本會大大提高，所以一般在玩具電動車中不使用。

鑒于綜合考慮，本文選用光電對管探測，但是這種方案需要注意的問題是光電管的探測距離，玩具車電機(jī)的制動距離至少是10cm，因此要保證完好地避障就要選擇光電管的探測距離大于10cm，這樣才能保證探測的準(zhǔn)確度。

（3）避障模塊：對于檢測模塊的方案比較，避障模塊采用紅外對管進(jìn)行避障檢測，將六個(gè)紅外對管安裝于玩具車的正前方、左前方、右前方、正后方、左后方和右后方，采用反射式接收方式，即只有物體反射回紅外光時(shí)才有信號輸入，并且信號的強(qiáng)度和距離成正比。

其中可以利用四個(gè)傳感器來檢測離小車較近距離的一些障礙物，將檢測到的信號送入單片機(jī)的P2.0-P2.3口，另外兩個(gè)傳感器可以用來檢測較遠(yuǎn)距離的一些障礙物，并將檢測到的信號送入單片機(jī)的P2.5口和P2.6口。

（4）電機(jī)驅(qū)動模塊：本系統(tǒng)是利用傳感器構(gòu)成信號檢測電路實(shí)時(shí)檢測電動車的運(yùn)行速度及位置等信息，通過單片機(jī)接收信號并發(fā)出指令進(jìn)行智能化控制。電機(jī)驅(qū)動模塊可以采用L298N，這種驅(qū)動模塊內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動電路，從而可以用來驅(qū)動電機(jī)。系統(tǒng)利用單片機(jī)發(fā)出PWM信號給L298N電路來控制小車的速度以及起停等功能。

（5）顯示模塊：液晶顯示器具有功耗低、無輻射、影像穩(wěn)定、畫面效果好等特點(diǎn)，另外液晶顯示器與單片機(jī)的連接電路比較簡單，占用的I/O口較少。因此本文采用液晶顯示屏（LCD1602）顯示時(shí)間和路程等信息，并且可以顯示一些漢字，使得界面更加直觀。

（6）電源模塊：采用干電池組進(jìn)行電源供給，這樣不僅可以減輕玩具電動車的負(fù)重，并且可以得到較穩(wěn)定的電壓。本文中可以采用四節(jié)干電池通過降壓得到5V作為單片機(jī)和其他單元電路的供電系統(tǒng)，另外采用六節(jié)干電池作為電機(jī)以及光電開關(guān)的供電系統(tǒng)。這樣可以很好的避免電機(jī)啟動時(shí)對單片機(jī)及其它單元電路的電壓干擾，可以保證系統(tǒng)正常的運(yùn)作。

三、玩具車系統(tǒng)性能分析

系統(tǒng)噪聲可能會引起程序計(jì)數(shù)器狀態(tài)出錯(cuò)等問題，從而導(dǎo)致整體程序運(yùn)行產(chǎn)生錯(cuò)誤，因此在本系統(tǒng)中必須考慮如何提高可靠性的問題。本文中提出的防治干擾的方案是有一定的效果的，但是想要程序可靠運(yùn)行以及碰到緊急情況和需要自動恢復(fù)等問題時(shí)，則需要考慮從軟件設(shè)計(jì)來完善。為提高可靠性，可在軟件程序中采取各種措施，比如數(shù)字濾波、設(shè)置陷阱、指令冗余等。

結(jié)語

本文介紹的系統(tǒng)是利用傳感器所構(gòu)成的信號檢測電路來實(shí)時(shí)地監(jiān)測玩具電動車的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)行位置及運(yùn)行的狀況等，通過單片機(jī)接收信號，并且處理由檢測電路得到的各種數(shù)據(jù)信息，然后再由單片機(jī)發(fā)出正確的控制指令，使得電動車實(shí)現(xiàn)智能化控制。雖然文中只是針對玩具電動車的智能控制給出了大致的方案設(shè)計(jì)，但是如果完善整個(gè)系統(tǒng)的話，以后甚至可以考慮在汽車中使用，比如駕駛員一時(shí)分心偏離軌道，避障系統(tǒng)就會及時(shí)發(fā)出報(bào)警，如果駕駛員沒有能夠及時(shí)反應(yīng)，汽車就會自動根據(jù)系統(tǒng)控制來完成減速等操作?；蛘咴谝恍o人操作的小車中也可以應(yīng)用，比如月球的探測車等。因此這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍還是比較廣泛的，我們的研究不僅是到此為止，后續(xù)還需要做很多工作來完善整個(gè)系統(tǒng)以適應(yīng)市場的需求。

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