1. 作品简介
在智能控制技术高速发展的今天，人类生活的各方各面都逐渐走向了智能化。智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用的领域也日益广泛。智能作为现代社会的新产物，是以后极为重要的发展方向，它可以按照预先设定的模块在一个特定的环境里自动地运行，无需人为的管理，便可以完成预期的目标。如今，对于许多不宜有人直接承担的任务，均可交给智能机器人完成。不同的智能机器人可以适应不同的环境，可不受温度、湿度等许多环境因素的影响，并高效地完成一些危险任务，智能小车正是其中的一个体现。
本设计是以STC89C52单片机为控制核心组建的可实现循迹、避障、红外遥控、超声波测距、重力感应遥控的多功能智能小车。小车由几大模块构成，其分别为电源供电模块、电机驱动模块、红外线发射及接收模块、超声波发射及接收模块、红外遥控模块、液晶屏显示模块、温度检测模块、无线通信模块、重力感应模块。电机驱动模块用于小车的前进、后退、转向控制；红外线发射及接收模块用于检测小车相对于地面黑线的位置及检测小车前方是否有障碍；超声波发射及接受模块用于获取小车与前方物体的距离；红外遥控模块向小车发送红外信号以对小车进行控制；液晶屏显示模块用于显示小车检测到的各项数据；温度检测模块用于检测环境温度；无线通信模块用于无线遥控功能的信号传输；重力感应模块用于感应姿态。
2. 设计要求
○
1小车能沿着地面黑线顺利行驶完全程。 ○
2小车在遇到前方障碍时能自动以转向或后退的方式进行躲避。 ○
3能够通过红外信号远程控制小车的前进、后退、转向、加速、减速。 ○
4能够利用超声波精确测量小车与前方障碍物的距离。 ○
5能够根据手中MPU6050的倾斜姿态遥控小车的运动。
3. 主要模块说明
3.1电源供电模块
供电电池总电压为7.2V,利用LM7805稳压芯片得到5V电压。7.2V电压用于电机驱动模块，5V电压用于单片机及其他模块。
6
电源供电系统电路图
3.2电机驱动模块
选择L293D电机驱动芯片来驱动直流电机。芯片内部为H桥电路原理。EN1和EN2为使能端，高电平使能，通过控制高电平的占空比，可对电机进行PWM调速。芯片使能后，对IN1置高电平，IN2置低电平，OUT1与OUT2便分别输出高低电平，将OUT1与OUT2接在直流电机两端，即可驱动电机旋转。将IN1与IN2电平反转，则相应电机反向转动。IN3与IN4同理。
L293D芯片内部逻辑
7
电机驱动模块电路图
3.3红外线发射及接收模块
轨迹探测通过红外对管实现。发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），由单片机检测到后即可进行相应操作。可通过电位器旋钮调节检测距离。
红外线发射及接收模块电路图
8 3.4超声波发射及接收模块
超声波是一种频率比较高的声音,指向性强。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间。根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=C×T。 式中L 为测量的距离长度；C 为超声波在空气中的传播速度；T 为发射到接收时间数值的一半。已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)。
超声波模块时序图
由以上时序图可知，我们只需要提供一个10us以上的脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz的周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号，便输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到回响信号的时间间隔即可以计算出距离。距离=高电平时间*声速/2。 相应于单片机的操作，我们需要用一个控制口发一个10us 以上的高电平,然后在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此值就为此次测距的时间,然后便可算出距离。如此不断地周期检测,就可以达到移动时测量距离的目的了。
9 超声波发射及接收模块电路图
3.5红外遥控模块
在可视范围内遥控设备最廉价的方式是通过红外线。目前几乎所有的视频和音频设备都可以通过这种方式遥控。由于该技术应用广泛，相应的应用器件都十分廉价，因此红外遥控是我们日常设备控制的理想方式。
在我们的生活中，红外光的发光源实在是太多了，为了保证我们的红外遥控传送的信息准确无误的发射到接收器上，我们在发射信号前需要对信号进行调制。调制是我们使需要的信号区别于噪音的方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪烁，红外接收器会适配这个频率，其它的噪音信号都将被忽略。
信号发射与接收原理图
上图左边，调制信号通过驱动放大由红外LED发射；上图右边，信号通过接收器检测输出。
10