基于单片机的智能车实训系统设计与开发

1、    基于单片机的智能车实训系统设计与开发    罗丛波摘要：设计了基于单片机的智能车实训系统，该系统由10个功能模块组成，根据实训内容要求构建硬件电路，可完成智能车的循迹、避障、调速、语音报警、车速和里程显示及遥控等功能，培养学生的软件编程、硬件调试的综合能力，对提高学生的实践动手能力起重要作用。关键词：单片机 智能车 实训系统 模块化：tp273：a：1009-5349（2016）23-0051-02实习实训是人才培养的重要组成部分，对培养学生的工程意识和创新意识，提高学生的动手能力，加深对所学专业知识的认识具有不可替代的作用。但现阶段，实习实训教

2、学模式陈旧，学生被动接受的内容多，主动探究的机会少，严重制约了创新精神和创新能力的培养。针对电类专业目前实习实训教学中存在的问题，提出了cdio教学模式，即从conceive（构想）、design（设计）、implement（实施）、到operate（操作）全流程的教学模式，充分调动学生主动参与训练项目的积极性，在真设备、真项目和真要求的驱动下，实现学生可持续发展能力的培养。我院测控技术与仪器专业工程项目实训采用了cdio教学模式，为此开发设计了基于单片机的智能车实训系统，该系统由10个功能模块组成，可根据实训内容要求构建硬件电路，可完成智能车的循迹、避障、调速、语音报警、车速和里程显示及遥控

3、等功能，培养学生的系统设计、软件编程、硬件调试的综合能力，提高了学生的实践动手能力和创新能力。一、整体设计思路以at89s52为核心控制器。车体选用标准车架模型改装而成，霍尔传感器实现测速和里程统计，红外传感器进行轨迹跟踪，超声波传感器避障，蓝牙模块实现无线控制，直流电机对车进行转向和行动控制，h桥电路实现电机的驱动。本系统基于完备的软硬件系统，很好地实现了小车的自动循迹和避障，遇到障碍物时，能进行语音报警和自动减速，通过液晶lcd1602显示车速、里程和距离障碍物距离。系统由微控制器、电源模、功能按键、显示、电机驱动、语音模块、蓝牙、红外传感器、超声波避障、车速检测等10个功能模块构成。如图

4、1所示，系统采用模块化的设计，学生可根据设计需要，完成不同功能智能车的硬件搭建和软件调试，通过蓝牙无线通信模块，可实现智能车的遥控。二、智能车实训系统的硬件组成系统硬件性能的好坏决定了整个系统的运行情况，能否稳定而可靠地运转就取决于硬件电路的质量。核心控制器采用at89s52构成最小系统，红外传感器模块采用4组红外对管构成循迹电路，测距采用hc-sr04超声波模块，液晶显示电路采用1602，电机驱动采用l298构成h桥电路，语音模块采用isd1760构成，使用了蓝牙通信模块hc-06实现无线通信，电源电路采用7805和lm1117将96v锂电池转换为5v和33v，除电机驱动模块需96v和蓝牙模

5、块使用33v外，其他模块均采用5v供电。系统采用模块化设计，开放式接口，方便学生连线。电机驱动电路采用l298n构成h桥电路，可同时驱动2个直流电机，如图2所示，out1，out2和out3，out4之间可分别接电机， 5（in1），7（in2），10（in3），12（in4）脚接输入控制电平，控制电机的正反转，这四个引脚输入pwm脉冲，假设in1输入一个pwm脉冲，in2输入与in1相反的pwm脉冲电机正转，相反的pwm可以由程序设置，若要实现电机的反转，则in1、in2输入与正转相反的脉冲即可实现， en1、en2为使能端，控制电机的停转。当使能端为低电平时，芯片不会工作。紅外循迹模块采用

6、红外对管构成，如图3所示，一体化红外发射接收irt中的发射二级管导通，发出红外光线，经反射物体反射到接收管上，使接收管的集电极与发射极间电阻变小，输入端电位变低，当红外光线照射到黑色条纹时，反射到irt中的接收管上的光量减少，接收管的集电极与发射极间电阻变大，三极管截止，三极管的集电极c为高电平，再经反相器后输入到单片机的信号为低电平。在三极管的基极b和发射极e接一个01pf的电容，减少电路中的“毛刺”，以减轻电路的干扰。由于光电传感器受外界的影响较大，容易引起单片机的误判，因此我们在电路中加入了一个可调电位器（阻值为10k），通过调整电位器，改变光电传感器的输入电流从而改变其灵敏度。三、测试

7、结果实训过程中，以智能车为训练平台，根据设计要求构建硬件电路，先进行基础训练，然后采用项目驱动式，拓展任务，创新性地进行实训，通过在智能车平台上安装不同的功能模块来完成某种特定的任务，为了测试智能车实训系统的性能，制作了智能车的样机，经过试验测试，该智能车样机能够准确判断跑道的边界线并分析出跑道的走向，可以实现自主循迹功能、避障功能和语音报警等功能。四、总结本文设计了基于单片机的智能车实训系统，该实训系统具有模块化设计，搭建方便、灵活组合，功能多样，使学生在该系统上进行硬件电路设计、软件程序设计和综合调试等，极大地提高了学生的实训热情和实践动手能力。参考文献：1姜健峰.实训在电子电工教学中的重要性探究j.电子制作，2014（1）：11.2狄春红.中央空调实训台实训项目的开发与应用j.职大学报，2013（6）：73-75.3孙涵，任明武，唐振民等.基于机器视觉的智能车辆导航综述j.公路交通科技， 2005， 22（5）：132-135.4孙亮，韩柯，范红武.基于单目视