一种智能小车控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能小车控制系统，包括单片机、两个红外光电传感器、电压比较器、无线接收芯片、直流电机驱动芯片、液晶模块和为上述模块供电的电源模块，红外光电传感器与电压比较器的输入引脚连接，电压比较器的输出引脚连接单片机单片机的I/O引脚；无线接收芯片的输出数据引脚DATA与单片机连接，直流电机驱动芯片和液晶模块分别通过I/O引脚与单片机相连。该控制系统能够准确判断小车的运行状态，从而完成寻迹功能和遥控操作。
【专利说明】一种智能小车控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电产品领域，尤其涉及一种智能小车控制系统。
【背景技术】
[0002]智能小车作为一种电子玩具，受到许多儿童的喜爱。通常，智能小车可以完成寻迹、前进、后退、左转弯、右转弯和停止等动作。现有智能小车多采用直流电机或步进电机作为驱动部件，控制系统复杂的智能小车价格较为昂贵；而价格较为低廉的智能小车由于控制系统设计的问题，常易受到干扰的影响，致使小车在转弯时易于跑偏。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种智能小车控制系统，能够准确判断小车的运行状态，从而完成寻迹功能和遥控操作。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种智能小车控制系统，包括单片机、两个红外光电传感器、电压比较器、无线接收芯片、直流电机驱动芯片、液晶模块和为上述模块供电的电源模块，红外光电传感器与电压比较器的输入引脚连接，电压比较器的输出引脚连接单片机单片机的I/o引脚；无线接收芯片的输出数据引脚DATA与单片机连接，直流电机驱动芯片和液晶模块分别通过I/O引脚与单片机相连。
[0005]该系统还包括开关K1，开关Kl的一端直接接地，另一端与单片机相连且通过电阻接+ 3.3V电压。
[0006]所述红外光电传感器由一个红外发射二极管和一个光敏三极管组成，两个红外光电传感器的红外发射二极管的阳极分别通过电阻Rl和R3连接+3.3V电源，阴极均接地；两个红外光电传感器的光敏三极管的集电极分别连接电压比较器的同相输入引脚INPUTl+和INPUT2+，并通过电阻R2和R4连接+3.3V电源，发射极均接地。
[0007]所述单片机的RST引脚经电阻R6与+3.3V电源连接，RST引脚同时与电容Cl连接，电容Cl的另一端接电源地；单片机的引脚XTALl和XTAL2间连接晶片CY，且引脚XTALl和XTAL2分别经C2和C3与电源地连接。
[0008]电压比较器的反相输入引脚INPUTl-和INPUT2-直接相连，并通过电阻R5连接+3.3V，通过电位计连接地。
[0009]单片机的JTAG引脚TCK、TMS、TDO和TDI分别与JTAG插座的对应引脚相连。
[0010]所述电源模块为直流电机提供+5V电压，为其余各模块提供+3.3V电压。
[0011]本发明带来的有益效果为:该控制系统能够准确判断小车的运行状态，从而完成寻迹功能和遥控操作，且设计简单、有效地降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的电路图。【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0014]如图1所示，一种基于低功耗单片机C8051F005实现的智能小车，包括单片机、两个红外光电传感器、电压比较器、无线接收芯片、直流电机驱动芯片、液晶模块和为上述模块供电的电源模块，其实现方案如下:
使用一片单片机C8051F005作为控制器；采用6节5号1.5V电池提供+9V电压，经7805稳压芯片后，得到+5V电源，给直流电机供电；+5V电压经隔离电源模块B0503S后，得到隔离的+3.3V电源，给单片机等系统其余部分供电，从而隔离了直流电机运行时所带来的干扰。
[0015]阻值IOkW的电阻R6的一端连接单片机RST引脚，另一端连+3.3V ;容值1--F的电容Cl的一端连接单片机RST引脚，另一端连电源地；从而构成单片机的阻容复位电路；22.1184MHz的晶体CY，以及两个33pF的电容C2和C3连接单片机的引脚XTALl和XTAL2，使单片机产生工作时钟。
[0016]单片机C8051F005的JTAG引脚TCK、TMS、TDO和TDI与JTAG插座的对应引脚相连，以便单片机调试程序及烧写程序。
[0017]2个红外光电传感器BPR220并排安装于小车控制板前方的下部，每个红外光电传感器BPR220由一个红外发射二极管和一个光敏三极管组成；2个红外光电传感器BPR220分别安装在控制板的边缘，红外发射二极管靠外。
[0018]在白纸上绘制黑色轨迹，其宽度较两个红外发射二极管的间距小IOmm左右；正常情况下，两个红外发射二极管分别位于黑色轨迹两侧的外部，两个红光敏三极管则位于黑色轨迹内。两个红外光电传`感器和两个比较器配合，分别用于检测左轮和右轮是在黑色轨迹内还是外，当红外发射二极管在黑色轨迹外时，光敏三极导通，电压比较器输出低电平；当红外发射二极管在黑色轨迹内时，光敏三极断开，电压比较器输出高电平。
[0019]2个红外光电传感器Tl和T2的红外发射二极管的阳极分别通过IkW电阻Rl和R3连接+3.3V电源，阴极均接到地；2个红外光电传感器Tl和T2的光敏三极管的集电极分别接到电压比较器LM339的同相输入引脚INPUTl+和INPUT2+，并通过Ik电阻R2和R4连接+3.3V电源，发射极均接到地。
[0020]电压比较器LM339的反相输入引脚INPUTl-和INPUT2-直接相连，并通过电阻R5连接+3.3V，通过电位计连接地；电压比较器LM339的两个输出引脚0UTPUT1和0UTPUT2分别接至单片机C8051F005的引脚Pl.1和Pl.2。
[0021]无线接收芯片HX1838的输出数据引脚DATA接至单片机C8051F005的引脚Pl.0，用以接收遥控器传来的命令。
[0022]直流电机驱动芯片采用L9110，单片机C8051F005的引脚P0.0和P0.1分别接至直流电机驱动芯片Dl的电机控制引脚IA和IB，两个输出引脚OA和OB分别接至左轮直流电机的电枢两端；单片机C8051F005的引脚P0.2和P0.3分别接至直流电机驱动芯片D2的电机控制引脚IA和IB，两个输出引脚OA和OB分别接至右轮直流电机的电枢两端。
[0023]液晶模块12864的并行串行选择引脚PSB接地，使液晶工作在串行模式下；液晶模块12864的时钟引脚SID、时钟引脚SCLK和片选引脚CS分别接至单片机C8051F005的引脚P2.0、P2.1和P2.2，从而实现液晶与单片机的串行通信。[0024]开关Kl的一端直接接地，另一端通过电阻接至+ 3.3V且连接单片机C8051F005的引脚Pl.3 ；
通过以上设计，系统可以实现两种工作模式:寻迹模式和遥控操作模式。两种模式通过开关Kl进行设置，如果开关闭合，系统处于寻迹模式；如果开关断开，系统处于遥控操作模式。
[0025]将小车放到黑色轨迹上，为了实现小车的智能寻迹，单片机软件的执行步骤如下:
步骤1:单片机上电后，初始化系统，使P0.0-P0.3和P2.2为0，使IXD不显示，电机不
工作；
步骤2:单片机检测引脚Pl.3状态，如果该引脚为0，则小车进入寻迹模式，执行步骤3;否则执行步骤4;
步骤3:设置单片机的定时器TO工作于模式0，定时中断时间为0.0ls ;然后进入死循环，等待定时中断；
步骤4:单片机从其引脚Pl.0接收信号，得到遥控器的命令；如果是前进命令，执行步骤5 ;如果是后退命令，执行步骤6 ;如果是左转弯命令，执行步骤7 ;如果是右转弯命令，执行步骤8 ;如果是停止命令，执行步骤9 ；
步骤5:单片机的引脚P0.0和P0.2置高电平，引脚P0.1和P0.3置低电平，使两台电机正转，返回步骤4 ；
步骤6:单片机的引脚P0.0和P0.2置低电平，引脚P0.1和P0.3置高电平，使两台电机反转，返回步骤4;
步骤7:单片机的引脚P0.2置高电平，引脚P0.0、P0.1和P0.3置低电平，使左轮电机停止，右轮电机正转，返回步骤4 ；
步骤8:单片机的引脚P0.0置高电平，引脚P0.1、P0.2和P0.3置低电平，使右轮电机停止，左轮电机正转，返回步骤4 ；
步骤9:单片机的引脚P0.0、P0.1、P0.2和P0.3置低电平，使左轮和右轮电机均停止，返回步骤4 ；
定时中断步骤如下:
步骤I ;单片机检测引脚Pl.1和Pl.2的状态，如果引脚Pl.1和Pl.2均为低电平，表明小车的左右车轮均没有压住黑色轨迹，则单片机的引脚P0.0和P0.2置高电平，引脚P0.1和P0.3置低电平，使两台电机正转，小车正常前进；如果Pl.1为低电平，Pl.2为高电平，单片机的引脚P0.0置高电平，引脚P0.1、P0.2和P0.3置低电平，使右轮电机停止，左轮电机正转，小车右转弯；如果Pl.1为高电平，Pl.2为低电平，单片机的引脚P0.2置高电平，引脚P0.0、P0.1和P0.3置低电平，使左轮电机停止，右轮电机正转，小车左转弯；
步骤2:将定时器的定时常数重新装入寄存器；
步骤3:退出定时中断。
【权利要求】
1.一种智能小车控制系统,其特征在于:包括单片机、两个红外光电传感器、电压比较器、无线接收芯片、直流电机驱动芯片、液晶模块和为上述模块供电的电源模块，红外光电传感器与电压比较器的输入引脚连接，电压比较器的输出引脚连接单片机单片机的I/o引脚；无线接收芯片的输出数据引脚DATA与单片机连接，直流电机驱动芯片和液晶模块分别通过I/O引脚与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:该系统还包括开关K1，开关Kl的一端直接接地，另一端与单片机相连且通过电阻接+ 3.3V电压。
3.根据权利要求2所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:所述红外光电传感器由一个红外发射二极管和一个光敏三极管组成，两个红外光电传感器的红外发射二极管的阳极分别通过电阻Rl和R3连接+3.3V电源，阴极均接地；两个红外光电传感器的光敏三极管的集电极分别连接电压比较器的同相输入引脚INPUTl+和INPUT2+，并通过电阻R2和R4连接+3.3V电源，发射极均接地。
4.根据权利要求3所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:所述单片机的RST引脚经电阻R6与+3.3V电源连接，RST引脚同时与电容Cl连接，电容Cl的另一端接电源地；单片机的引脚XTALl和XTAL2间连接晶片CY，且引脚XTALl和XTAL2分别经C2和C3与电源地连接。
5.根据权利要求4所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:电压比较器的反相输入引脚INPUTl-和INPUT2-直接相连，并通过电阻R5连接+3.3V，通过电位计连接地。
6.根据权利要求5所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:单片机的JTAG引脚TCK、TMS、TDO和TDI分别与JTAG插座的对应引脚相连。
7.根据权利要求6所述的一种智能小车控制系统，其特征在于:所述电源模块为直流电机提供+5V电压，为其余各模块提供+3.3V电压。
【文档编号】A63H17/26GK103816666SQ201410089877
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】张海涛, 张元亨 申请人:河南科技大学