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1、智能探测机器车目录1 系统方案 311 方案比较与选择312 方案描述32理论分析与计算 42.1 寻迹系统42.2 精确定位功能42.3 360 度转身功能52.4 数据采集功能52.5 数据上传及播报62.6 电源选择73 电路设计 73.1 寻迹模块电路73.2 电机驱动电路83.3 颜色识别模块83.4 超声波测距电路93.5 温湿度模块电路93.6 显示部分电路94程序部分设计 104.1 软件流程图10104.2 系统程序125系统测试与结果分析 125.1 测试方案125.2 测试结果125.3 测试分析13总结与致谢 13附录 14摘要：该系统以AT89C52单片机控制为核心，
2、由电源电路模块、智能寻迹模块、 温湿度采集模块、超声波测距模块、颜色识别模块、语音播报模块、数据传输显 示模块组成。机器车电源采用 4 节 3.6V 铅酸锂铁电池，机器车可在场地中沿寻迹线行走， 并在各定位点完成环境温度测定、超声波测距、颜色识别和环境湿度测定，并将 数据传回并播报，在转身区完成转身，完成测试。关键词：AT89S52单片机语音播报系统DHT11 温湿度传感器颜色传感器 超声波传感器Abstract: The system is controlled AT89S52 microcontroller as the core, by the power supply system,
3、the intelligent tracing system, temperature and humidity acquisition, ultrasonic ranging system, color-coded system, voice broadcast system, the data transmission system components.Machine car power supply with 12V stable DC power supply, the machine car in the field walking along the tracing line a
4、nd the anchor point to complete the ambient temperature measurement, ultrasonic distance measurement, color recognition and ambient humidity was measured, and the data returned and broadcast completed and turned in turn area，complete the test。Keywords ： AT89S51 MCU voice systems temperature and humi
5、dity sensors color sensors ultrasonic sensor1 系统方案11方案比较与选择（1）车体制作方案的选择方案 1：自己制作电动探测车车体，组装合适的电机及电机驱动板，自制探 测器，并利用开发板做控制驱动探测车。但自己制作的探测车，车体会比较粗糙， 车身重量、平衡，探测车的电路设计，这些都比较难良好地实现。方案 2：购买专用电动车车架、车轮、电机，然后在此基础上加入自制的颜 色识别、语音播报、数据显示、超声波测距等模块，这样做出的探测车不仅看起 来也比较美观，更重要的是可以更方便的实现我们所要完成的功能。综合考虑，我们选定了方案 2 作为我们的初步方案。（2
6、）底盘车轮选择方案方案 1：选用四个车轮，后驱，选择四轮探测车更加的灵活，但不容易控制。方案 2：选用三个车轮，前轮为万向轮，前轮为万向轮，转弯时比较方便， 且节约成本。综合考虑，我们决定选择方案 2。图 1.1 为我们小组制作的探测小车：图 1.1 智能探测车实物12方案描述采用 89S52 单片机为核心，第一个单片机通过黑白线红外传感器进行探测车 的寻迹功能，定位点 360 度转身，第二个单片机利用颜色传感器进行颜色识别， 温湿度传感器进行温湿度信息采集，超声波测距，并将采集到信息通过数码管显 示，上传并语音播报。图 1.2 系统组成框图2理论分析与计算2.1 寻迹系统本系统采用黑白线寻迹
7、红外传感器，利用红外线在不同颜色的物体表面具有 不同的反射性质的特点，在探测车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外 光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在探测车上的接收管接收；如果 遇到黑线则红外光被吸收，探测车上的接收管接收不到红外光。由此过程来改变 接收管的输出电压，单片机以电压的变化为依据来执行探测车电机确定行走路 线。图2.1 红外线寻迹安装图2.2 精确定位功能通过黑白对管红外传感器进行定位点的寻找，当探测车行驶至定位点（黑色 十字胶带）时，红外传感器检测到黑胶带，传送给单片机一个低电平，探测车判 断已经到定位点，停车。控制左轮电动机转动，当红外传感器检测到黑胶带时， 说明
8、探测车已经转动到了合适位置可以进行数据采集。2.3 360度转身功能方案 1：在转身过程中采用传感器测定探测车所经过的黑胶布条数，当探测车转身过程 中每经过一次黑胶布，单片机计数一次，当达到 360 度时探测车停止转身，完成探测车的 360 度转身。方案 2：在车轮中加入霍尔元件，测量 360 度转身距离，程序控制探测车车轮转身圈数， 完成 360 度转身。经过小组讨论分析，我们决定采用方案1 来实现探测车的360 度转身。2.4数据采集功能采用传感器模块对温度、湿度、颜色进行采集，并进行超声波测距，将采集 数据上传。温湿度传感器模块，DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输 出的
9、温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确 保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件 和一个 NTC 测温元件，该产品具有品质卓越、超快 响应、抗干扰能力强、性价 比极高等优点。图2.4.1 DHT11模块实物图2.4.2 TCS230模块实物图颜色识别模块,TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器。 它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上, 同时在单一芯片上集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器。对于TCS230来说，当选定 一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其他原色的通过。我们
10、将 TCS230 模块采集来的 RGB 数据转化成颜色，然后再点亮与其对应 的发光二极管，这样就可以方便清楚的看出被测物体的颜色了。超声波测距,超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在 发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超 声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根 据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差At，就可以计算出发射点距障碍 物的距离S，即：S = v At /2这里超声波波速即为音速340m/s。图2.4.3 超声波测距模块实物图2.5数据上传及播报数据上传,当探测车采集到数据后,将数据上传到接收装置
11、,在这里我们经过讨 论决定使用zigbee模块进行数据传输,Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，。 Zigbee 数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的 75m 到几百米、几公 里，并且支持无限扩展。这完全可以满足我们的要求 ,另外它还具有低功耗、成 本低、时延短、网络容量大、安全可靠等优点。图2.5.1 zigbee实物图1图2.5.2 zigbee实物图2数据播报是将探测车采集来的信息进行语音播报，我们选用的模块具有以下 优点：(1) 载功放模块最高可输出功率20w，声音响亮。(2) 板载音量调节，可根据实际安装需求进行调整。(3) 全新音频播放控制算法，音质更好。(4) 新型音
12、频信息压缩格式，音频录制时间可 24 分钟。图2.5.3 语音模块实物图2.6 电源选择方案一：直接使用 AA 干电池进行供电它的结构十分简单，但是供电能力差， 不易长时间供电，更换电池较为频繁。方案二： 使用 4 节 3.6 伏铅酸锂铁电池，经电容滤波和 L7805 稳压后输出 约 5v 电压。可保证长时间稳定的输出电压。这样可以提供持久稳定的电流，稳 压后给单片机系统和其他芯片供电。考虑到系统稳定工作的要求，所以选择方案二。3电路设计3.1 寻迹模块电路探测车进入寻迹模式后，即单片机开始不停地扫描与探测器连接的单片机 I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号，即进入判断处理程序,先确定2
13、个探测器 中的哪一个探测到了黑线，如果左面传感器（红灯亮）探测到黑线，即探测车左 半部分压到黑线，车身向右偏出，此时应使探测车向左转；如果右面传感器（黄 灯亮）探测到了黑线，即车身右半部压住黑线，探测车向左偏出了轨迹，则应使 探测车向右转。在经过了方向调整后，探测车再继续向前行走，并继续探测黑线 重复上述动作，实现方向控制，按照黑线行驶。其中，R11和R19为限流电阻， 防止红外线发生管因电流过大而烧坏；由 R14 和一个可变电阻组成的电路为参 考电压电路，由于检测探测车行驶的过程会因环境或则黑线材料的改变使输出电 压成一个变化值，所以通过可变电阻来改变参考电压，使能正常运行；同时R12 和
14、R20 为上拉电阻，让输入单片机的电压达到高电平；发光二极管则是能更直 观的判断出哪对传感器在起作用。图 3.1 寻迹模块电路图3.2 电机驱动电路根据 L298N 的输入输出关系，使能控制端 ENA 接单片机，当 P2.2 口为高电 平时，通过 PWM 信号输入端 IN1 和 IN2 可以控制电动机的正反转（输入端 IN1 为PWM信号，输入端IN2为低电平，电动机正转；输入端IN2为PWM信号，输入 端 IN1 为低电平，电动机反转）；当它为低电平时，驱动桥路上的 4 个晶体管全 部截止，使正在运行的电动机电枢电流反向，电动机自由停止。电动机的转速由 单片机调节 PWM 信号的占空比来实现
15、.Dilivocf*2.0EA/VPPP2JMKSKTP2,2F2JX I Vl.tV2AATAL2P2.5Pl.0P2.6P2JPL7GND12P30P31P32P33P34P35P36P37X2 XIGND89C5176543 2 102 2 2 2 2 2 2 2 DI oi DI DI01234567 DI PA PI pl nK7-J9一-卫亠上丄卫cw40wr-wsglF匹28r27gffr一图3.2 电机驱动电路3.3颜色识别模块TCS230 的输出信号是数字量，可以驱动标准的 TTL 或 CMOS 逻辑输入， 因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。由于输出的是数字量，并且能够 实现每个彩色信道 10 位以上的转换精度，因而不再需要 A/D 转换电路，使电路 变得更简单。vcc POOP01PO2P03PO4 P05P06 _ P07 EA；VPP ALE/P PSEN图3.3TCS230颜色识别电路接口图3.4 超声波测距电路
