專利名稱：履帶式電子智能小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于單片機(jī)及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種履帶式電子智能小車。
技術(shù)背景近年來隨著航天科技的發(fā)展，許多院校的學(xué)生和科技愛好者紛紛設(shè)計(jì)制作各種模擬“登月小車”和“登火星小車”并開展競賽活動，模擬“登月小車”和“登火星小車”應(yīng)用機(jī)械、電子技術(shù)再融入單片機(jī)和傳感器技術(shù)會更精彩。單片機(jī)(MCU)又稱微型控制器，是二十世紀(jì)70年代興起的科學(xué)技術(shù)，傳感器技術(shù)被譽(yù)為二十世紀(jì)80年代關(guān)鍵技術(shù)，單片機(jī)與傳感器相結(jié)合是近年來世界的前沿技術(shù)，我國許多院校設(shè)立單片機(jī)和傳感器課程，講授單片機(jī)傳感器基礎(chǔ)理論進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，但理論聯(lián)系實(shí)際動腦動手的實(shí)例和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容較少；科技愛好者設(shè)計(jì)研發(fā)單片機(jī)與傳感器相結(jié)合技術(shù)需要實(shí)例參數(shù)和檢測工具，更需要做動態(tài)實(shí)驗(yàn)調(diào)試的載體。為院校講授單片機(jī)傳感器課程增加實(shí)例和實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，為科技愛好者提供設(shè)計(jì)研發(fā)單片機(jī)與傳感器相結(jié)合技術(shù)需要的實(shí)例參數(shù)、器材、檢測工具和實(shí)驗(yàn)調(diào)試的載體，提供一種履帶式電子智能小車是本實(shí)用新型發(fā)明的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是由履帶式電動小車、驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊組成履帶式電子智能小車，具體特征是1、履帶式電動小車長220mm、 寬110mm、高60mm，有兩個(gè)直流4V電機(jī)驅(qū)動左右履帶。2、驅(qū)動控制板長230mm、寬125mm，采用雙低平H橋式電路(圖2電路原理圖)并制成印刷電路，控制兩個(gè)直流4V電機(jī)轉(zhuǎn)動。3、 單片機(jī)核心控制板長125mm、寬95mm，由單片機(jī)AT89S52芯片、40P萬能芯片鎖緊座、USB接口、電源控制開關(guān)、32路貼片LED發(fā)光二極管、4位LED數(shù)碼管、4X4矩陣鍵盤、2路復(fù)位按鍵、51/AVR選擇開關(guān)、PS2接口、標(biāo)準(zhǔn)RS232串口、ISP下載器接口、蜂鳴器、1602IXD液晶屏接口、U864IXD液晶屏接口、DS1302時(shí)鐘芯片和IIC24C02存儲芯片等器件構(gòu)成，設(shè)計(jì)電路圖(圖3電路原理圖)并制成印刷電路。單片機(jī)AT89S52芯片編程下載后與驅(qū)動控制板組合，小車按編程前進(jìn)、停車、倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左調(diào)頭、右調(diào)頭等單項(xiàng)或連續(xù)運(yùn)動。4、四個(gè)傳感器板塊依特性設(shè)計(jì)電路原理圖并制成印刷電路，與單片機(jī)核心控制板組合具有4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)功能(1)語音指令傳感器板塊(圖4電路原理圖)長85mm、寬80mm采用SPCE061A單片機(jī)芯片和74HC244專用芯片配裝麥克風(fēng)、喇叭等，錄入語音口令后小車可按口令完成前進(jìn)、停車、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左調(diào)頭、右調(diào)頭等運(yùn)動。( 光電循跡傳感器板塊(圖5電路原理圖) 制成刮板形下板長120mm、寬22mm中間把柄與驅(qū)動控制板連接，把柄寬22mm高35mm，4個(gè) TCRT5000傳感器安裝在下板底部，配4個(gè)IOK小電位器調(diào)節(jié)傳感精度，使用四路LM339電壓比較器調(diào)控4個(gè)傳感器對白色和黑色反射光進(jìn)行分辨，單片機(jī)控制兩個(gè)直流4V電機(jī)完成小車循跡、走方格、走迷宮、避障礙等自動行駛。( 超聲波測距傳感器板塊(圖6電路原理圖)長85mm、寬40mm由超聲波發(fā)射和接收器組成，發(fā)射是單片機(jī)輸出寬度為250 μ s 40kHz 的10個(gè)脈沖串，通過發(fā)射電路發(fā)射超聲波并啟動計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播碰到障礙物會立即反射，接收器的CX20106芯片將超聲波反射信號轉(zhuǎn)換成數(shù)倍電信號并停止計(jì)時(shí)，單片機(jī)將輸入的電信號邏輯運(yùn)算顯示障礙物距離的數(shù)據(jù)。(4)金屬電感探測傳感器板塊(圖7 電路原理圖)長45mm、寬30mm采用工字立式電感器作為探頭，由電阻電容三極管等電子器件組成電容三點(diǎn)式振蕩器放大電路，當(dāng)探頭接近隱避在地下的金屬物體時(shí)電感器線圈產(chǎn)生電磁場渦流相當(dāng)于電路增加電阻，致使電容三點(diǎn)式振蕩放大電路停止工作，單片機(jī)報(bào)警并停車。驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊上均設(shè)有接口或排針將資源引出， 供本機(jī)之外需用的資源。本實(shí)用新型還采取了如下技術(shù)措施1在單片機(jī)核心控制板上設(shè)置5V穩(wěn)壓電路，克服兩個(gè)4V電機(jī)耗電大產(chǎn)生的電壓波動影響，保證單片機(jī)核心控制板和傳感器板塊的正常運(yùn)行。2AT89S52單片機(jī)芯片采用40P萬能芯片鎖緊座與印刷電路連接便利拆裝，并裝配 ISP下載接口可以在線編程下載。3加裝紅外線遙控器由紅外線發(fā)射器和接收器兩部分組成，紅外線發(fā)射器選用市場上通用的一種即可，單片機(jī)核心控制板上有紅外線接收裝置連線即可使用。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本實(shí)用新型由履帶式電動小車、驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊構(gòu)成，履帶式小車穩(wěn)定性好、抓地牢不打滑、轉(zhuǎn)彎半徑?。粏纹瑱C(jī)好比人的大腦，傳感器好比人的口耳鼻眼感覺器官，本實(shí)用新型把機(jī)械、電子、單片機(jī)和傳感器等技術(shù)巧妙地結(jié)合為一體，單片機(jī)核心控制板與驅(qū)動控制板組合使小車能夠按編程前進(jìn)、停車、倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左調(diào)頭、右調(diào)頭等單項(xiàng)或連續(xù)行駛；驅(qū)動控制板和單片機(jī)核心控制板與4個(gè)傳感器板塊組合，有語音指令小車前進(jìn)、停車、倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左調(diào)頭、右調(diào)頭等行駛，自動循跡、走方格、走迷宮行駛，超聲波測量障礙物距離顯示數(shù)據(jù)和探測地下隱避金屬物體及紅外線遙控小車等多項(xiàng)功能實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)出履帶式電子智能小車自動化、人性化和智能化的特征和優(yōu)點(diǎn)。 為院校單片機(jī)傳感器教學(xué)增加實(shí)例和實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生動腦動手的創(chuàng)造能力和豐富學(xué)生的科技生活，為科技愛好者提供單片機(jī)與傳感器應(yīng)用技術(shù)所需要的工具設(shè)備和資源，為現(xiàn)代單片機(jī)與傳感器相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)提供多功能、多用途的一種新產(chǎn)品。

圖1 履帶式電子智能小車結(jié)構(gòu)示意圖。圖2驅(qū)動控制板低平H橋式電路原理圖。圖3單片機(jī)核心控制板電路原理圖，印刷電路板安裝在驅(qū)動控制板上。圖4語言指令傳感器板塊電路原理圖，印刷電路板安裝在驅(qū)動控制板上。圖5光電循跡傳感器板塊電路原理圖，印刷電路板安裝在驅(qū)動控制板前部。圖6超聲波測距傳感器板塊電路原理圖，印刷電路板安裝在驅(qū)動控制板后部。圖7金屬探測感器板塊電路原理圖，印刷電路板安裝在履帶式電動小車底部。圖1標(biāo)記說明1、驅(qū)動控制板塊2、語音指令傳感器板塊3、單片機(jī)核心控制板 4、光電循跡傳感器板塊5、履帶式電動小車6、履帶7、金屬探測傳感器板塊8、驅(qū)動電路零部件9、兩個(gè)直流4V電機(jī)10、超聲測距傳感器板塊箭頭為板塊所要安裝的位置。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步了解實(shí)用新型的內(nèi)容、特點(diǎn)和功效，結(jié)合附圖說明如下1、驅(qū)動控制板用4個(gè)銅螺柱與履帶式電動小車固定，板面上有9X 1排針2個(gè)、 2 X 1排針4個(gè)、6 X 1直角彎排針1個(gè)；2 X 1排針1個(gè)用于連接語音指令傳感器的喇叭，6 X 1 直角彎排針用于連接光電循跡傳感器板塊，其他排針供本機(jī)和本機(jī)之外需用的電資源。板上有8個(gè)直徑3mm孔，其中4個(gè)用銅螺柱固定單片機(jī)核心控制板，另4個(gè)固定語音指令傳感器板塊；光電循跡傳感器板塊的把柄用6X2排針座與驅(qū)動控制板上的6X1直角彎排針連接，安裝在小車前部距離地面10-15mm位置；超聲波測距傳感器板塊安裝在小車前或后部距離地面35mm位置；金屬探測傳感器板塊安裝在小車底部距離地面8--10mm。2配置附件(1)51/AVR和06IA下載器各1個(gè)O) US B線1根(3)杜邦線長20mm， IP的5條、2P的4條、6/1 ( 一端6連插座另端分為6個(gè)單插座)的1條、10/1 ( 一端10連插座另端分為10個(gè)單插座)的2條，杜邦線用于驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和傳感器板塊的連線。
權(quán)利要求1. 一種履帶式電子智能小車，由履帶式電動小車、驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4 個(gè)傳感器板塊組成，其特征是1、履帶式電動小車長220mm、寬110mm、高60mm，有兩個(gè)直流 4V電機(jī)驅(qū)動左右履帶，2、驅(qū)動控制板長230mm、寬125mm，采用雙低平H橋式電路制成印刷電路，控制兩個(gè)直流4V電機(jī)轉(zhuǎn)動，3、單片機(jī)核心控制板長125mm、寬95mm，由單片機(jī)AT89S52 芯片、40P萬能芯片鎖緊座、USB接口、電源控制開關(guān)、32路貼片LED發(fā)光二極管、4位LED數(shù)碼管、4X4矩陣鍵盤、2路復(fù)位按鍵、51/AVR選擇開關(guān)、PS2接口、標(biāo)準(zhǔn)RS232串口、ISP下載器接口、蜂鳴器、1602LCD液晶屏接口、U864LCD液晶屏接口、DS1302時(shí)鐘芯片和IIC24C02 存儲芯片構(gòu)成設(shè)計(jì)電路圖制成印刷電路，下載后小車按編程進(jìn)停倒、轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭動作，4、四個(gè)傳感器板塊設(shè)計(jì)電路圖制成印刷電路，具有4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)功能(1)語音指令板塊長85mm、寬 80mm采用SPCE06IA和74HC244芯片配裝麥克風(fēng)、喇叭，小車可按口令進(jìn)、停、倒、轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭動作，(2)光電循跡板塊呈刮板形下板長120mm、寬22mm中間把柄寬22mm高35mm，用4個(gè) TCRT5000傳感器配4個(gè)IOK電位器和LM339電壓比較器，小車可循跡避障行駛，( 超聲測距板塊長85mm、寬40mm由超聲波發(fā)射和接收組成，發(fā)射是單片機(jī)核心控制板輸出寬度為 250 μ s 40kHz的10個(gè)脈沖串，接收是CX20106芯片將超聲波反射信號轉(zhuǎn)換成電信號，顯示障礙物距離的數(shù)據(jù)，(4)電感探測板塊長45mm、寬30mm采用工字立式電感器作為探頭和電容三點(diǎn)式振蕩器放大電路，當(dāng)探頭接近地下隱避的金屬物體時(shí)報(bào)警停車，5、驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊上均設(shè)置接口或排針將資源引出，供本機(jī)之外需用的資源。
專利摘要履帶式電子智能小車屬于單片機(jī)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，由履帶式電動小車、驅(qū)動控制板、單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊組成，下載后能按編程進(jìn)、停、倒、轉(zhuǎn)彎等單項(xiàng)或連續(xù)行駛；單片機(jī)核心控制板塊與4個(gè)傳感器板塊的組合有四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)功能，即語音指令小車進(jìn)、停、倒、轉(zhuǎn)彎等項(xiàng)動作、光電循跡避障行駛、超聲波測距、探測地下金屬物等功能實(shí)驗(yàn)。將驅(qū)動控制板、用排針或接口引出單片機(jī)核心控制板和4個(gè)傳感器板塊的資源。為院校講授單片機(jī)傳感器課程提供教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和提高學(xué)生設(shè)計(jì)研發(fā)的能力，為科技人員提供器材工具和資源，為單片機(jī)與傳感器相結(jié)合應(yīng)用技術(shù)提供多功能、多用途的一種新產(chǎn)品。
文檔編號G05D1/02GK202133907SQ20112006795
公開日2012年2月1日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者宋立軍, 宋耀宗 申請人:天津芯慧鴻業(yè)科技發(fā)展有限公司