单片机应用-智能小车设计.doc

智 能 小 车 设 计 所谓智能系统，应该是在没有人为因素干预下，能够完全的或者部分的对外部刺激因素做出适当响应的系统。通常这种系统无论复杂还是简单，其硬件结构都可以分为传感、控制以及执行三个部分，好比人的各种感官、大脑以及四肢。下面就从这三个方面进行智能小车的设计，该小车具备自动循迹能力（非人为控制下按照指定路线行走），并且随着不同传感器的加入，能够完成更多的功能，比如壁障、走迷宫、寻光、通过电脑及手机等上位机控制等等。 一、控制部分： 图1 单片机最小系统原理图  图2 控制信号输入部分原理图 图3 控制部分电源输入开关 图4 显示接口 图5 DS18B20/1838一体化接口及ISP接口  该智能小车整个控制部分电路原理如以上5个图所示，可分为主控芯片最小系统、控制信号输入、电源以及各类接口四个部分。 1.主控芯片最小系统： 在本设计中所使用的主控芯片为51系列单片机，为保证其正常工作所必需的外围电路包括晶振电路、复位电路以及P0口上拉电阻。当然以上三个部分只能保证单片机正常运转，但若只是这样基本没有什么实际意义，根据不同的任务要求，需要让单片机在适当的引脚上连接相应的设备。这里结合智能小车所需的功能以及未来方便扩展的需要，除了设置4个3头插针连接红外光电开关、舵机（距离探测时会用到）以及给其他传感器供电外，还将单片机P0、P1、P2、P3口用排针引出，其中P1使用双排针，一排与8个LED灯相连，可在日后测试时方便观察信号变化。具体连接如图1所示。 2. 控制信号输入部分： 51系列单片机接收外部信号无非通过两个渠道，一个是其4个并行的I/O口，另一个就是其自带的串口，相较之下，串行口的拓展能力更强一些。如图2所示，在本设计中，利用单片机的I/O口设置了4个按键进行人机交互，同时在其串口上连接了一块USB/串口转换芯片PL2303。 PL2303： 是 Prolific 公司生产的一种高度集成的 RS232-USB 接口转换器，可提供一个 RS232 全双工异步串行通信装置与 USB 功能接口便利联接的解决方案。该器件内置 USB 功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的 UART， 只需外接几只电容就可实现 USB 信号与 RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备，该器件作为USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收 USB 数据并将其转换为 RS232 信息流格式发送给外设；另一方面从 RS232 外设接收数据转换为 USB 数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。PL2303 的高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统 COM 端口,并允许基于 COM 端口应用可方便地转换成 USB 接口应用，通讯波特率高达 6 Mb/s。 该器件具有以下特征：完全兼容 USB1.1 协议；可调节的 3～5 V 输出电压，满足 3V、3.3V 和 5V 不同应用需求；支持完整的 RS232 接口，可编程设置的波特率：75b/s～6 Mb/s，并为外部串行接口提供电源；512 字节可调的双向数据缓存；支持默认的 ROM 和外部 EEPROM 存储设备配置信息,具有 I2C 总线接口,支持从外部 MODEM信号远程唤醒；支持Windows98, Windows2000,WindowsXP 等操作系统；28 引脚的 SOIC 封装。 PL2303引脚功能列表： 引脚 名字 类型 引 脚 描 述 1 TXD 输出 数据输出到串口； 2 DTR_N 输出 数据终端准备好，低电平有效； 3 RST_N 输出 发送请求，低电平有效； 4 VDD_325 电源 RS232的电源，为串行端口信号的电源引脚；当串口为3.3V，这应该是3.3； 当串行端口是2.5V，这应该是2.5V； 5 RXD 输入 串口数据输入； 6 RI_N 输入/输出 串行端口（环指示器）； 7 GND 电源 接地； 8 NC 无连接 9 DSR_N 输入/输出 串行端口(数据集就绪) 10 DCD_N 输入/输出 串行端口(数据载波检测) 11 CTS_N 输入/输出 串行端口(清除发送) 12 SHTD_N 输出 控制 RS232 收发器关机 13 EE_CLK 输入/输出 串行 EEPROM 时钟 14 EE_DATA 输入/输出 串行 EEPROM 数据 15 DP 输入/输出 USB 端口 D+信号 16 DM 输入/输出 USB 端口 D-信号 17 VO_33 常规3.3V 电源输出 18 GND 接地 19 NC 无连接 20 VDD_5 电源 USB 端口的 5V 电压电源 21 GND 接地 2