基于单片机的智能侦察车设计

邵 超 马静囡 张 君 空军工程大学理学院 陕西西安 710051

【文章摘要】

现代电子技术飞速发展，信息化战争已成为未来战争的趋势，侦察技术更是日新月异，本设计中的智能侦察车在作战过程中可代替侦查员到前方危险环境实施侦察任务，减少我军作战人员伤亡。该智能侦察车基于单片机平台，利用ZigBee 无线传输技术以及超声波传感器完成侦察任务， 并将侦察结果返回至控制台即侦察人员处。

【关键词】

智能侦察车；单片机；测距；无线传输

中图分类号：TN

0 前言

当代军队，各种科学技术应用越来越广泛，电子技术更是必不可少。信息化战争已成为未来战争的趋势，而侦察技术是一场战争成败的关键，所以各种侦察技术层出不穷。目前的雷达、卫星侦察虽然能很精准的进行目标定位，但对于室内目标以及建筑物掩盖的目标难以侦察到具体方位，为了在战斗中更好的掌握敌方动态，减少我军作战人员伤亡，故设计出该智能侦察车。

本设计中的微型智能侦察车优点在于体积偏小，易于隐藏，方便作战人员携带，在侦察中，可确定目标的方位并将其信息发送回控制台。

1 系统的硬件设计

该智能侦察车以51 单片机为控制核心，系统还包括模数转换电路、无线数据收发电路、驱动电路、数据测量电路、显示电路。本系统全部采用C 语言编程，侦察系统将数据采集、简单处理后通过无线数据发送模块发送至显示系统的数据接收模块，然后显示系统将数据处理显示，控制人员通过显示了解目标区域的情况，并可通过控制系统来控制侦察车的运动系统前往指定位置。

其系统框图如图1 所示。

2 电路设计

2.1 控制系统核心器件

本设计中控制系统采用的单片机型号为AT89S52 型单片机。该芯片是ATMEL 公司推出的一款低功耗、高性能的CMOS8 位控制器，具有8 位系统可编程FLASH 存储器。其采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储器制造技术，完全与工业80C51 产品指令和引脚兼容。此外，芯片还集成了8 位中央处理器和ISP FLASH 存储单元，让功能强大的AT89S52 型单片机在众多嵌入式系统项目中发挥了不可估量的作用。

2.2 电机选择

在本设计中运动部分采用了常用的直流电机，且速度可通过PWM 来控制。目前PWM 调速技术发展迅速，很多地方都采用此技术来对电机速度进行控制。PWM 被称为脉宽调制技术，在对电机控制时，不再是单纯的向电机连续供电，而是以一个特定频率的方波对其进行供电， 通过改变方波的占空比来对电机进行调速。

在本系统中，利用AT89S52 单片机的定时器0 和定时器1 对其进行调速，且可通过两个按键对方波的占空比可进行调整。在编程中，可用定时器0 来控制方波频率，定时器1 来控制方波占空比。利用定时器0 来使单片机的I/O 口输出方波的高电平，当定时时间到可启动定时器1 来使单片机的I/O 口输出方波的低电平。

在智能侦察车的上方采用一个角度舵机来控制测距模块的方向。可通过单片机控制器转动速度以及角度，便于观察前方目标。

2.3 无线数据收发模块

由于本设计中的智能侦察车主要是在作战中代替作战人员到前方战场侦察敌情，故对传输距离要求不高。而且为了作战人员可同时向多个方向放出多个智能侦察车去同时侦察敌情，故本设计中采取了ZigBee 技术。

ZigBee 俗称“紫蜂”，与蓝牙相似， 是一种低速短距离传输的无线网络协议。其物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4 标准协议，它的特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点及多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。除此之外，ZigBee 最大的特点在于其组网能力，它的每个网络可组65000 个节点，而每个蓝牙网络却只有8 个节点。本设计中的ZigBee 模块采用的是TI 公司的CC2530， 它结合了领先的RF 收发器的优良性能， 内部集成业界标准的增强型80C51CPU， 系统内可编程闪存，8KB 的RAM 和许多强大的功能。

本设计中利用ZigBee 模块将所测得的数据传给控制台，同时控制台利用ZigBee 可对各智能侦察车发出指令。

2.4 显示模块

该智能侦察车的控制台部分拥有显示模块，可查看目前某辆侦察车的具体方位。该显示模块采用1602 液晶显示器，主要还是因为其体积小，携带方便，减轻作战人员负重。1602 液晶为16 列*2 行，即能够同时显示32 个字符，这已经足够满足该智能侦察车向控制台发送回的数据。多个智能侦察车可采用分时发送数据的方式，将各个目标位置依次发送至控制台。

2.5 测距模块

由于本设计中无线传输数据模块采用的是ZigBee 方式，这就意味着不能进行视频传输，所以测距模块选择的是超声波测距。超声波传感器可安装在角度舵机上，对前方180 度目标实行探测。

本设计中的超声波传感器使用的是HC—SR04 超声波模块，测距范围可从2cm 到450cm，精度可达0.2cm。该超声波模块只有四根引脚，除了电源和底线外，包括一个控制端和一个接收端。该模块主要采用I/O 触发测距，其至少10us 的高电平触发。该模块可自动发送8 个40kHz 的方波，且自动检测是否有信号返回，当有信号返回，I/O 口输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，所以测试的距离为（高电平时间* 声速）/2。

2.6 电源模块

在本设计中单片机及传感器供电均需5V 电源，电池采用的是两节3.7V 大容量电池，利用一块稳压芯片将其稳到5V。

图1 智能侦察车系统框图009

电子科技

Electronics Technology

电子制作

在本设计中，稳压芯片采用的是三端集成稳压器LM2940-5V。之所以选择该芯片， 主要是因为LM2940 输入端与输出端允许最小压差为1V，而7805 稳压器输入端与输出端允许最小压差为2V。

3 软件设计

本设计中将各模块均写成功能模块， 在主程序中调用各模块函数以完成整个内容。本设计中程序部分包括控制台控制侦察车部分，无线数据传输部分。控制部分可由控制台控制侦察车的单片机发出PWM 波来控制。超声波测距后可将所测得的距离通过ZigBee 发送到控制台。无线数据传输部分流程图如图2 所示。智能侦察车实物如图3 所示。

图3 智能侦察车实物图

4 结论

本文设计的微型智能侦察车基于AT89S52 型单片机，将超声波、电机、ZigBee 等器件结合使用，对于单片机初学者来说，即增加了学习的趣味性，也能更全面的学习知识。该智能侦察车还有改进之处，将体积再次缩小，以便于作战人员携带多台智能车，或是将车体改成飞虫、爬虫等形式，即易于隐蔽也易于携带。

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