基于单片机的智能玩具电动车的设计与实现

许展鹏

摘 要 当前，玩具中的电动车系列大多数都是以直线进行行驶的，部分电动车是以遥控形式完成前进、后退、转弯等功能，只有极个别的系列可以实现检测障碍、显示电动车自身状态等功能。本文研究的重点是基于单片机为核心系统的智能玩具电动车的主要软件设计，将当前一般级别的玩具电动车作为基础模板，增加核心零件器械，实现自动躲避路障、自动调节速度以及语音操控等能力。

关键词 单片机 智能 玩具电动车

中图分类号：TB47 文献标识码：A

0前言

随着当今社会科技日益发展，融入人类生活的电子产品越来越多，占据了当前电子市场的极大份额。在玩具行业中，将电子技术融入玩具内，使玩具逐渐走向智能化，变为全新的电子类产品，这也成为了国际上玩具产业的重要发展目标。据权威数据显示：二零一二年，智能化玩具的销售金额达二百四八亿美元，智能玩具的收益是十分巨大的，原因在于智能玩具的开发基础是在已有的电子终端技术上，然后再对传统玩具进行改造，以付出的成本来说是极低的，这样就使投资方获得了极大利益。随着智能化的提高，电子智能玩具在市场上具有极大的发展空间，因此，本文设计就是以此背景来进行研究的。

1单片机与智能电动车技术

單片机也被人称为单片微型计算机，简称：SCM。主要组成部分为：CPU、ROM、RAM、定时器和输入输出通道组成，将这些功能集于一种微型芯片上，可以组成一种微型计算机。自一九七四年开始，由美国仙童半导体公司首次开发出第一款单片机机型以后，单片机技术获得高速发展，各种型号、各种性能的单片机呈现出多样化的特点。直到如今，单片机的发展经历了四个阶段：第一阶段是在二十世纪七十年代，属于单片机开发的初级阶段，此时期最具有代表性的单片机是由因特尔公司开发的MCC-47型号。在这个时期制作的单片机技术采用的是传统落后的制造手法。第二阶段是二十世纪八十年代初期，是单片机开发的完善阶段，以因特尔公司的MCC-50型号单片机为代表产品，此阶段的单片机在原有的技术基础上，进行全新的开发，使单片机的存储空间增大。第三阶段是二十世纪八十年代末，属于单片机推陈出新阶段，此阶段首次推出了专用单片机技术。第四阶段是在二十世纪九十年代初到如今，是单片机全面提升的阶段。此阶段的单片机开发出可以适合多种领域运行的型号，特性在于运算速度超快。单片机的特点使它成为了应用非常广阔的电子技术产品，对各领域的技术改良起到了极大的作用。

伴随传感技术和计算机技术的发展，玩具电动车也逐渐走向智能化。智能电动车的系统包含了多种学科、多种领域的知识，它的系统已经成为了综合性的系统，控制方式也发生了极大的变化，包含了单片机控制、光学感应控制、语言控制等多种方式，为玩具电动车的操控带来了自动化的发展。

2智能玩具电动车电路设计

2.1主控制电路设计

使用高性能的单片机，具有的主要优势在于可以进行非易失性存储数据功能，它的主要指令控制可以和多种系统兼容。将玩具电动车的移动性能转为数据存入单片机存储器中，由于单片机中具有ROM和ECROM，可以构造出最小的单片机系统。但是小型单片机系统只能控制较小的单元，主要原因是受到集成的影响。采用复位电路可以使电动车获得连接电自动复位和按键手动复位，复位电路中的电阻等是为保证出现因线路故障造成的错误连接时可以通过机器运转周期进行复位而制定的。在这个系统中的核心部位就是单片机，用它来实现控制，玩具电动车只需要手动开启和复位，其他的一切操作由单片机进行监测和运转。

2.2信号监测设计

检测技术是自动化检测和转换技术的总称。主要是通过检测系统采集数据，然后通过转换技术进行运算的一种全新技术。检测技术就好比人们的感觉系统，如果没有检测技术中的感应器就好比人没有感觉器官，这就无法达到自动化功能，也不能实现智能操作。玩具电动车的信号检测电路技术主要来源于对检测技术的使用，玩具电动车在实现自动化行驶时，是离不开感应装置的。

2.3驱动电路设计

电板驱动一般是采用H式驱动电路，通过单片机信号传输性能将指令传送到电板驱动中，得以控制玩具电动车的速度。一般的驱动电路采用的都是四项六线式，以C597驱动芯片进行驱动，让单片机通过I/O接口像C597芯片发送控制信号，从而实现玩具电动车的智能化。

3控制软件的设计

3.1软件的结构

软件控制具有两种类型：数据运算和远程控制。数据运算具有标准制度的采集和计算等。而远程控制主要是通过核心系统单片机对数据进行分析，从而指示玩具电动车的运作。在进行控制软件设计时，会将控制划分出多项小控制模块。小控制模块是为了达到一定程度而独立的小程序区间。此系统是由主程序、避障程序、显示程序等多个程序构成。此控制系统的设计主要获得的性能是：可以使玩具电动车在无障碍时能进行自动运行，在玩具电动车遇到阻碍时可以根据阻碍控制电动车进行躲避操作，从而可以让玩具电动车在遇到障碍时无人操作能顺利行驶。

3.2避障程序

玩具电动车在行驶时，系统会通过检测技术对前方进行实时扫描，由此来判定前方路径情况，在无障碍时可以正常行驶，在有障碍时则玩具电动车停止运行，向其他方向转换，以达到避开障碍继续行驶的目的。在运行调整方面，可以通过语音来控制玩具电动车的操作。

4结语

本文对玩具电动车自动化控制系统的设计与实现进行了阐述，使玩具电动车可以达到智能化。利用多种电路的运转，将玩具电动车在行驶时采集到的数据输送到电动车核心系统——单片机中，再由单片机对收集到的数据进行分析和运算，然后将运算的结果传送到电动车的其他硬件操控装置，达到电动车不必手动操控也能实现自动行驶、自动躲避等智能化和自动化功能。

参考文献

[1] 赵新颖，罗坤.机遇80C51控制的智能电动小车系统的设计与实现[J].微型机与应用，2011.11（25）：15-18.

[2] 杨代强.基于单片机的智能玩具电动车的设计与实现[J].电子科技大学，2012.9（11）：19-22.

[3] 刘瑞利，吴荣坤，董玉华.基于单片机的非特定人语音控制玩具车的设计[J].数字通信，2012.10（25）：28-31.