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摘 要：模擬越野车是通过STC系列单片机控制的一种自动式车，要求实现小车的前进与倒退、左转右转、避免撞到障碍物三大功能。越野模拟车是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，随着计算机科学的发展，可以通过单片机控制来实现对其行驶方向、启动、停止以及速度的控制，无需人工干涉，操作人员可以通过修改模拟越野车的控制程序来改变它的行驶方式。因此模拟越野车可以解决一些特殊环境下人力无法完成的任务。
关键词：传感器；180舵机；直流微电机；STC12C5A60S2单片机
1 系统总体设计方案
基于STC系列单片机系统共包括四大模块：控制处理芯片STC12C5A60S2模块、转向舵机模块、驱动电机模块和测距模块。其中STC12C5A60S2单片机是系统的核心部分。它负责接收障碍物距离信息，并对这些信息进行恰当的处理，形成合适的控制量来对舵机和电机进行控制，转向舵机模块控制前轮的左右转动，以起到蔽障左右，驱动电机模块使得单片机控制下稳定走动，测距模块检测到周围环境的距离，接收到数据发送到单片机处理和来自单片机的数据发射到环境。
2 系统的硬件设计
2.1 测距超声波的选取
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。US-100超声波测距模块可实现0～4.5m的非接触测距功能，拥有2.4～5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。US 100超声波原理图如图一所示。
2.2 单片机的选取
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。
2.3 舵机的选取
舵机的工作原理：控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。
舵机的控制：舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0-180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms～2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。
2.4 直流微电机的选取
当直流微电机工作时，电源通过电刷将直流电压引入电枢换向器。换向器在电机旋转过程中，将外加直流电压和电流转换成线圈内部的交流电势和电流。这时将在供电电流回路中产生明显的脉动分量。
3 总结
日新月异的科学技术给智能汽车带来了更加光明的发展前景，使得车辆利用传感器结合环境信息做出最优控制策略，实现车辆自动行驶。本文介绍了基于STC系列单片机系统越野模拟车技术，硬件电路的设计及软件的控制方案。经过实际测试，可实现自动避障和越野的功能。解决了越野车发生撞击的功能，使得车的功能增加。
[参考文献]
[1]刘晋，王政林，薛凯方.基于STC12C5A60S2单片机的LED显示屏硬件设计[J].微型机与应用，2011，30（22）：1674-7720.9.
[2]陈雅文.直流微电机测速新方法[J].微电机，1999，32（1）.
[3]唐文彦.传感器.北京：机器工业出版社，2011-6-12.
[4]廖文丹.US-100超声波测距模块.智能微控工作室，2010.1.31.
基金项目：宁夏回族自治区区级大学生创新计划资助项目（QJCX2010-DX-01）。
关键词：传感器；180舵机；直流微电机；STC12C5A60S2单片机
1 系统总体设计方案
基于STC系列单片机系统共包括四大模块：控制处理芯片STC12C5A60S2模块、转向舵机模块、驱动电机模块和测距模块。其中STC12C5A60S2单片机是系统的核心部分。它负责接收障碍物距离信息，并对这些信息进行恰当的处理，形成合适的控制量来对舵机和电机进行控制，转向舵机模块控制前轮的左右转动，以起到蔽障左右，驱动电机模块使得单片机控制下稳定走动，测距模块检测到周围环境的距离，接收到数据发送到单片机处理和来自单片机的数据发射到环境。
2 系统的硬件设计
2.1 测距超声波的选取
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。US-100超声波测距模块可实现0～4.5m的非接触测距功能，拥有2.4～5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。US 100超声波原理图如图一所示。
2.2 单片机的选取
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。
2.3 舵机的选取
舵机的工作原理：控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。
舵机的控制：舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0-180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms～2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。
2.4 直流微电机的选取
当直流微电机工作时，电源通过电刷将直流电压引入电枢换向器。换向器在电机旋转过程中，将外加直流电压和电流转换成线圈内部的交流电势和电流。这时将在供电电流回路中产生明显的脉动分量。
3 总结
日新月异的科学技术给智能汽车带来了更加光明的发展前景，使得车辆利用传感器结合环境信息做出最优控制策略，实现车辆自动行驶。本文介绍了基于STC系列单片机系统越野模拟车技术，硬件电路的设计及软件的控制方案。经过实际测试，可实现自动避障和越野的功能。解决了越野车发生撞击的功能，使得车的功能增加。
[参考文献]
[1]刘晋，王政林，薛凯方.基于STC12C5A60S2单片机的LED显示屏硬件设计[J].微型机与应用，2011，30（22）：1674-7720.9.
[2]陈雅文.直流微电机测速新方法[J].微电机，1999，32（1）.
[3]唐文彦.传感器.北京：机器工业出版社，2011-6-12.
[4]廖文丹.US-100超声波测距模块.智能微控工作室，2010.1.31.
基金项目：宁夏回族自治区区级大学生创新计划资助项目（QJCX2010-DX-01）。