基于單片機(jī)的智能循跡小車

程叢叢++田為民++秦雷

摘 要：本文研究的是智能循跡小車。該設(shè)計(jì)利用STC89C52單片機(jī)控制小車的四個電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向與速度，采用檢測黑線的方法來控制智能小車的行走軌跡，使用了兩個紅外對管來檢測黑線，同時用超聲波傳感器檢測小車周圍的障礙物。最終實(shí)現(xiàn)小車的自動循跡與避障功能。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；超聲波；紅外傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.002

1 引言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，關(guān)于智能車的研究越來越受人關(guān)注，該設(shè)計(jì)可以 應(yīng)用于考古，機(jī)器人，醫(yī)療器械等許多方面，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。通過利用STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部資源與程序的相結(jié)合，通過L298N驅(qū)動來控制小車的轉(zhuǎn)動方式，利用超聲波模塊設(shè)計(jì)小車的避障功能，最終使下車可以在不同路段安全平穩(wěn)的行駛，不需要人為的去控制方向，達(dá)到無人監(jiān)控的安全行駛效果。

2 基于智能循跡小車的總體設(shè)計(jì)方案

①項(xiàng)目是由STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)板做為主控板，包括電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、超聲波模塊、紅外傳感器模塊。

②通過超聲波模塊來感知前面的障礙物，當(dāng)測得的距離值小于或者等于設(shè)定的距離值時，小車就會自動轉(zhuǎn)向或者后退，來躲避障礙物，以此來達(dá)到避障的效果。

③紅外傳感器模塊是小車必不可少的部分，使小車沿著指定的軌道方向前進(jìn)，通過鋪設(shè)不同的軌道，小車可以通過軌道的變化按不同的方案行駛。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路分為：電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外感應(yīng)模塊、超聲波模塊。

3.1 電源模塊

首先我們利用穩(wěn)壓電源供電，穩(wěn)壓電源供電穩(wěn)定方便調(diào)試，但是穩(wěn)壓電源體積大，只適合調(diào)試階段的使用。

但是相對于穩(wěn)壓電源而言，干電池的體積較小，電壓穩(wěn)定，方便小車移動，所以我們采用兩節(jié)18650電池來供電，然而單片機(jī)系統(tǒng)需要的是5V電源，所以我們要對電源進(jìn)行降壓處理，通過LM7805電源芯片穩(wěn)成系統(tǒng)需要的5V電源。以下是設(shè)計(jì)的硬件圖。

3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊

本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為中央處理器。他的主要任務(wù)是在小車行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，來控制小車的行走。

3.3 L298N電機(jī)驅(qū)動模塊

電機(jī)驅(qū)動模塊的主要功能是驅(qū)動小車輪子的轉(zhuǎn)動，對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性等要求。通過單片機(jī)的I/O口輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、停止操作的控制。

3.4 紅外感應(yīng)模塊

在本模塊中我們采用TCRT5000 紅外反射式光電傳感器，TCRT5000 具有一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管，當(dāng)發(fā)射管的紅外信號反射被接收管接收后，接收管的電阻會發(fā)生變化，電阻的變化取決于接收管所接收的紅外信號強(qiáng)度，常表現(xiàn)在反射面的顏色和反射面接收管的距離兩方面。

3.5 超聲波模塊

超聲波模塊是主要通過信號的反射來計(jì)算距離，通過軟件編程設(shè)置最小距離來實(shí)現(xiàn)小車的自動避障功能。

4 軟件流程

5 總結(jié)

本文針對四輪小車的設(shè)計(jì)，對其結(jié)構(gòu)、原理、軟件設(shè)計(jì)、以及實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。此設(shè)計(jì)主要圍繞自動循跡和避障這兩個功能展開。循跡主要通過紅外對燈對黑線的識別進(jìn)行安全行駛，避障主要是通過超聲波測距的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小車對障礙物的避讓。希望在今后的學(xué)習(xí)中，能夠?qū)W到更多。

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項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)：省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目；基于單片機(jī)的智能循跡小車（編號：201610379129）

作者簡介：程叢叢（1995-），男，安徽懷寧人，學(xué)生，研究方向：單片機(jī)控制。