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    無人駕駛車

    2017-09-23 13:17:26周卓朱秀軍蘭旭婷
    科學與財富 2017年26期
    關(guān)鍵詞:智能小車

    周卓+朱秀軍+蘭旭婷

    摘 要:利用紅外避障傳感器檢測障礙物,為并以STC89C52單片機控制芯片控制小汽車的速度及轉(zhuǎn)向,從而實現(xiàn)自動避障的功能。其中小車驅(qū)動由L298N驅(qū)動電路完成,速度由單片機輸出的PWM控制。

    關(guān)鍵詞:智能小車 STC89C52單片機 L298N 紅外避障傳感器

    由西北民族大學電氣工程學院"雙E"項目資助(項目編號:20161829 )

    一、緒論

    立足經(jīng)濟科技高速發(fā)展的時代,高效率的工作、生活是大家共同追求的。自1956年人工智能誕生起,幾十年的發(fā)展讓其有了許多的進步,并廣泛用于機器 視覺,專家系統(tǒng),智能搜索,定理證明,博弈,自動程序設(shè)計,智能控制,機器人學等各大領(lǐng)域,并且與人類生活聯(lián)系越來越緊密。甚至連烤面包機也即將加入人工智能革命。你可以將一個面包放進去,用智能手機拍張照片,手機將把所有需要的信息傳送給烤面包機,指導它如何將面包烤得恰到好處。從某些方面說,人工智能幾乎無處不在,從控制數(shù)碼相機的光圈和快門速度的智能感應(yīng)器,到干衣機中的溫度和濕度探測器,再到汽車中的自動泊車功能。更復雜的應(yīng)用還在源源不斷地走出實驗室。

    今天我們?yōu)槭裁匆鲆粋€紅外避障車呢?經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在進行隧道及管道檢測時95%以上都會選擇人工,很少會用到機械類來進行檢測。但是使用無人駕駛車代替人工來進行檢測,就可以輕而易舉地降低危險度,還能節(jié)約大量時間和資金投入。對一些運輸企業(yè)來說,紅外避障車加以改進就是一臺很好的運輸設(shè)備,它能給整個社會的運輸業(yè)帶來的便利不容忽視。

    二、方案設(shè)計

    紅外避障車能夠?qū)⑿盘柌杉盘柼幚?,命令?zhí)行,避障功能集為一體,使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性達到了比較高的水平。

    實施目標:

    1.手動模式:通過藍牙模塊進行通信,遙控操作實現(xiàn)小汽車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn);

    2.自動模式:實現(xiàn)小汽車的自動檢測障礙物,進行避障;

    (一)避障模塊

    小車避障原理是小車上電直走,當發(fā)現(xiàn)前方有障礙物的時候轉(zhuǎn)彎繼續(xù)前進,如此往復。在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。

    紅外探測法,即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向前方發(fā)射紅外光,當紅外距離傳感器沒有遇到障礙物時為關(guān)斷狀態(tài);如果遇到障礙物則閉合。(電路圖如圖1)

    市面上有很多紅外傳感器,在這里我選用常用的2~80cm可調(diào)距離的避障傳感器(如圖2)

    (二)主控系統(tǒng)

    選定了STC89C52單片機作為本設(shè)計的主控裝置,51系列單片機具有功能強大的位操作指令,I/O口均可按位尋址,程序空間多達8K,對于本設(shè)計也綽綽有余,更可貴的是STC89C52單片機價格非常低廉。

    (三)電機驅(qū)動模塊

    選用L298N電機驅(qū)動板模塊,L298N是一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是:工作電壓高,最高工作電壓可達46V;輸出電流大,瞬間峰值電流可達3A,持續(xù)工作電流為2A,額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器,可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載;采用標準邏輯電平信號控制。具有驅(qū)動能力強,發(fā)熱量低,抗干擾能力強的特點。

    三、硬件設(shè)計

    (一)信號檢測模塊

    信號檢測模塊采用紅外距離傳感器,該傳感器為距離可調(diào)傳感器(可調(diào)范圍2~80cm),可以精確的調(diào)整避障距離范圍。藍牙轉(zhuǎn)串口模塊可以輕松實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)無線透傳。

    (二)總體設(shè)計

    將紅外避障分別裝在車體前方的左中右三側(cè)。當車身左側(cè)的傳感器檢測到障礙物時,主控芯片控制右輪電機反轉(zhuǎn),車向右偏轉(zhuǎn);當車身右側(cè)傳感器檢測到障礙物時,主控芯片控制左輪電機反轉(zhuǎn),車向左偏轉(zhuǎn);當車身中間的傳感器檢測到障礙物時,主控芯片控制左右輪電機同時反轉(zhuǎn),再進行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn),躲避障礙物。

    四、軟件設(shè)計

    (一)總體結(jié)構(gòu)框圖

    五、安裝和調(diào)試

    采用螺絲將紅外避障傳感器及電機等安裝組合成車體。通過改變紅外避障傳感器可調(diào)電位器的大小來改變感應(yīng)距離,通過改變延時程序來改變速度的大小。

    結(jié)束語:

    整個系統(tǒng)的設(shè)計以單片機為核心,利用了紅外避障傳感器,藍牙串口無線透傳模塊將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實現(xiàn)如下功能:自動躲避障礙物,并繼續(xù)前進。從運行情況來看避障效果比較好,但小車偶爾遇到死角,我認為是由于紅外距離傳感器的數(shù)量太少了。我相信條件允許下我肯定能解決這一問題。

    通過本次設(shè)計我掌握了很多以前不熟練的東西,認識了很多以前不熟悉得東西,使我在人生上又進了一步。也認識到很多的不足。

    參考文獻:

    [1]郭天祥.51單片機C語言教程 [M]. 北京:電子工業(yè)出版社

    [2]李朝青.單片機原理及接口技術(shù) [M]. 北京:北京航空航天大學出版社

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