金志剛 姜無(wú)疾
摘要:設(shè)計(jì)了一種智能引導(dǎo)車(chē),該引導(dǎo)車(chē)以AT89S52單片機(jī)為核心,并應(yīng)用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行信號(hào)反饋,構(gòu)成閉環(huán)控制。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),包括輸入模塊、控制模塊和輸出模塊。應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言編制控制程序,實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)車(chē)按軌跡行駛,能直行、左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。
關(guān)鍵詞:智能車(chē) 軌跡 AT89S52 閉環(huán)控制
中圖分類(lèi)號(hào):TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)02-0007-02
1 引言
智能引導(dǎo)車(chē),是利用控制、導(dǎo)航、通信、微處理器、車(chē)輛機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)等整合的技術(shù)裝置,以取代人力的自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)。這種車(chē)輛可按照程序命令的引導(dǎo)線(xiàn)路前進(jìn)、停止、后退與左右轉(zhuǎn)彎,并且車(chē)輛可攜帶一定數(shù)量的貨物。智能引導(dǎo)車(chē)被廣泛應(yīng)用于各種特殊場(chǎng)所,如有毒化工車(chē)間、放射性環(huán)境、醫(yī)院及自動(dòng)辦公場(chǎng)所等。本文意在設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于地形平坦、光亮度高場(chǎng)所的智能型引導(dǎo)車(chē),具有低成本、高精確度、高可靠性、軌跡導(dǎo)航的特點(diǎn)。該種智能型引導(dǎo)車(chē)的設(shè)計(jì)與制作亦是良好的單片機(jī)學(xué)習(xí)項(xiàng)目,對(duì)于深入理解與掌握單片機(jī)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),大有裨益。
2 引導(dǎo)車(chē)的控制原理
系統(tǒng)的控制原理,如圖1所示。運(yùn)行初期,單片機(jī)作為控制器依據(jù)給定信號(hào)進(jìn)行輸出,由于單片機(jī)的輸出功率有限,因此需經(jīng)放大器進(jìn)行功率放大以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)直線(xiàn)前進(jìn)。引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)過(guò)程中不斷通過(guò)光電傳感器檢測(cè)地面信息,需要轉(zhuǎn)彎時(shí),由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向系統(tǒng)輸入端提供負(fù)反饋,單片機(jī)依據(jù)此反饋信息做出相應(yīng)的判斷,進(jìn)而輸出模塊做出相應(yīng)動(dòng)作,包括左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制。
引導(dǎo)小車(chē),正常行駛是直線(xiàn)前進(jìn),小車(chē)左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)同速度、同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果傳感器給出左轉(zhuǎn)彎信息,該信息經(jīng)單片機(jī)及放大器變換后,控制小車(chē)左側(cè)電機(jī)停轉(zhuǎn)一定時(shí)間,以調(diào)整方向,然后小車(chē)兩側(cè)同時(shí)驅(qū)動(dòng),進(jìn)入直線(xiàn)行駛狀態(tài)。右轉(zhuǎn)彎具有同樣道理。時(shí)序圖如圖2所示。
3 引導(dǎo)車(chē)設(shè)計(jì)
3.1 引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)由軟硬件有機(jī)構(gòu)成,如圖3所示。軟件實(shí)現(xiàn)反饋信號(hào)的判斷和指令的下達(dá),判斷功能指出引導(dǎo)車(chē)偏離軌跡的狀體,包括正常、偏左或偏右,指令下達(dá)包括前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。硬件的核心是單片機(jī),型號(hào)采用美國(guó)ATMEL公司的AT89S52,是軟件的載體。外圍輸入有電源模塊和紅外發(fā)射對(duì)管TCRT5000。對(duì)單片機(jī)的輸出進(jìn)行信號(hào)放大,以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)。
3.2 引導(dǎo)車(chē)電路設(shè)計(jì)
電源模塊采用4節(jié)1.5V干電池串聯(lián)供電,向單片機(jī)提供6V直流電源,可滿(mǎn)足單片機(jī)的使用要求。為了降低引導(dǎo)車(chē)的重量,該6V直流電壓,也作為輸出模塊中直流電機(jī)的電源使用。
光電檢測(cè)模塊,采用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管,這是一種一體化反射型光電探測(cè)器,其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管,而接收器是一個(gè)高靈敏度,硅平面光電三極管。對(duì)稱(chēng)布置在小車(chē)中心線(xiàn)兩側(cè),當(dāng)發(fā)射管照射在光亮地面時(shí),接收管導(dǎo)通,向單片機(jī)發(fā)送0V電壓值,反之,當(dāng)發(fā)射管照射在黑色地面時(shí),接收管截止,向單片機(jī)發(fā)送5V脈沖電壓。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分,采用專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)芯片L298N,該芯片可以驅(qū)動(dòng)46V、2.5A以下電機(jī)。系統(tǒng)詳細(xì)電路如圖4所示。
4 軟件設(shè)計(jì)
圖5給出引導(dǎo)車(chē)的原件設(shè)計(jì)流程。程序運(yùn)行后,進(jìn)行初始化,引導(dǎo)車(chē)兩側(cè)傳感器不斷探測(cè)地面信息,如果左側(cè)傳感器探測(cè)的黑線(xiàn),應(yīng)用Switch語(yǔ)句進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎程序。右轉(zhuǎn)彎程序同理。如兩側(cè)同時(shí)感測(cè)的黑線(xiàn),則進(jìn)入倒退程序。無(wú)論時(shí)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)還是倒退程序,都由程序控制僅執(zhí)行一段時(shí)間,然后恢復(fù)到直線(xiàn)前進(jìn)程序。
5 結(jié)語(yǔ)
以AT89S52單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)的智能引導(dǎo)車(chē),應(yīng)用了TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行反饋構(gòu)成閉環(huán)控制,以單片機(jī)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)了控制程序,使該引導(dǎo)車(chē)可以對(duì)地面引導(dǎo)線(xiàn)準(zhǔn)確判斷,迅速前進(jìn),轉(zhuǎn)彎靈活。
參考文獻(xiàn)
[1]黃春平,萬(wàn)其明,葉林.基于51單片機(jī)的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),2011(2):54-56.
[2]來(lái)俊鵬.基于STC89C52和L298的智能循跡小車(chē)控制系統(tǒng)研究[J].三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,10(2):112-115.
[3]宮紀(jì)波.基于紅外反射循跡小車(chē)的傳感器布局研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2009,22(8):97.
[4]陳華偉,熊慧.智能循跡小車(chē)硬件設(shè)計(jì)及路徑識(shí)別算法[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2010(12):27-28,31.
摘要:設(shè)計(jì)了一種智能引導(dǎo)車(chē),該引導(dǎo)車(chē)以AT89S52單片機(jī)為核心,并應(yīng)用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行信號(hào)反饋,構(gòu)成閉環(huán)控制。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),包括輸入模塊、控制模塊和輸出模塊。應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言編制控制程序,實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)車(chē)按軌跡行駛,能直行、左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。
關(guān)鍵詞:智能車(chē) 軌跡 AT89S52 閉環(huán)控制
中圖分類(lèi)號(hào):TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)02-0007-02
1 引言
智能引導(dǎo)車(chē),是利用控制、導(dǎo)航、通信、微處理器、車(chē)輛機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)等整合的技術(shù)裝置,以取代人力的自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)。這種車(chē)輛可按照程序命令的引導(dǎo)線(xiàn)路前進(jìn)、停止、后退與左右轉(zhuǎn)彎,并且車(chē)輛可攜帶一定數(shù)量的貨物。智能引導(dǎo)車(chē)被廣泛應(yīng)用于各種特殊場(chǎng)所,如有毒化工車(chē)間、放射性環(huán)境、醫(yī)院及自動(dòng)辦公場(chǎng)所等。本文意在設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于地形平坦、光亮度高場(chǎng)所的智能型引導(dǎo)車(chē),具有低成本、高精確度、高可靠性、軌跡導(dǎo)航的特點(diǎn)。該種智能型引導(dǎo)車(chē)的設(shè)計(jì)與制作亦是良好的單片機(jī)學(xué)習(xí)項(xiàng)目,對(duì)于深入理解與掌握單片機(jī)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),大有裨益。
2 引導(dǎo)車(chē)的控制原理
系統(tǒng)的控制原理,如圖1所示。運(yùn)行初期,單片機(jī)作為控制器依據(jù)給定信號(hào)進(jìn)行輸出,由于單片機(jī)的輸出功率有限,因此需經(jīng)放大器進(jìn)行功率放大以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)直線(xiàn)前進(jìn)。引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)過(guò)程中不斷通過(guò)光電傳感器檢測(cè)地面信息,需要轉(zhuǎn)彎時(shí),由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向系統(tǒng)輸入端提供負(fù)反饋,單片機(jī)依據(jù)此反饋信息做出相應(yīng)的判斷,進(jìn)而輸出模塊做出相應(yīng)動(dòng)作,包括左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制。
引導(dǎo)小車(chē),正常行駛是直線(xiàn)前進(jìn),小車(chē)左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)同速度、同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果傳感器給出左轉(zhuǎn)彎信息,該信息經(jīng)單片機(jī)及放大器變換后,控制小車(chē)左側(cè)電機(jī)停轉(zhuǎn)一定時(shí)間,以調(diào)整方向,然后小車(chē)兩側(cè)同時(shí)驅(qū)動(dòng),進(jìn)入直線(xiàn)行駛狀態(tài)。右轉(zhuǎn)彎具有同樣道理。時(shí)序圖如圖2所示。
3 引導(dǎo)車(chē)設(shè)計(jì)
3.1 引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)由軟硬件有機(jī)構(gòu)成,如圖3所示。軟件實(shí)現(xiàn)反饋信號(hào)的判斷和指令的下達(dá),判斷功能指出引導(dǎo)車(chē)偏離軌跡的狀體,包括正常、偏左或偏右,指令下達(dá)包括前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。硬件的核心是單片機(jī),型號(hào)采用美國(guó)ATMEL公司的AT89S52,是軟件的載體。外圍輸入有電源模塊和紅外發(fā)射對(duì)管TCRT5000。對(duì)單片機(jī)的輸出進(jìn)行信號(hào)放大,以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)。
3.2 引導(dǎo)車(chē)電路設(shè)計(jì)
電源模塊采用4節(jié)1.5V干電池串聯(lián)供電,向單片機(jī)提供6V直流電源,可滿(mǎn)足單片機(jī)的使用要求。為了降低引導(dǎo)車(chē)的重量,該6V直流電壓,也作為輸出模塊中直流電機(jī)的電源使用。
光電檢測(cè)模塊,采用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管,這是一種一體化反射型光電探測(cè)器,其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管,而接收器是一個(gè)高靈敏度,硅平面光電三極管。對(duì)稱(chēng)布置在小車(chē)中心線(xiàn)兩側(cè),當(dāng)發(fā)射管照射在光亮地面時(shí),接收管導(dǎo)通,向單片機(jī)發(fā)送0V電壓值,反之,當(dāng)發(fā)射管照射在黑色地面時(shí),接收管截止,向單片機(jī)發(fā)送5V脈沖電壓。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分,采用專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)芯片L298N,該芯片可以驅(qū)動(dòng)46V、2.5A以下電機(jī)。系統(tǒng)詳細(xì)電路如圖4所示。
4 軟件設(shè)計(jì)
圖5給出引導(dǎo)車(chē)的原件設(shè)計(jì)流程。程序運(yùn)行后,進(jìn)行初始化,引導(dǎo)車(chē)兩側(cè)傳感器不斷探測(cè)地面信息,如果左側(cè)傳感器探測(cè)的黑線(xiàn),應(yīng)用Switch語(yǔ)句進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎程序。右轉(zhuǎn)彎程序同理。如兩側(cè)同時(shí)感測(cè)的黑線(xiàn),則進(jìn)入倒退程序。無(wú)論時(shí)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)還是倒退程序,都由程序控制僅執(zhí)行一段時(shí)間,然后恢復(fù)到直線(xiàn)前進(jìn)程序。
5 結(jié)語(yǔ)
以AT89S52單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)的智能引導(dǎo)車(chē),應(yīng)用了TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行反饋構(gòu)成閉環(huán)控制,以單片機(jī)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)了控制程序,使該引導(dǎo)車(chē)可以對(duì)地面引導(dǎo)線(xiàn)準(zhǔn)確判斷,迅速前進(jìn),轉(zhuǎn)彎靈活。
參考文獻(xiàn)
[1]黃春平,萬(wàn)其明,葉林.基于51單片機(jī)的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),2011(2):54-56.
[2]來(lái)俊鵬.基于STC89C52和L298的智能循跡小車(chē)控制系統(tǒng)研究[J].三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,10(2):112-115.
[3]宮紀(jì)波.基于紅外反射循跡小車(chē)的傳感器布局研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2009,22(8):97.
[4]陳華偉,熊慧.智能循跡小車(chē)硬件設(shè)計(jì)及路徑識(shí)別算法[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2010(12):27-28,31.
摘要:設(shè)計(jì)了一種智能引導(dǎo)車(chē),該引導(dǎo)車(chē)以AT89S52單片機(jī)為核心,并應(yīng)用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行信號(hào)反饋,構(gòu)成閉環(huán)控制。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),包括輸入模塊、控制模塊和輸出模塊。應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言編制控制程序,實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)車(chē)按軌跡行駛,能直行、左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。
關(guān)鍵詞:智能車(chē) 軌跡 AT89S52 閉環(huán)控制
中圖分類(lèi)號(hào):TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)02-0007-02
1 引言
智能引導(dǎo)車(chē),是利用控制、導(dǎo)航、通信、微處理器、車(chē)輛機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)等整合的技術(shù)裝置,以取代人力的自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)。這種車(chē)輛可按照程序命令的引導(dǎo)線(xiàn)路前進(jìn)、停止、后退與左右轉(zhuǎn)彎,并且車(chē)輛可攜帶一定數(shù)量的貨物。智能引導(dǎo)車(chē)被廣泛應(yīng)用于各種特殊場(chǎng)所,如有毒化工車(chē)間、放射性環(huán)境、醫(yī)院及自動(dòng)辦公場(chǎng)所等。本文意在設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于地形平坦、光亮度高場(chǎng)所的智能型引導(dǎo)車(chē),具有低成本、高精確度、高可靠性、軌跡導(dǎo)航的特點(diǎn)。該種智能型引導(dǎo)車(chē)的設(shè)計(jì)與制作亦是良好的單片機(jī)學(xué)習(xí)項(xiàng)目,對(duì)于深入理解與掌握單片機(jī)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),大有裨益。
2 引導(dǎo)車(chē)的控制原理
系統(tǒng)的控制原理,如圖1所示。運(yùn)行初期,單片機(jī)作為控制器依據(jù)給定信號(hào)進(jìn)行輸出,由于單片機(jī)的輸出功率有限,因此需經(jīng)放大器進(jìn)行功率放大以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)直線(xiàn)前進(jìn)。引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)過(guò)程中不斷通過(guò)光電傳感器檢測(cè)地面信息,需要轉(zhuǎn)彎時(shí),由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向系統(tǒng)輸入端提供負(fù)反饋,單片機(jī)依據(jù)此反饋信息做出相應(yīng)的判斷,進(jìn)而輸出模塊做出相應(yīng)動(dòng)作,包括左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制。
引導(dǎo)小車(chē),正常行駛是直線(xiàn)前進(jìn),小車(chē)左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)同速度、同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果傳感器給出左轉(zhuǎn)彎信息,該信息經(jīng)單片機(jī)及放大器變換后,控制小車(chē)左側(cè)電機(jī)停轉(zhuǎn)一定時(shí)間,以調(diào)整方向,然后小車(chē)兩側(cè)同時(shí)驅(qū)動(dòng),進(jìn)入直線(xiàn)行駛狀態(tài)。右轉(zhuǎn)彎具有同樣道理。時(shí)序圖如圖2所示。
3 引導(dǎo)車(chē)設(shè)計(jì)
3.1 引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)由軟硬件有機(jī)構(gòu)成,如圖3所示。軟件實(shí)現(xiàn)反饋信號(hào)的判斷和指令的下達(dá),判斷功能指出引導(dǎo)車(chē)偏離軌跡的狀體,包括正常、偏左或偏右,指令下達(dá)包括前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。硬件的核心是單片機(jī),型號(hào)采用美國(guó)ATMEL公司的AT89S52,是軟件的載體。外圍輸入有電源模塊和紅外發(fā)射對(duì)管TCRT5000。對(duì)單片機(jī)的輸出進(jìn)行信號(hào)放大,以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),帶動(dòng)引導(dǎo)車(chē)前進(jìn)。
3.2 引導(dǎo)車(chē)電路設(shè)計(jì)
電源模塊采用4節(jié)1.5V干電池串聯(lián)供電,向單片機(jī)提供6V直流電源,可滿(mǎn)足單片機(jī)的使用要求。為了降低引導(dǎo)車(chē)的重量,該6V直流電壓,也作為輸出模塊中直流電機(jī)的電源使用。
光電檢測(cè)模塊,采用兩個(gè)TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管,這是一種一體化反射型光電探測(cè)器,其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管,而接收器是一個(gè)高靈敏度,硅平面光電三極管。對(duì)稱(chēng)布置在小車(chē)中心線(xiàn)兩側(cè),當(dāng)發(fā)射管照射在光亮地面時(shí),接收管導(dǎo)通,向單片機(jī)發(fā)送0V電壓值,反之,當(dāng)發(fā)射管照射在黑色地面時(shí),接收管截止,向單片機(jī)發(fā)送5V脈沖電壓。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分,采用專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)芯片L298N,該芯片可以驅(qū)動(dòng)46V、2.5A以下電機(jī)。系統(tǒng)詳細(xì)電路如圖4所示。
4 軟件設(shè)計(jì)
圖5給出引導(dǎo)車(chē)的原件設(shè)計(jì)流程。程序運(yùn)行后,進(jìn)行初始化,引導(dǎo)車(chē)兩側(cè)傳感器不斷探測(cè)地面信息,如果左側(cè)傳感器探測(cè)的黑線(xiàn),應(yīng)用Switch語(yǔ)句進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎程序。右轉(zhuǎn)彎程序同理。如兩側(cè)同時(shí)感測(cè)的黑線(xiàn),則進(jìn)入倒退程序。無(wú)論時(shí)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)還是倒退程序,都由程序控制僅執(zhí)行一段時(shí)間,然后恢復(fù)到直線(xiàn)前進(jìn)程序。
5 結(jié)語(yǔ)
以AT89S52單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)的智能引導(dǎo)車(chē),應(yīng)用了TCRT5000紅外發(fā)射對(duì)管進(jìn)行反饋構(gòu)成閉環(huán)控制,以單片機(jī)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)了控制程序,使該引導(dǎo)車(chē)可以對(duì)地面引導(dǎo)線(xiàn)準(zhǔn)確判斷,迅速前進(jìn),轉(zhuǎn)彎靈活。
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