陳迪

沈陽工學院

智能循跡避障滅火小車

陳迪

沈陽工學院

本文通過對智能小車的研究和分析，設計了一個智能循跡避障滅火小車，該小車主要研究單片機如何控制小車自動循跡、避障、滅火，詳細的闡述了STC89C52的各個管腳功能的實現，利用了STC89C52芯片的強大功能，使小車在無人操控的情況下按照程序進行自動尋跡避障，感應火源做出滅火動作等功能外加一個火焰?zhèn)鞲衅?，對火焰進行感應傳遞信號給芯片再由芯片做出發(fā)出信號由風扇做出滅火動作實現滅火功能。

單片機 傳感器 STC89C52單片機

循跡避障模塊傳感器為四路傳感器接線，P1接右邊避障傳感器，P2接右邊循跡傳感器，P3接左邊循跡傳感器，P4接左邊避障傳感器，其中，接收頭中的VCC、OUT、GND，用杜邦線對應接好，不能接反或者接錯，否則將會燒壞傳感器模塊，調試傳感器時只需要調節(jié)核心板上的W1，W2，W3，W4電位器就可以控制各路傳感器的距離位置了，在調節(jié)電位器的同時觀察外掛的四個二極管?？梢詸z測火焰或波長在760納米～1100納米范圍內的光源范圍內的光源探測角度60度左右，對火焰光譜特別靈敏靈敏度可調，性能穩(wěn)定工作電壓5V，數字量模擬量雙輸出。滅火小車必備部件，輸出相應的信號。光電開關有三根引出線，棕色接電源正極，藍色接電源負極，黑色作為信號輸出端，送給單片機，是單片機做出相應的判斷，從而控制小車做出正確的動作。風扇的控制使用三極管和接地電阻來實現，當檢測到火焰以后，單片機的P1.7口送出低電平，使得電風扇的一路開關閉合，風扇開始旋轉，1、2兩引腳接風扇的兩端，當檢測到了火焰時，PD0輸出低點平，三極管導通，此時電磁級電器的開關打到另外的端口，風扇開始旋轉。芯片L293D的EN1，EN2為電機T1T2的兩個始能端，IN1與OUT1，IN2與OUT2，IN3與OUT3，IN4與OUT4組成了一個H橋電路用來控制電機的正反轉使小車行駛。

芯片是STC公司生產的一種低功耗的，高性能的CMOS8位微控制器，其主要特性為8K字節(jié)程序存儲空間，512字節(jié)數據存儲空間，內帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間，可直接使用串口下載等，工作電壓為5.5V到3.3V之間通用I/O口有32個，外部中斷4路，PDIP封裝，工作溫度范圍-40攝氏度到85攝氏度（工業(yè)級）0攝氏度到75攝氏度（商業(yè)級）。本次設計采用了Keil μ Vision4開發(fā)環(huán)境，主要采用的是紅外循跡原理，黑色賽道會根據小車的運行情況唄某一探頭所檢測到，則兩個探頭分為2種情況對小車進行轉向控制，若沒有被任何一個探頭檢測到，則繼續(xù)直行。避障原理與循跡原理十分相似，就是將原來探測底部的黑線變成了探測前方是否有障礙物，然后針對探測結果進行判斷。小車的滅火模塊是小車先進入初始化階段然后火焰?zhèn)鞲衅鬟M行判斷距離是否小于10cm，如果不小于10厘米則判斷哪個方向會有火焰，中間有則直行，左邊有將向左轉，右邊有則向右轉，三個方向都沒有則向左轉，如果距離小于10厘米也將進行判斷，如果左邊有大左轉右邊有大右轉三個方向有沒有大左轉，中間有則停車打開風扇進行滅火，在進行判斷中間是否有火焰，無火焰則滅火成功，有火焰則繼續(xù)滅火直至滅火成功。小車進行左轉尋找下一個火源重復以上過程，直至任務結束。

先調試5V穩(wěn)壓電源，用電壓表連接GND，VCC之間電壓電壓為4.98～5.01V，在正常范圍，檢查芯片的各個管腳是否有短接或者漏焊的，以防通電之后芯片被燒壞，系統(tǒng)采用的晶振也需要精確測量滿足模塊所需即可進行下一模塊的測試。循跡和測距的調試選擇外掛發(fā)光二極管，觀察其對黑線或障礙物的靈敏度。當4路紅外傳感器探測到黑線或障礙物時，發(fā)光二極管發(fā)亮，由此可通過多次嘗試對傳感器的探測距離進行測試，盡量讓傳感器的探測距離更遠。小車的滅火模塊是硬件中比較復雜的模塊，首先應先檢測火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度與探測距離，調整好距離及延遲后再對滅火風扇的電機進行測試，最后在講兩個小模塊組合起來測試滅火模塊是否成功滅火，當火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火焰時小車停下進行滅火動作則視為滅火成功。

通過最后的軟件硬件調試的模擬調試，本系統(tǒng)能實現沿預設軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動檢測預先設好的軌道，實現直道和弧形軌道的前進。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預設軌道上來。當小車探測到前進前方的障礙物時，可以自動調整，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。從實際運行的情況來看小車在執(zhí)行循跡的時候一旦車速過快有可能會沖出軌道，需要仔細調試不斷修改小車前進速度。小車在避障的時候的速度也需要注意，更重要的是需要對小車避障傳感器的感應距離進行相應調節(jié)。

史秀男（通訊作者），1987年1月29日生，女，漢，沈陽人，沈陽工學院講師，碩士，主要研究通信系統(tǒng)及下一代網絡。