吳犇牛++葉吾梅

摘 要：本文所述智能車尋跡系統(tǒng)采用紅外反射式光電管識別路徑上的黑線，并以最短的時間完成尋跡。通過加長轉(zhuǎn)臂的舵機驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實現(xiàn)直流電機的調(diào)速。為了使智能車快速、平穩(wěn)地行駛，系統(tǒng)必須把路徑識別、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向伺服電機控制以及直流驅(qū)動電機控制準確地結(jié)合在一起。本設(shè)計最大亮點在于WIFI智能，過高速WIFI信號來控制小車的前進、后退、左右轉(zhuǎn)彎、高清攝像頭實時拍攝。具有高度的智能化、人性化。

關(guān)鍵詞：智能；WIFI；51單片機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.009

1 引言

智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學勘探等等的用途。電動智能車就是其中的一個體現(xiàn)。本次設(shè)計的電動智能車可實現(xiàn)循跡、避障、WIFI智能視頻等功能。隨著控制技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展，智能車系統(tǒng)將在未來工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中扮演重要的角色。

2 設(shè)計方案

該設(shè)計以AT89C51為核心，經(jīng)焊接相關(guān)芯片用電路板自制而成，通過I/O口檢測信號，輸出信號到LD293D，從而驅(qū)動兩個直流電機控制其前進、停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。檢測信號則為三組紅外發(fā)射和接收管，一組黑線時輸出高電平，白線時輸出低電平。另兩組黑線時輸出低電平，白線時輸出高電平。并通過采用紅外反射式光電管識別路徑上的黑線，并以最短的時間完成尋跡。通過加長轉(zhuǎn)臂的舵機驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實現(xiàn)直流電機的調(diào)速。為了使智能車快速、平穩(wěn)地行駛，系統(tǒng)必須把路徑識別、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向伺服電機控制以及直流驅(qū)動電機控制準確地結(jié)合在一起。

3 硬件電路設(shè)計

硬件電路分為電源模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、LM298電機驅(qū)動模塊。下面分別介紹下電源模塊、傳感器模塊和電機驅(qū)動模塊。

4 研究內(nèi)容

設(shè)計采用Atmel系列中的AT89C51單片機。以AT89C51為控制核心，利用紅外反射式光電管識別路徑上的黑線，并以最短的時間完成尋跡。快慢速行駛，及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光能，并通過WIFI信號來控制小車的前進、后退、左右轉(zhuǎn)彎、高清攝像頭實時拍攝。

（1）系統(tǒng)整體架構(gòu)。（2）紅外循跡模塊。循跡模塊用光電發(fā)射管和接收管自己制作光電對管循跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。

（3）紅外避障模塊。避障傳感器基本原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒有障礙物，發(fā)射出去的紅外線，因為傳播距離越遠而逐漸減弱，最后消失。如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達傳感器接收頭。傳感器檢測到這一信號，就可以確認正前方有障礙物，并送給單片機，單片機進行一系列的處理分析，協(xié)調(diào)小車兩輪工作，完成一個漂亮的躲避障礙物動作。（4）WIFI智能視頻模塊。由手機終端，通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)連接到路由器，再通過手機應(yīng)用軟件，向路由器發(fā)送控制命令及數(shù)據(jù)。路由器接收到數(shù)據(jù)后通過內(nèi)部的串口發(fā)送軟件，將接收到的命令和數(shù)據(jù)，通過路由器串口發(fā)送到89C51單片機的串口端，單片機接收到這些命令后執(zhí)行相應(yīng)的指令，視頻信號，通過攝像頭采集之后通過路由器發(fā)送到電腦終端，并在其應(yīng)用軟件中顯示攝像頭采集到的視頻信號。（5）驅(qū)動模塊和電源模塊。驅(qū)動部分采用1片LD293D驅(qū)動芯片來實現(xiàn)驅(qū)動2個減速直流電機；集成L7805穩(wěn)壓芯片設(shè)計輸出電源電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定5V電壓。

5 結(jié)論

采用AT89C51單片機作為小車的檢測和控制核心；采用反射型光電探測器進行尋跡操作，利用光電傳感器檢測道路上的障礙，從而把感應(yīng)到的信號送給單片機，控制電動智能小車的自動避障，并能發(fā)出聲光信息；本文所述智能車尋跡系統(tǒng)采用紅外反射式光電管識別路徑上的黑線，并以最短的時間完成尋跡。通過加長轉(zhuǎn)臂的舵機驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實現(xiàn)直流電機的調(diào)速。本設(shè)計最大亮點在于可以利用WIFI熱點和攝像頭，把畫面實時傳輸?shù)桨沧渴謾C上，并可用手機控制運動。可廣泛應(yīng)用于特殊環(huán)境下的探測，如高輻射環(huán)境下的探測等。

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項目經(jīng)費：國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：基于51單片機的WIFI遙控小車（編號：201610379132）

作者簡介：吳犇牛（1998-），男，安徽六安人，學生，研究方向：單片機控制。