周生遠+王浩+于匯鑫

摘 要 隨著經(jīng)濟與科技的快速發(fā)展，我國微電子產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了長足的進步，智能小車技術(shù)的快速發(fā)展就是這一進步的最直觀體現(xiàn)。在本文基于單片機的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計展開的研究中，筆者通過軟硬件設(shè)計實現(xiàn)了這一系統(tǒng)，希望這一研究內(nèi)容能夠我相關(guān)智能小車研究人員帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞 AT89S52單片機；智能小車；避障循跡系統(tǒng)

中圖分類號 G2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）184-0047-02

智能小車本身屬于輪式機器人研究的一個分支，其本身在國內(nèi)外機器人研究領(lǐng)域都存在著較高關(guān)注度，而在本文基于單片機的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計展開的研究中，筆者選擇了AT89S52單片機作為系統(tǒng)微控制器，并應(yīng)用了4組QTI紅外傳感器，而這一設(shè)計經(jīng)過實踐驗證了該智能小車避障循跡系統(tǒng)的可行性與可靠性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

在本文進行的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計中，智能小車避障循跡系統(tǒng)主要由控制電路板、電機、傳感器模塊、底盤部件等結(jié)構(gòu)組成，圖1為本文設(shè)計智能小車避的車體結(jié)構(gòu)俯視圖，結(jié)合該圖我們就能夠更為直觀了解本文的總體設(shè)計思路。

在智能小車避障循跡系統(tǒng)的總體設(shè)計中，筆者將AT89S52單片機作為這一設(shè)計的核心，并通過這一核心進行電源模塊、時鐘電路、復(fù)位電路、傳感器模塊、伺服電機模塊的控制，這其中的伺服電機模塊主要用于智能小車的基本巡航動作，而傳感器模塊則主要用于控制小車沿黑色軌跡線行駛，而通過圖1我們能夠發(fā)現(xiàn)智能小車本身選擇了三輪結(jié)構(gòu)車體，這就使得智能小車本身的靈活循跡實現(xiàn)能夠得到較好支持[ 1 ]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

在本文研究的智能小車避障循跡系統(tǒng)硬件設(shè)計中，這一設(shè)計主要包括伺服電機模塊、循跡傳感器模塊、電源模塊等3部分內(nèi)容。

2.1 伺服電機模塊

對于智能小車避障循跡系統(tǒng)硬件的伺服電機模塊設(shè)計來說，這一設(shè)計采用了360°伺服舵機，而這一伺服舵機的選擇就使得智能小車避障循跡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的位置或速度控制。對于伺服電機模塊中的360°伺服舵機來說，其本身存有紅、黑、白3條輸入線，這3條輸入線分別負(fù)責(zé)伺服舵機的電源、接地、信號控制。在智能小車避障循跡系統(tǒng)硬件的伺服電機模塊中，其本身還存在著1個基準(zhǔn)電路和1個比較器，這一構(gòu)成就使得伺服電機模塊能夠更好實現(xiàn)智能小車的控制[ 2 ]。

2.2 循跡傳感器模塊

對于智能小車避障循跡系統(tǒng)硬件的伺服電機模塊設(shè)計來說，循跡傳感器模塊也是這一設(shè)計的重要組成之一，而這一循跡傳感器模塊本身包含著傳感器的選擇、小車循跡策略兩部分部分內(nèi)容。

2.2.1 傳感器的選擇

對于傳感器的選擇這一循跡傳感器模塊的設(shè)計來說，這里筆者選擇了QTI傳感器用于循跡傳感器模塊的設(shè)計，這一傳感器本身屬于紅外傳感器范疇，其本身通過對反射光強度的接收，實現(xiàn)不同顏色物體的探測，而通過探測QTI傳感器就能夠自動輸出不同的電平信號，為智能小車避障循跡的實現(xiàn)提供有力支持[ 3 ]。

2.2.2 小車循跡策略

對于小車循跡策略這一循跡傳感器模塊設(shè)計組成來說，這一設(shè)計的實質(zhì)就是QTI傳感器安裝位置的選擇，這里筆者將QTI傳感器的SIG信號線與智能小車平臺的相應(yīng)I/O口進行了連接，并保證了這一連接使用了不同顏色的信號線，這就為后續(xù)排查錯誤等工作的展開提供了有力支持。在小車循跡策略設(shè)計中，我們實現(xiàn)了兩級方向控制傳感器信號的智能小車控制，這種控制設(shè)計就使得智能小車能夠在兩級傳感器支持下實現(xiàn)軌跡的較好控制與糾正，這就使得智能小車的循跡可靠性得以較好提升[ 4 ]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

除了硬件設(shè)計外，軟件設(shè)計同樣也屬于智能小車避障循跡系統(tǒng)的重要組成，這一設(shè)計主要包括機器人基本動作實現(xiàn)、循跡功能的實現(xiàn)兩部分內(nèi)容。

3.1 機器人基本動作實現(xiàn)

對于智能小車避障循跡系統(tǒng)軟件設(shè)計的機器人基本動作實現(xiàn)中，我們首先需要考慮智能小車運行時輪子的旋轉(zhuǎn)情況，這里我們以智能小車的前進為例，智能小車前進時從左輪看該輪為逆時針旋轉(zhuǎn)，而從右輪看則恰恰相反，而由此我們就能夠得出智能小車運行方向和速度情況，通過改變智能小車車輪的參數(shù)控制，就能夠?qū)崿F(xiàn)智能小車的加減速控制。

結(jié)合智能小車車輪參數(shù)控制、加減速控制的相關(guān)認(rèn)知，筆者在C語言設(shè)計中將智能小車的兩個車輪速度作為形式參數(shù)，并應(yīng)用left與right進行了定義，這樣我們就能夠順利完成機器人基本動作實現(xiàn)這一智能小車避障循跡系統(tǒng)軟件設(shè)計。

3.2 循跡功能的實現(xiàn)

在智能小車避障循跡系統(tǒng)軟件設(shè)計的循跡功能實現(xiàn)中，想要實現(xiàn)智能小車避障循跡系統(tǒng)軟件設(shè)計的循跡功能，我們首先需要得出QTI傳感器的循跡策略表，這樣才能夠通過調(diào)用move函數(shù)實現(xiàn)基于QTI傳感器的智能小車自主循跡，表1為QTI傳感器的循跡策略表局部，而結(jié)合該表我們能夠發(fā)現(xiàn)結(jié)合這一思路，我們就能夠?qū)崿F(xiàn)智能小車不同循跡功能的擴展，不過介于篇幅原因，本研究不予詳細論述[ 5 ]。

4 結(jié)論

在本文就基于單片機的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計展開的具體研究中，筆者對這一智能小車避障循跡系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計進行了詳細論述，而結(jié)合這一系列論述完成的設(shè)計在實際的測試證明中取得了智能小車運行靈活、可靠、穩(wěn)定、識別能力較強的結(jié)果，但具體測試中筆者也發(fā)現(xiàn)QTI傳感器的安裝高度出現(xiàn)問題會直接影響智能小車的無法巡線或抖動厲害的情況出現(xiàn)，而智能小車全速行駛突然停下很容易導(dǎo)致翻車問題的出現(xiàn)，用于軌跡引導(dǎo)的線顏色較淡時智能小車的避障循跡往往容易出現(xiàn)問題，這幾點需要引起大家重視?？傊?，本文基于單片機的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計展開的研究具備著較高的可行性，希望能夠為相關(guān)研究人員帶來一定啟發(fā)。

參考文獻

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[3]錢栢霆，李娟.基于單片機的循跡避障智能小車系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子制作，2015（6x）.

[4]寸巧萍.基于Mega16單片機的智能小車循跡避障設(shè)計方案[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（18）：258.

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