馬相一++初俊博++強(qiáng)勝嶺

摘 要：通過(guò)以熱釋電紅外傳感器為敏感元件，以單AT89c51單片機(jī)為控制核心，輔以超聲波測(cè)距器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射器控制報(bào)警器，目的是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有避障和人體感應(yīng)報(bào)警功能智能小車(chē)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；超聲波；PIR

1 功能設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)構(gòu)想一個(gè)能夠自動(dòng)行駛，偵測(cè)周邊環(huán)境是否有人存在的，并提示報(bào)警的智能小車(chē)。具體功能見(jiàn)圖1。

圖1 功能示意圖

2 模塊設(shè)計(jì)

2.1 第一模塊 熱釋電紅外人體監(jiān)測(cè)模塊

熱釋電紅外傳感器是一種利用熱釋電效應(yīng)原理制成具有檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號(hào)的傳感器。人體都有恒定的體溫，一般會(huì)向外輻射紅外峰值波長(zhǎng)約為10μm左右的紅外線(xiàn)，利用被動(dòng)式紅外探頭探測(cè)人體發(fā)射紅外線(xiàn)，通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)傳感器輸入高電平，離開(kāi)感應(yīng)范圍自動(dòng)延遲輸出低電平。根據(jù)程序，自動(dòng)控制系統(tǒng)工作。

2.2 第二模塊 超聲波測(cè)距模塊

利用聲波在空氣中的傳播速度已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離[1]。

由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距的公式如式（1）所示。

L=C·T （1）

式中，L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差（T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半）。已知超聲波傳播速度C=340m/s（20℃室溫）。

通過(guò)舵機(jī)使其能夠讓超聲波模塊在小車(chē)正前方180°范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)，使其測(cè)距范圍更加廣闊。Echo接收被障礙物反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回。有信號(hào)返回時(shí)，通過(guò)IO輸出一高電平[2]，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。

2.3 第三模塊

第三模塊也就是控制模塊，其核心主要AT89c51單片機(jī)和其輔助電路。通過(guò)對(duì)其編程控制小車(chē)規(guī)避路障選擇方案和無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊F05R，通過(guò)F05R發(fā)射信號(hào)無(wú)線(xiàn)接收器J05B接收并啟動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。

3 軟件設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)

小車(chē)在行駛的過(guò)程中，一邊監(jiān)測(cè)是否有人，一邊探測(cè)障礙物，并調(diào)用相關(guān)函數(shù)，選擇轉(zhuǎn)彎方向。

具體流程見(jiàn)圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

本小車(chē)主要是想實(shí)現(xiàn)一個(gè)室內(nèi)自動(dòng)行駛防盜報(bào)警功能。當(dāng)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，通過(guò)定期定時(shí)啟動(dòng)小車(chē)在室內(nèi)行駛已達(dá)到室內(nèi)檢測(cè)防盜功能。本設(shè)計(jì)初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)索人報(bào)警與規(guī)避路障的功能，小車(chē)的人體感應(yīng)靈敏度較高，人體只要接近小車(chē)三到五米，小車(chē)就可以啟動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。

參考文獻(xiàn)

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[2]韓毅，楊天.基于HCS12單片機(jī)的智能尋跡模型車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].2008，29（18）：1535-1955.

[3]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：馬相一（1995-），男，湖北黃岡人，學(xué)歷：本科。