李文龍+孫偉峰

摘 要：隨著全球進入信息化，科技化。智能循跡小車，作為科技創(chuàng)新中比較入門級的一個作品，由于其原理較為簡單，實現(xiàn)起來不是特別困難，常常作為高校中比賽或練習的一種形式，它可以利用前端的四個紅外裝置對地面的黑色膠帶進行識別，將信息傳回Arduino進行分析后，將不同大小的電流輸送給電機驅(qū)動，實現(xiàn)直行或者差速轉(zhuǎn)彎，從而實現(xiàn)智能循跡。本文通過對基于Arduino的智能循跡小車設(shè)計制作以及技術(shù)原理進行分析，并探討其在實際生活中的應用。

關(guān)鍵詞：智能循跡；Arduino；紅外模塊

1 循跡小車模塊介紹

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件和軟件。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進制文件，燒錄進微控制器。

L298N電機驅(qū)動模塊，它是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機。

四路紅外循跡模塊，此模塊是為智能小車提供一種紅外線探測系統(tǒng)的解決方案。該傳感器模塊對環(huán)境光線適應能力強，其具有幾對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，同時信號輸出接口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號），可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍2～60cm，工作電壓為3.3V-5V。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)，廣泛應用于機器人避障、避障小車、等眾多場合。

2 硬件實現(xiàn)原理

四路紅外智能循跡小車設(shè)計主要利用小車前端的四個紅外發(fā)射和接收裝置來進行對地面上的黑膠帶進行分析，將黑膠帶的位置信息送給Arduino，Arduino將不同大小的電流輸送給電機驅(qū)動，實現(xiàn)直行或者差速轉(zhuǎn)彎，從而實現(xiàn)智能循跡。圖1為智能循跡小車的原理框圖。

四路紅外循跡模塊主要由四對紅外探測傳感器構(gòu)成，它們構(gòu)成了循跡小車的“眼睛”。每對紅外傳感器由一個紅外線發(fā)射管和紅外線接收管組成。紅外線發(fā)射管用來發(fā)射紅外光，紅外線接收管用來檢測紅外光，當檢測到紅外光時，相應的位就會呈現(xiàn)低電平，地面上的黑膠帶不反射紅外線發(fā)射管發(fā)射的紅外線，使相應的紅外線接收管呈現(xiàn)高電平。當小車在延著黑膠帶構(gòu)成的賽道行駛時，若遇到拐彎，會使不同的紅外線接收管依次呈現(xiàn)高電平，根據(jù)不同紅外接收管的高低電平變化，可以推斷出軌道的變化情況，從而編寫合適的程序來使小車循跡。Arduino中用來存放控制小車循跡的程序，它是循跡小車的“大腦”。它接收四路紅外發(fā)射器的信號，根據(jù)程序?qū)π≤嚨倪\行狀態(tài)做出判斷，給出不同大小的電流控制小車兩邊電機的轉(zhuǎn)速。

3 軟件實現(xiàn)

小車的軟件設(shè)計關(guān)系到循跡小車是否能夠正常循跡，因此它是循跡小車設(shè)計十分重要的組成部分，好的程序能使小車的前進的速度更快，轉(zhuǎn)彎角度更加合理，良好設(shè)計的程序可以提高軟件的執(zhí)行效率。Arduino的程序編寫采用Processing語言的開發(fā)環(huán)境，所用到的語句簡單易學，適合初學者進行入門掌握。

部分程序如下：

starttime=millis（）；

do {

TEST（）；

if （D1==1）

{

FORW（50）；

goto start；

}

stoptime=millis（）；

looptime=stoptime-starttime；

}

while（looptime<45）；

BACK（25）；

STOP（50）；

do {

TEST（）；

crcL（0，115）；

}

while（MIX！=100）；

crcR（45，115）；

STOP（100）；

break；

void TEST（）

{ MIX=digitalRead（D4）*1000+digitalRead（D3）*100

+digitalRead（D2）*10+digitalRead（D1）；

}

參考文獻

[1]趙建偉，班鈺，王義，等.基于Arduino的智能小車的控制系統(tǒng)設(shè)計[J].兵工自動化，2015年第34卷

[2]陳開軍.基于Arduino技術(shù)的智能小車設(shè)計[J].科技創(chuàng)新，2014年第34期

[3]Massimo Banzi著.于新龍 郭浩赟.譯[M].愛上Arduino，人民郵電出版社

[4]孫寧，向琴，張勇.智能循跡小車的設(shè)計[J].科技風，2014年第18期

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