周卓+朱秀軍+蘭旭婷

摘 要：利用紅外避障傳感器檢測障礙物，為并以STC89C52單片機控制芯片控制小汽車的速度及轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)自動避障的功能。其中小車驅(qū)動由L298N驅(qū)動電路完成，速度由單片機輸出的PWM控制。

關(guān)鍵詞：智能小車 STC89C52單片機 L298N 紅外避障傳感器

由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院"雙E"項目資助（項目編號：20161829 ）

一、緒論

立足經(jīng)濟科技高速發(fā)展的時代，高效率的工作、生活是大家共同追求的。自1956年人工智能誕生起，幾十年的發(fā)展讓其有了許多的進步，并廣泛用于機器 視覺，專家系統(tǒng)，智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設(shè)計，智能控制，機器人學(xué)等各大領(lǐng)域，并且與人類生活聯(lián)系越來越緊密。甚至連烤面包機也即將加入人工智能革命。你可以將一個面包放進去，用智能手機拍張照片，手機將把所有需要的信息傳送給烤面包機，指導(dǎo)它如何將面包烤得恰到好處。從某些方面說，人工智能幾乎無處不在，從控制數(shù)碼相機的光圈和快門速度的智能感應(yīng)器，到干衣機中的溫度和濕度探測器，再到汽車中的自動泊車功能。更復(fù)雜的應(yīng)用還在源源不斷地走出實驗室。

今天我們?yōu)槭裁匆鲆粋€紅外避障車呢？經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在進行隧道及管道檢測時95%以上都會選擇人工，很少會用到機械類來進行檢測。但是使用無人駕駛車代替人工來進行檢測，就可以輕而易舉地降低危險度，還能節(jié)約大量時間和資金投入。對一些運輸企業(yè)來說，紅外避障車加以改進就是一臺很好的運輸設(shè)備，它能給整個社會的運輸業(yè)帶來的便利不容忽視。

二、方案設(shè)計

紅外避障車能夠?qū)⑿盘柌杉?，信號處理，命令?zhí)行，避障功能集為一體，使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性達到了比較高的水平。

實施目標(biāo)：

1.手動模式：通過藍(lán)牙模塊進行通信，遙控操作實現(xiàn)小汽車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)；

2.自動模式：實現(xiàn)小汽車的自動檢測障礙物，進行避障；

（一）避障模塊

小車避障原理是小車上電直走，當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方有障礙物的時候轉(zhuǎn)彎繼續(xù)前進，如此往復(fù)。在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。

紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向前方發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外距離傳感器沒有遇到障礙物時為關(guān)斷狀態(tài)；如果遇到障礙物則閉合。（電路圖如圖1）

市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用常用的2～80cm可調(diào)距離的避障傳感器（如圖2）

（二）主控系統(tǒng)

選定了STC89C52單片機作為本設(shè)計的主控裝置，51系列單片機具有功能強大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達8K，對于本設(shè)計也綽綽有余，更可貴的是STC89C52單片機價格非常低廉。

（三）電機驅(qū)動模塊

選用L298N電機驅(qū)動板模塊，L298N是一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A，額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制。具有驅(qū)動能力強，發(fā)熱量低，抗干擾能力強的特點。

三、硬件設(shè)計

（一）信號檢測模塊

信號檢測模塊采用紅外距離傳感器，該傳感器為距離可調(diào)傳感器（可調(diào)范圍2～80cm），可以精確的調(diào)整避障距離范圍。藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊可以輕松實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)無線透傳。

（二）總體設(shè)計

將紅外避障分別裝在車體前方的左中右三側(cè)。當(dāng)車身左側(cè)的傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制右輪電機反轉(zhuǎn)，車向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)車身右側(cè)傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制左輪電機反轉(zhuǎn)，車向左偏轉(zhuǎn)；當(dāng)車身中間的傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制左右輪電機同時反轉(zhuǎn)，再進行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，躲避障礙物。

四、軟件設(shè)計

（一）總體結(jié)構(gòu)框圖

五、安裝和調(diào)試

采用螺絲將紅外避障傳感器及電機等安裝組合成車體。通過改變紅外避障傳感器可調(diào)電位器的大小來改變感應(yīng)距離，通過改變延時程序來改變速度的大小。

結(jié)束語：

整個系統(tǒng)的設(shè)計以單片機為核心，利用了紅外避障傳感器，藍(lán)牙串口無線透傳模塊將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實現(xiàn)如下功能：自動躲避障礙物，并繼續(xù)前進。從運行情況來看避障效果比較好，但小車偶爾遇到死角，我認(rèn)為是由于紅外距離傳感器的數(shù)量太少了。我相信條件允許下我肯定能解決這一問題。

通過本次設(shè)計我掌握了很多以前不熟練的東西，認(rèn)識了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進了一步。也認(rèn)識到很多的不足。

參考文獻：

[1]郭天祥.51單片機C語言教程 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社

[2]李朝青.單片機原理及接口技術(shù) [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社