田聰 蘇暢

（黑龍江工業(yè)學(xué)院 158100)

基于單片機(jī)的智能小車行駛控制方案設(shè)計

田聰 蘇暢

（黑龍江工業(yè)學(xué)院 158100)

以STC89C52單片機(jī)作為控制核心，提出了智能小車行駛控制方案，完成了硬件系統(tǒng)的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了小車的紅外循跡和自動避障的功能。具有設(shè)計方案簡單、價格低廉、性能穩(wěn)定、控制精度高等特點(diǎn)，具有較高的使用價值。

智能車；單片機(jī)；循跡；避障

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能小車行駛控制系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，由單片機(jī)主控模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊和避障模塊等幾部分構(gòu)成。單片機(jī)主控模塊采用STC89C52單片機(jī)為控制核心，通過接口連接系統(tǒng)各個模塊，實(shí)時采集傳感器的數(shù)據(jù)，對各個模塊的信號分析處理，發(fā)出控制信號來控制小車的行駛動作，使得小車能自動識別路線，及時檢測到障礙物并自動躲避，實(shí)現(xiàn)了智能控制[1]。

2 循跡模塊設(shè)計

循跡是指小車在淺色的地面上按照黑色軌道線行進(jìn)。循跡模塊采用紅外探測法，基本原理是當(dāng)紅外線照射在不同顏色物體上時，產(chǎn)生的反射光線是不同的。小車運(yùn)行時，紅外線發(fā)射器向地面不斷地發(fā)射紅外光，當(dāng)遇到淺色地面時發(fā)生漫反射，紅外線接收器會接收反射光，傳感器輸出0。當(dāng)紅外線遇到黑線時，紅外光會被黑線吸收，反射回的紅外光很少，不能使傳感器動作，所以傳感器輸出為1。單片機(jī)通過判斷傳感器的輸出端是0還是1，能區(qū)分出淺色路面和黑色軌道線。

單片機(jī)分析輸入的高低電平信號，形成相應(yīng)的控制信號，傳送給電機(jī)驅(qū)動模塊。電機(jī)驅(qū)動模塊根據(jù)接收到的電壓信號，驅(qū)動電機(jī)，控制小車行駛，從而實(shí)現(xiàn)自動循跡功能。為了提高智能小車循跡的精度，分別在小車底盤左、中、右并行排列3個紅外傳感器，可以實(shí)現(xiàn)向左、向右、前進(jìn)3個方向的控制。當(dāng)中間的傳感器檢測到黑線，小車向前走。當(dāng)小車向左偏離黑線，則右側(cè)的傳感器就會檢測到黑線，將信號傳至單片機(jī)，處理校正，控制智能小車向右轉(zhuǎn)；當(dāng)小車向右偏離黑線，則左側(cè)的傳感器會檢測到黑線，將信號傳到單片機(jī)進(jìn)行校正，小車向左偏轉(zhuǎn)，保證智能小車能夠沿著黑線正常行駛[2]。

3 避障模塊設(shè)計

在避障模塊中采用超聲波傳感器。超聲波測距原理是：超聲波發(fā)射后在傳播過程中遇到障礙物會反射回來，測量發(fā)射和接收之間的時間差，可計算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。在車身前方安裝一個HC-SR04超聲波模塊，當(dāng)小車感應(yīng)到前方有障礙物，可在距離障礙物一定范圍內(nèi)及時調(diào)整行駛動作。HC-SR04超聲波傳感器模塊的測距精度較高，內(nèi)部包含超聲波發(fā)射器、超聲波接收器以及控制電路，具有四個外部接口，分別是：VCC端，+5 v供電，GND為接地線，TRIG為觸發(fā)控制信號輸入線，ECHO為回響信號輸出線。當(dāng)ECHO端輸出高電平時，單片機(jī)開啟定時計數(shù)器，當(dāng)輸出低電平時停止計時，通過程序讀取時間t。測量距離=（340*t）/2 m。

4 電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計

智能小車采用直流減速電機(jī)作為主驅(qū)動力。直流減速電機(jī)的體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動力矩大，電路簡單，可調(diào)速性能好，過載能力大，適合本設(shè)計。電機(jī)驅(qū)動模塊使用電機(jī)專用的雙H橋驅(qū)動芯片L298N，其驅(qū)動電流大，穩(wěn)定性好，能同時驅(qū)動兩個直流電機(jī)。小車采用后輪驅(qū)動方式，后面兩個輪子是動力輪，上面裝有直流電機(jī)用來提供驅(qū)動力。前輪是萬向輪，可以支撐和平衡車體。通過調(diào)整兩個動力輪的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，可以的實(shí)現(xiàn)小車不同角度的轉(zhuǎn)彎和啟?？刂?。L298N芯片的4個輸入端IN1-IN4與單片機(jī)相連，輸入控制電瓶，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向；ENA、ENB是控制動力端，控制電機(jī)停轉(zhuǎn)；OUT1-OUT4分別接入電機(jī)。其中2個接口左輪控制電機(jī)，其余2個接口右輪控制電機(jī)。

5 結(jié)束語

以STC89C52單片機(jī)作為控制核心，采用紅外探測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)循跡，使用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)自動避障，利用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，完成智能小車行駛控制方案設(shè)計，達(dá)到智能控制的目的。該行駛控制方案簡單低廉、性能穩(wěn)定、通用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于探測、救援、服務(wù)等方面等多個方面，具有較高的實(shí)用價值。

[1]王寶萍.玩具智能小車控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).電子科技大學(xué),2009.

[2]張兆惠.基于微處理器的智能車控制系統(tǒng)開發(fā)與研究.大連理工大學(xué),2008.

U462 獻(xiàn)標(biāo)示碼： A

田聰（1981—），女，講師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)、電氣工程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

蘇暢（1977—），女，副教授，碩士，研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)控制。