宋汝洋

摘要

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展促使自動(dòng)化、智能化技術(shù)愈發(fā)普及，并被廣泛運(yùn)用到了生產(chǎn)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域中去，其中，智能公交小車作為一種集制作成本低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)試等優(yōu)勢(shì)于一身、只需借助編程手段便可以完成特定任務(wù)的小型化機(jī)器人，備受人們的青睞。本次設(shè)計(jì)基于STC89C52單片機(jī)，就智能公交小車的軟件、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)加以分析。

【關(guān)鍵詞】智能公交小車 單片機(jī) 紅外光電傳感器

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)作為智能公交小車的核心控制單元，借助紅外光電傳感器，檢測(cè)地面的黑色軌跡，以期促進(jìn)智能公交小車自動(dòng)循跡功能的實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，通過(guò)超聲波對(duì)小車與障礙物之間的距離進(jìn)行測(cè)量，并憑借對(duì)距離的判斷，最終達(dá)到避障目的。當(dāng)超聲波感應(yīng)到小車運(yùn)行道路前方有障礙物存在時(shí)，小車會(huì)自動(dòng)放慢前行速度；當(dāng)超聲波感應(yīng)到小車前方的障礙物距離小車較近時(shí)，小車會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，直到超聲波感應(yīng)到前方障礙物被移除，才恢復(fù)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)小車運(yùn)行到某一固定點(diǎn)，并接收到該站點(diǎn)所發(fā)出的紅外信號(hào)時(shí)，小車會(huì)停止繼續(xù)前行。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源設(shè)計(jì)

鑒于本次所設(shè)計(jì)的這款智能公交小車屬于移動(dòng)設(shè)備，在電源部分不能使用交流電為小車提供電源，因而本次設(shè)計(jì)使用LM7805芯片提供電源，電路內(nèi)部有過(guò)電流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)以及過(guò)熱保護(hù)電路，完全可以為小車主控電路提供電力要求。LM7805芯片的三個(gè)引腳，根據(jù)芯片的標(biāo)注（電位由高到低）可知，最左邊的引腳是電路的高電位，也即傳輸數(shù)據(jù)的輸入端，中間的引腳是連地的GND端，最右邊的引腳為電路的低電位，即傳輸數(shù)據(jù)的輸出端。一般情況下，LM7805芯片可供應(yīng)5V左右的電壓，在散熱達(dá)到一定程度的情況下，還能夠提供5V左右的輸出電壓，誤差值通常在±0.2V左右。

2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

為促使智能公交小車的輪子能夠在前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等方面實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，本次設(shè)計(jì)主要以L298芯片為驅(qū)動(dòng)模塊，使用的是前面兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，后面一個(gè)從動(dòng)輪，這樣設(shè)計(jì)可以使小車的運(yùn)行更加流暢，而且當(dāng)小車在遇到障礙物轉(zhuǎn)彎的時(shí)候能夠更快的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖，如圖1所示。

2.3 紅外傳感器設(shè)計(jì)

在本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，STC89C52單片機(jī)控制著整個(gè)紅外傳感器模塊，只要模塊運(yùn)行，微控制器的I/O口便會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)正弦波，然后驅(qū)動(dòng)發(fā)射部分產(chǎn)生多個(gè)脈沖信號(hào)。而一旦這些脈沖信號(hào)檢測(cè)到小車道路前方有障礙物存在，那么所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)便會(huì)被反射傳輸給微控制器，并經(jīng)過(guò)接收模塊將這些信號(hào)放大，從而做出相應(yīng)的指令。根據(jù)條件有不同的分類，本次設(shè)計(jì)則利用的是光電效應(yīng)的，也就是根據(jù)物體材質(zhì)對(duì)紅外線不同的輻射能力進(jìn)行對(duì)小車前方障礙物的規(guī)避。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖2所示。當(dāng)為小車插上電源后，啟動(dòng)初始化子程序，待程序進(jìn)入初始化狀態(tài)后，就小車的動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)位數(shù)值加以判斷，假設(shè)Flag的值為0，則繼續(xù)進(jìn)行小車動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)位的掃描；若所掃描到的Flag數(shù)值為1，則可對(duì)小車的狀態(tài)信息加以調(diào)用，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)掃描子程序，得出狀態(tài)標(biāo)志值，再通過(guò)調(diào)用改變小車狀態(tài)子程序，將掃描小車狀態(tài)得到的標(biāo)志值作為改變小車狀態(tài)子程序的實(shí)參，執(zhí)行改變小車狀態(tài)子程序，運(yùn)行完成后，回到循環(huán)開(kāi)始，重新執(zhí)行以上操作，直至系統(tǒng)斷電位為止。

3.2 掃描程序設(shè)計(jì)

通過(guò)借助五個(gè)光電感應(yīng)器，就小車的運(yùn)行軌道進(jìn)行循跡。小車的具體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

3.3 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

為能夠?qū)崟r(shí)改變小車狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)主要采用兩個(gè)電機(jī)。鑒于單片口較低的輸出電流尚不能完成對(duì)電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而本次設(shè)計(jì)即以L298芯片為驅(qū)動(dòng)模塊，使用前面兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，后面一個(gè)從動(dòng)輪，來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)智能公交小車的軟硬件系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，借助單片機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能公交小車內(nèi)部程序的控制，并可以結(jié)合已輸入程度，就小車行駛方向及速度等加以調(diào)整。在當(dāng)今這個(gè)交通運(yùn)輸日益發(fā)達(dá)的時(shí)代，通過(guò)設(shè)計(jì)智能公交小車，不僅使汽車在面對(duì)各種問(wèn)題和地形，都可以自動(dòng)改變行駛狀態(tài)，如遇到懸崖會(huì)自行倒退，遇到前方有汽車或障礙物阻擋時(shí)可以自動(dòng)改變方向，而且對(duì)于汽車行駛的安全性的提高也大有裨益。

參考文獻(xiàn)

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