馬鐸　黨小娟　張慧

【摘 要】隨著我國經濟的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)也得到快速發(fā)展，各種車輛已經涌入各個行業(yè)和家庭。各種車輛數量的快速增加，也給道路交通帶來了巨大壓力。道路擁擠、汽車追尾、剮蹭等類似的交通事故頻繁發(fā)生，嚴重影響到人們的生活秩序和安全。如何杜絕或者減少此類交通肇事的出現，智能避障小車的設計與實現就顯得尤為重要。該設計利用超聲波傳感器測量距離，用STC89C51單片機作為小車的唯一控制芯片，用Proteus軟件進行仿真，用Keil C51進行代碼的編寫，實現了小車的近距離智能避障及自動停車等功能。

【關鍵詞】單片機；智能避障；超聲波

【中圖分類號】TP242 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0087-02

0 引言

自避障小車誕生以來，它在很多領域都有涉及，如機械、電子和交通。各種用電器都在向智能化轉變，已經滲透到我們日常生活的方方面面。在各種高端技術的驅使下，避障小車的各種部件已經數以萬計，要想使避障小車自己動起來，就要有類似于人類眼睛的傳感器感知周圍的環(huán)境。目前的傳感器，在計算機超快的計算速度配合下，也只能傻瓜式感知周圍的環(huán)境。一般的避障控制系統(tǒng)，屬于一種簡單的自動引導系統(tǒng)，使智能避障小車能夠自己判斷障礙物距自己的距離，在與設定值比較之后選擇較遠的距離朝其駛去。

在汶川大地震的抗震救災工作中，很多地方人都沒有辦法到達，這就要靠避障小車來完成。這就需要避障小車具備類似于人類思考問題的能力，避開各種障礙物，最終到達需要自己的地方。本次設計要完成的是智能避障小車。

1 小車的設計

1.1 硬件介紹

小車運行的控制方法多式多樣，本設計采用主流的微控制器——單片機，可以說單片機是小車的心臟和大腦，小車運行都依賴它的控制。本設計中主控采用我們耳熟能詳的STC89C51單片機，它主要負責對電機的控制和距離的測量。雖然這款單片機自身沒有脈沖寬度調制模塊，但可以通過編程產生脈沖寬度調制，這樣既能將資源發(fā)揮得淋漓盡致，還能很好地滿足使用需求。

利用單片機作為該系統(tǒng)的大腦，用其指揮行進中的小車，以實現智能避障功能。將系統(tǒng)剖開來看，其致命點在于實現小車的智能避障，而此時單片機的優(yōu)點就體現出來了，控制起來比較簡單，使用起來比較方便，操作起來比較敏捷。這樣一來，它就可以體現其可位尋址操作功能、充分發(fā)揮其資源豐富、控制功能強大、價格低廉等優(yōu)點，對智能避障小車的控制起到了不可替代的作用。

1.2 軟件介紹

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，到現如今為止已經有多個版本，它的功能十分強大，不僅可以用來仿真EDA，而且也可以自己創(chuàng)作原件，比如仿真單片機及外圍元件。Proteus的另一個強大之處在于它可以實現從原理布圖到PCB的設計，完美實現了從概念到產品的設計體系。

該設計采用的是Keil C51開發(fā)實現的。Keil C51是美國Keil Software出品的，主要用于51系列兼容單片機C語言軟件的開發(fā)。C語言和匯編語言作比較，優(yōu)勢非常明顯，用戶非常容易學懂。Keil軟件也有完整的環(huán)境，其中包括C語言的編譯環(huán)境、define、連接器、庫管理、仿真調試器等。用一個集成的環(huán)境把這些部分組合在了一起。

1.3 功能分析

本設計大體上可以分為以下幾個部分：單片機控制系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)、超聲波測距系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。它們之間的聯系如圖1所示。

超聲波用于測量小車和障礙物之間的距離，并通過數碼管顯示出來，單片機控制超聲波和電機模塊共同實現小車的智能避障。

1.3.1 驅動功能分析

在小車的4個輪子上安裝有直流電機，能夠驅動智能避障小車前進，使用芯片L293D讓直流電機轉起來，通過使用電平信號，通過信號的高低，把單片機的輸出信號傳給智能小車的電機驅動模塊，然后通過電機驅動模塊進一步驅動電機，最終實現對電機轉動的控制。該部分用STC89C51單片機來實現主要控制，以L293D電機驅動芯片為輔助，驅動智能避障小車直線行駛和轉彎。L293D四個引腳（OUT1、OUT2、OUT3、OUT4）可以分別接電機，完全驅動2個電機。剩下的2個En1和En2為使能端，可以通過電壓控制電機的轉速。

1.3.2 檢測功能分析

本設計中，當單片機輸出一個高電平，然后將該電平給超聲波電路中的穩(wěn)壓器時，穩(wěn)壓器將輸出電壓，并將該電壓提供給超聲信號的發(fā)射部分電路。此時，微處理器定時器T0，將以中斷方式產生脈沖序列，由軟件觸發(fā)一個超聲波信號。該震蕩信號，通過兩個10位二進制計數器，輸出一個100級分頻的信號，若該信號變高，則說明定時器T0中斷，然后通過鎖存器級反相器后，發(fā)射該超聲波信號。

1.4 單片機的選擇

本課題使用的是STC89C51系列單片機，用它作為該智能避障小車的控制模塊主要部分，通過STC89C51系列的單片機，應用相關程序來控制小車運動情況，進而實現對小車運動的自動化控制。常見的相關系列單片機最小系統(tǒng)如圖2所示。

2 小車的實現

超聲波智能避障小車如圖3所示。

3 結語

在完成小車的設計和實現后，對小車的整體進行了測試，以保證小車能夠正常運行。調試是不可缺少的步驟，在調試中，先擬出調試思路，按照調試思路嚴格測試。在調試中發(fā)現問題，解決問題，直至達到理想效果。

參 考 文 獻

[1]顧志華，戈惠梅，徐曉慧，等.基于多傳感器的智能小車避障系統(tǒng)設計[J].南京師范大學學報：工程技術版，2014，14（1）：12-17.

[2]李志宜，帥江華.尋跡和避障智能小車系統(tǒng)設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（36）：39.

[3]董胡，馬振中.基于單片機的智能玩具小車設計[J].微型電腦應用，2014，30（9）：14-16.

[責任編輯：鐘聲賢]