成樂(lè)凱 張 鵬 瞿 丹 劉振興 張 明

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定 071001

近年來(lái)，智能小車(chē)已成為車(chē)輛工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)，出現(xiàn)在各個(gè)高校的比賽、競(jìng)賽中。絕大多數(shù)的小車(chē)都是采用紅外傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)循跡，但是這類(lèi)的循跡方法只能在有光照的前提下實(shí)現(xiàn)。因此本文設(shè)計(jì)了一種電磁循跡式智能分揀小車(chē)。該小車(chē)依照提前鋪設(shè)好的電磁軌道，利用電磁傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)循跡功能，規(guī)避了外界環(huán)境對(duì)小車(chē)行走路線的干擾，使機(jī)器人在白天、黑夜都可以進(jìn)行工作。

1 裝置介紹

1.1 硬件部分

1.1.1 STC12C5A60S2單片機(jī)

STC12C5A60S2單片機(jī)是一個(gè)單時(shí)鐘高速的單片機(jī)，屬于8051系列單片機(jī)，不但和stc89c51的引腳完全一致，而且還具有更高容量的存儲(chǔ)器。與其他的51系列單片機(jī)相比有許多優(yōu)點(diǎn)：

（1）相同的晶振情況下，速度是一般51的8～12倍；

（2）配置了8路10位AD；

（3）比其他的多了兩個(gè)定時(shí)器，帶PWM輸出功能；

（4）具有EEPROM；

（5）有1K的內(nèi)部擴(kuò)展RAM；

（6）多了一個(gè)串口；

（7）中斷優(yōu)先級(jí)可以定義四種狀態(tài)。

1.1.2 電磁傳感器

電磁傳感器是把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種傳感器，又稱(chēng)電磁感應(yīng)式或電動(dòng)力式傳感器。主要是針對(duì)測(cè)速齒輪而設(shè)計(jì)的發(fā)電型傳感器，將被測(cè)量在導(dǎo)體中感生的磁通量變化，轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)變化。

1.1.3 顏色識(shí)別傳感器

GY-31 TCS3200可以將物體的表面顏色轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或頻率輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能分揀。

1.2 軟件部分

ADC轉(zhuǎn)換模塊

void InitADC() //初始化AD函數(shù)

{

P1ASF=0X06; // 1110 0111 //定義為AD轉(zhuǎn)換的IO口

ADC_RES=0;

ADC_CONTR=0xe8;

Delay(2);

}

void GetADCResult(BYTE ch) //讀取AD的函數(shù)

{

ADC_CONTR &=！ADC_FALG;

for(ch=0;ch＜2;ch++){

switch(ch)

{

case 0: ADC_CONTR=0xe9; //定義P1.1為AD轉(zhuǎn)換 1110 1001

式中，S（r）是噪聲源的分布強(qiáng)度，F(xiàn)（ω）是功率譜。假設(shè)所有噪聲源都具有共性，那么通過(guò)以上討論可得出：

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(！(ADC_CONTR&ADC_FALG));

ADC_CONTR&=～ADC_FALG; //清除falg位

cg1=ADC_RES; //把傳到P1.1口的AD值（二進(jìn)制）賦值給cg1

break;

case 1: ADC_CONTR=0xea; //定義P1.2口為AD轉(zhuǎn)換 1110 1010

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(！(ADC_CONTR&ADC_FALG));

ADC_CONTR&=～ADC_FALG;

cg2=ADC_RES; //把傳到P1.2口的AD值（二進(jìn)制）賦值給cg2

break;

default: break;

}

2 系統(tǒng)框圖（圖1）

圖1 硬件連接

3 程序流程圖（圖2）

圖2 程序流程圖

4 工作過(guò)程

路徑中央的導(dǎo)線通有正弦規(guī)律變化的電流，由比奧-薩伐爾定律可知，變化的電場(chǎng)激發(fā)變化的磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)和電場(chǎng)的變化規(guī)律一致。對(duì)于通有穩(wěn)恒電流I長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，在小車(chē)前方安裝有對(duì)稱(chēng)的電磁傳感器，當(dāng)小車(chē)自動(dòng)行駛過(guò)程中偏離通中心線，前方的電磁傳感器會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在理想情況下，通電導(dǎo)線正好穿過(guò)小車(chē)的中心軸，則兩邊電磁傳感器產(chǎn)生大小相等、方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其差值為零。如果小車(chē)在行駛過(guò)程中偏移了方向，兩邊的電磁傳感器會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)差值，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將電動(dòng)勢(shì)差值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)進(jìn)行處理[2]，從而控制舵機(jī)給出轉(zhuǎn)角調(diào)整其行駛方向。當(dāng)遇到指定物體時(shí)，紅外傳感器發(fā)出指示，顏色傳感器開(kāi)始識(shí)別，控制機(jī)械臂抓取物體實(shí)現(xiàn)分揀。

5 結(jié)語(yǔ)

本裝置采用了基于電磁傳感器式的循跡方式，解決了無(wú)法在無(wú)光照的情況下的工作的問(wèn)題。應(yīng)用了STC12C5A60S2單片機(jī)，相比于51單片機(jī)而言，多了AD轉(zhuǎn)換模塊，反應(yīng)更迅速、更靈敏、反應(yīng)能力更強(qiáng)。不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、操作簡(jiǎn)單、效率較高、成本較低等特點(diǎn)，還加入了避障功能，因此還具備安全穩(wěn)定的特點(diǎn)。實(shí)用性很高。