文/楊賢聰

1 光電循跡小車硬件結(jié)構(gòu)

循跡原理設(shè)計：使用三個紅外發(fā)射與接收對管，其中一只安置于設(shè)計的循跡軌道中，另外兩個分別位于中間光電管的兩側(cè)，若小車行駛脫離了循跡軌道，將會使得兩側(cè)的光電管中的一側(cè)檢測到黑線，由設(shè)計的程序做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動作，使之中間的紅外管重新檢測到黑線，此時恢復(fù)正常直線行駛。

光電循跡小車主要由STC89C52RC單片機、HJIR1循跡功能單元、L298N驅(qū)動模塊、電機兩個、對應(yīng)電源等構(gòu)成。

循跡模塊的原理為紅外探測法，具體為利用紅外線對不同顏色的物體產(chǎn)生不同的反射系數(shù)的原理。紅外管在運行中不停地向地表發(fā)生紅外線，由于小車行駛在白色的既定地面，當(dāng)其正對著地面之時，白色地面會產(chǎn)生漫反射，使光電接收管能有效接收到紅外信號，當(dāng)其正對著黑色循跡線時，紅外線則被黑線吸收而使得鄰近的光電接收管不能接收紅外信號，通過LM393比較器以采集高電位或低電位，如圖1所示。

對于電機的驅(qū)動電路，我們采用H橋式驅(qū)動電路，L298N模塊集成了所需要的H橋電路結(jié)構(gòu)，我們可以利用它來進行對電機的控制。單片機普遍具有PWM信號功能，利用PWM實現(xiàn)對L298N的信號控制，進而控制驅(qū)動電機。

具體的電機的驅(qū)動電路如圖2所示，我們使用的是一個L298N模塊對兩個主動輪的電機進行控制，通過交換電機的兩極電位以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，改變電平可以實現(xiàn)其啟動或停止，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

2 程序設(shè)計

光電循跡小車的控制核心為STC89C52RC單片機，通過對單片機進行C語言的編輯和燒寫，實現(xiàn)其邏輯控制功能。我們使用C語言和結(jié)構(gòu)化設(shè)計思路來完成。紅外管的具體邏輯為：光電接收管接收到紅外反射信號，與之對應(yīng)的發(fā)射管端口會形成高電位；反之當(dāng)光電接收管接收不到發(fā)出的紅外信號，即此時正對著黑色循跡軌線，與之對應(yīng)的發(fā)射管端口為低電位。總體程序設(shè)計示意圖如圖3所示。

循跡小車在芯片的控制之下能夠?qū)崿F(xiàn)電機控制功能：若使能端口enA為高電位，給芯片的管腳IN1給予低電位而IN2為高，此時控制電機為正向轉(zhuǎn)動。反之，IN1高電位IN2低電位，反向轉(zhuǎn)動；兩者同時為低電位，停止轉(zhuǎn)動工作。

3 結(jié)束語

光電循跡小車原理雖然簡單易懂，也很容易制造，且成本低廉，然而其卻是更為智能化與精確的自動駕駛小車的基礎(chǔ)技術(shù)與靈感來源，通過改進升級光電循跡小車的性能與智能程度，可以為未來的自動駕駛技術(shù)提供參考，并未來應(yīng)用于更為智能的智能家居設(shè)備或其他消費類電子產(chǎn)品。除此之外，光電循跡小車的設(shè)計靈感與理論基礎(chǔ)還可用于更多的方面，因此改進升級光電循跡小車具有更為深遠的意義與影響。

圖1：循跡傳感器原理圖

圖2：直流電機驅(qū)動電路

圖3：程序流程圖