智能循跡避障滅火小車

陳迪

沈陽工學院

智能循跡避障滅火小車

陳迪

沈陽工學院

本文通過對智能小車的研究和分析，設計了一個智能循跡避障滅火小車，該小車主要研究單片機如何控制小車自動循跡、避障、滅火，詳細的闡述了STC89C52的各個管腳功能的實現，利用了STC89C52芯片的強大功能，使小車在無人操控的情況下按照程序進行自動尋跡避障，感應火源做出滅火動作等功能外加一個火焰傳感器，對火焰進行感應傳遞信號給芯片再由芯片做出發出信號由風扇做出滅火動作實現滅火功能。

單片機 傳感器 STC89C52單片機

循跡避障模塊傳感器為四路傳感器接線，P1接右邊避障傳感器，P2接右邊循跡傳感器，P3接左邊循跡傳感器，P4接左邊避障傳感器，其中，接收頭中的VCC、OUT、GND，用杜邦線對應接好，不能接反或者接錯，否則將會燒壞傳感器模塊，調試傳感器時只需要調節核心板上的W1，W2，W3，W4電位器就可以控制各路傳感器的距離位置了，在調節電位器的同時觀察外掛的四個二極管?？梢詸z測火焰或波長在760納米～1100納米范圍內的光源范圍內的光源探測角度60度左右，對火焰光譜特別靈敏靈敏度可調，性能穩定工作電壓5V，數字量模擬量雙輸出。滅火小車必備部件，輸出相應的信號。光電開關有三根引出線，棕色接電源正極，藍色接電源負極，黑色作為信號輸出端，送給單片機，是單片機做出相應的判斷，從而控制小車做出正確的動作。風扇的控制使用三極管和接地電阻來實現，當檢測到火焰以后，單片機的P1.7口送出低電平，使得電風扇的一路開關閉合，風扇開始旋轉，1、2兩引腳接風扇的兩端，當檢測到了火焰時，PD0輸出低點平，三極管導通，此時電磁級電器的開關打到另外的端口，風扇開始旋轉。芯片L293D的EN1，EN2為電機T1T2的兩個始能端，IN1與OUT1，IN2與OUT2，IN3與OUT3，IN4與OUT4組成了一個H橋電路用來控制電機的正反轉使小車行駛。

芯片是STC公司生產的一種低功耗的，高性能的CMOS8位微控制器，其主要特性為8K字節程序存儲空間，512字節數據存儲空間，內帶4K字節EEPROM存儲空間，可直接使用串口下載等，工作電壓為5.5V到3.3V之間通用I/O口有32個，外部中斷4路，PDIP封裝，工作溫度范圍-40攝氏度到85攝氏度（工業級）0攝氏度到75攝氏度（商業級）。本次設計采用了Keil μ Vision4開發環境，主要采用的是紅外循跡原理，黑色賽道會根據小車的運行情況唄某一探頭所檢測到，則兩個探頭分為2種情況對小車進行轉向控制，若沒有被任何一個探頭檢測到，則繼續直行。避障原理與循跡原理十分相似，就是將原來探測底部的黑線變成了探測前方是否有障礙物，然后針對探測結果進行判斷。小車的滅火模塊是小車先進入初始化階段然后火焰傳感器進行判斷距離是否小于10cm，如果不小于10厘米則判斷哪個方向會有火焰，中間有則直行，左邊有將向左轉，右邊有則向右轉，三個方向都沒有則向左轉，如果距離小于10厘米也將進行判斷，如果左邊有大左轉右邊有大右轉三個方向有沒有大左轉，中間有則停車打開風扇進行滅火，在進行判斷中間是否有火焰，無火焰則滅火成功，有火焰則繼續滅火直至滅火成功。小車進行左轉尋找下一個火源重復以上過程，直至任務結束。

先調試5V穩壓電源，用電壓表連接GND，VCC之間電壓電壓為4.98～5.01V，在正常范圍，檢查芯片的各個管腳是否有短接或者漏焊的，以防通電之后芯片被燒壞，系統采用的晶振也需要精確測量滿足模塊所需即可進行下一模塊的測試。循跡和測距的調試選擇外掛發光二極管，觀察其對黑線或障礙物的靈敏度。當4路紅外傳感器探測到黑線或障礙物時，發光二極管發亮，由此可通過多次嘗試對傳感器的探測距離進行測試，盡量讓傳感器的探測距離更遠。小車的滅火模塊是硬件中比較復雜的模塊，首先應先檢測火焰傳感器的靈敏度與探測距離，調整好距離及延遲后再對滅火風扇的電機進行測試，最后在講兩個小模塊組合起來測試滅火模塊是否成功滅火，當火焰傳感器檢測到火焰時小車停下進行滅火動作則視為滅火成功。

通過最后的軟件硬件調試的模擬調試，本系統能實現沿預設軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動檢測預先設好的軌道，實現直道和弧形軌道的前進。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預設軌道上來。當小車探測到前進前方的障礙物時，可以自動調整，躲避障礙物，從無障礙區通過。從實際運行的情況來看小車在執行循跡的時候一旦車速過快有可能會沖出軌道，需要仔細調試不斷修改小車前進速度。小車在避障的時候的速度也需要注意，更重要的是需要對小車避障傳感器的感應距離進行相應調節。

史秀男（通訊作者），1987年1月29日生，女，漢，沈陽人，沈陽工學院講師，碩士，主要研究通信系統及下一代網絡。