基于單片機的智能循跡小車

程叢叢++田為民++秦雷

摘 要：本文研究的是智能循跡小車。該設計利用STC89C52單片機控制小車的四個電機的轉動方向與速度，采用檢測黑線的方法來控制智能小車的行走軌跡，使用了兩個紅外對管來檢測黑線，同時用超聲波傳感器檢測小車周圍的障礙物。最終實現小車的自動循跡與避障功能。

關鍵詞：STC89C52單片機；超聲波；紅外傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.002

1 引言

隨著汽車工業的快速發展，關于智能車的研究越來越受人關注，該設計可以 應用于考古，機器人，醫療器械等許多方面，現實意義很強。通過利用STC89C52單片機的內部資源與程序的相結合，通過L298N驅動來控制小車的轉動方式，利用超聲波模塊設計小車的避障功能，最終使下車可以在不同路段安全平穩的行駛，不需要人為的去控制方向，達到無人監控的安全行駛效果。

2 基于智能循跡小車的總體設計方案

①項目是由STC89C52單片機最小系統板做為主控板，包括電源模塊、電機驅動模塊、超聲波模塊、紅外傳感器模塊。

②通過超聲波模塊來感知前面的障礙物，當測得的距離值小于或者等于設定的距離值時，小車就會自動轉向或者后退，來躲避障礙物，以此來達到避障的效果。

③紅外傳感器模塊是小車必不可少的部分，使小車沿著指定的軌道方向前進，通過鋪設不同的軌道，小車可以通過軌道的變化按不同的方案行駛。

3 硬件電路設計

硬件電路分為：電源模塊、單片機最小系統模塊、L298N電機驅動模塊、紅外感應模塊、超聲波模塊。

3.1 電源模塊

首先我們利用穩壓電源供電，穩壓電源供電穩定方便調試，但是穩壓電源體積大，只適合調試階段的使用。

但是相對于穩壓電源而言，干電池的體積較小，電壓穩定，方便小車移動，所以我們采用兩節18650電池來供電，然而單片機系統需要的是5V電源，所以我們要對電源進行降壓處理，通過LM7805電源芯片穩成系統需要的5V電源。以下是設計的硬件圖。

3.2 單片機最小系統模塊

本系統采用STC89C52單片機作為中央處理器。他的主要任務是在小車行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數據，將得到的數據進行處理后，來控制小車的行走。

3.3 L298N電機驅動模塊

電機驅動模塊的主要功能是驅動小車輪子的轉動，對電機驅動系統具有高轉矩重量比、寬調速范圍、高可靠性等要求。通過單片機的I/O口輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉、停止操作的控制。

3.4 紅外感應模塊

在本模塊中我們采用TCRT5000 紅外反射式光電傳感器，TCRT5000 具有一個紅外發射管和一個紅外接收管，當發射管的紅外信號反射被接收管接收后，接收管的電阻會發生變化，電阻的變化取決于接收管所接收的紅外信號強度，常表現在反射面的顏色和反射面接收管的距離兩方面。

3.5 超聲波模塊

超聲波模塊是主要通過信號的反射來計算距離，通過軟件編程設置最小距離來實現小車的自動避障功能。

4 軟件流程

5 總結

本文針對四輪小車的設計，對其結構、原理、軟件設計、以及實現的功能進行了詳細的介紹。此設計主要圍繞自動循跡和避障這兩個功能展開。循跡主要通過紅外對燈對黑線的識別進行安全行駛，避障主要是通過超聲波測距的設計實現小車對障礙物的避讓。希望在今后的學習中，能夠學到更多。

參考文獻：

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[4]李金平，沈明山.電子系統設計[M].北京：電子工業出版社，2007.

項目經費：省級大學生創新創業項目；基于單片機的智能循跡小車（編號：201610379129）

作者簡介：程叢叢（1995-），男，安徽懷寧人，學生，研究方向：單片機控制。