無人駕駛車

周卓+朱秀軍+蘭旭婷

摘 要：利用紅外避障傳感器檢測障礙物，為并以STC89C52單片機控制芯片控制小汽車的速度及轉向，從而實現自動避障的功能。其中小車驅動由L298N驅動電路完成，速度由單片機輸出的PWM控制。

關鍵詞：智能小車 STC89C52單片機 L298N 紅外避障傳感器

由西北民族大學電氣工程學院"雙E"項目資助（項目編號：20161829 ）

一、緒論

立足經濟科技高速發展的時代，高效率的工作、生活是大家共同追求的。自1956年人工智能誕生起，幾十年的發展讓其有了許多的進步，并廣泛用于機器 視覺，專家系統，智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設計，智能控制，機器人學等各大領域，并且與人類生活聯系越來越緊密。甚至連烤面包機也即將加入人工智能革命。你可以將一個面包放進去，用智能手機拍張照片，手機將把所有需要的信息傳送給烤面包機，指導它如何將面包烤得恰到好處。從某些方面說，人工智能幾乎無處不在，從控制數碼相機的光圈和快門速度的智能感應器，到干衣機中的溫度和濕度探測器，再到汽車中的自動泊車功能。更復雜的應用還在源源不斷地走出實驗室。

今天我們為什么要做一個紅外避障車呢？經調查發現，在進行隧道及管道檢測時95%以上都會選擇人工，很少會用到機械類來進行檢測。但是使用無人駕駛車代替人工來進行檢測，就可以輕而易舉地降低危險度，還能節約大量時間和資金投入。對一些運輸企業來說，紅外避障車加以改進就是一臺很好的運輸設備，它能給整個社會的運輸業帶來的便利不容忽視。

二、方案設計

紅外避障車能夠將信號采集，信號處理，命令執行，避障功能集為一體，使整個系統的穩定性達到了比較高的水平。

實施目標：

1.手動模式：通過藍牙模塊進行通信，遙控操作實現小汽車的前進、后退、左轉、右轉；

2.自動模式：實現小汽車的自動檢測障礙物，進行避障；

（一）避障模塊

小車避障原理是小車上電直走，當發現前方有障礙物的時候轉彎繼續前進，如此往復。在該模塊中利用了簡單、應用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。

紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質的特點。在小車行駛過程中不斷地向前方發射紅外光，當紅外距離傳感器沒有遇到障礙物時為關斷狀態；如果遇到障礙物則閉合。（電路圖如圖1）

市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用常用的2～80cm可調距離的避障傳感器（如圖2）

（二）主控系統

選定了STC89C52單片機作為本設計的主控裝置，51系列單片機具有功能強大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達8K，對于本設計也綽綽有余，更可貴的是STC89C52單片機價格非常低廉。

（三）電機驅動模塊

選用L298N電機驅動板模塊，L298N是一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續工作電流為2A，額定功率25W。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制。具有驅動能力強，發熱量低，抗干擾能力強的特點。

三、硬件設計

（一）信號檢測模塊

信號檢測模塊采用紅外距離傳感器，該傳感器為距離可調傳感器（可調范圍2～80cm），可以精確的調整避障距離范圍。藍牙轉串口模塊可以輕松實現串口數據無線透傳。

（二）總體設計

將紅外避障分別裝在車體前方的左中右三側。當車身左側的傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制右輪電機反轉，車向右偏轉；當車身右側傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制左輪電機反轉，車向左偏轉；當車身中間的傳感器檢測到障礙物時，主控芯片控制左右輪電機同時反轉，再進行左轉或右轉，躲避障礙物。

四、軟件設計

（一）總體結構框圖

五、安裝和調試

采用螺絲將紅外避障傳感器及電機等安裝組合成車體。通過改變紅外避障傳感器可調電位器的大小來改變感應距離，通過改變延時程序來改變速度的大小。

結束語：

整個系統的設計以單片機為核心，利用了紅外避障傳感器，藍牙串口無線透傳模塊將軟件和硬件相結合。本系統能實現如下功能：自動躲避障礙物，并繼續前進。從運行情況來看避障效果比較好，但小車偶爾遇到死角，我認為是由于紅外距離傳感器的數量太少了。我相信條件允許下我肯定能解決這一問題。

通過本次設計我掌握了很多以前不熟練的東西，認識了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進了一步。也認識到很多的不足。

參考文獻：

[1]郭天祥.51單片機C語言教程 [M]. 北京：電子工業出版社

[2]李朝青.單片機原理及接口技術 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社