基于單片機的智能小車行駛控制方案設計

田聰 蘇暢

（黑龍江工業學院 158100)

基于單片機的智能小車行駛控制方案設計

田聰 蘇暢

（黑龍江工業學院 158100)

以STC89C52單片機作為控制核心，提出了智能小車行駛控制方案，完成了硬件系統的設計，實現了小車的紅外循跡和自動避障的功能。具有設計方案簡單、價格低廉、性能穩定、控制精度高等特點，具有較高的使用價值。

智能車；單片機；循跡；避障

1 系統的總體結構設計

智能小車行駛控制系統以單片機為控制核心，由單片機主控模塊、電機驅動模塊、紅外循跡模塊和避障模塊等幾部分構成。單片機主控模塊采用STC89C52單片機為控制核心，通過接口連接系統各個模塊，實時采集傳感器的數據，對各個模塊的信號分析處理，發出控制信號來控制小車的行駛動作，使得小車能自動識別路線，及時檢測到障礙物并自動躲避，實現了智能控制[1]。

2 循跡模塊設計

循跡是指小車在淺色的地面上按照黑色軌道線行進。循跡模塊采用紅外探測法，基本原理是當紅外線照射在不同顏色物體上時，產生的反射光線是不同的。小車運行時，紅外線發射器向地面不斷地發射紅外光，當遇到淺色地面時發生漫反射，紅外線接收器會接收反射光，傳感器輸出0。當紅外線遇到黑線時，紅外光會被黑線吸收，反射回的紅外光很少，不能使傳感器動作，所以傳感器輸出為1。單片機通過判斷傳感器的輸出端是0還是1，能區分出淺色路面和黑色軌道線。

單片機分析輸入的高低電平信號，形成相應的控制信號，傳送給電機驅動模塊。電機驅動模塊根據接收到的電壓信號，驅動電機，控制小車行駛，從而實現自動循跡功能。為了提高智能小車循跡的精度，分別在小車底盤左、中、右并行排列3個紅外傳感器，可以實現向左、向右、前進3個方向的控制。當中間的傳感器檢測到黑線，小車向前走。當小車向左偏離黑線，則右側的傳感器就會檢測到黑線，將信號傳至單片機，處理校正，控制智能小車向右轉；當小車向右偏離黑線，則左側的傳感器會檢測到黑線，將信號傳到單片機進行校正，小車向左偏轉，保證智能小車能夠沿著黑線正常行駛[2]。

3 避障模塊設計

在避障模塊中采用超聲波傳感器。超聲波測距原理是：超聲波發射后在傳播過程中遇到障礙物會反射回來，測量發射和接收之間的時間差，可計算出發射點到障礙物的實際距離。在車身前方安裝一個HC-SR04超聲波模塊，當小車感應到前方有障礙物，可在距離障礙物一定范圍內及時調整行駛動作。HC-SR04超聲波傳感器模塊的測距精度較高，內部包含超聲波發射器、超聲波接收器以及控制電路，具有四個外部接口，分別是：VCC端，+5 v供電，GND為接地線，TRIG為觸發控制信號輸入線，ECHO為回響信號輸出線。當ECHO端輸出高電平時，單片機開啟定時計數器，當輸出低電平時停止計時，通過程序讀取時間t。測量距離=（340*t）/2 m。

4 電機驅動模塊設計

智能小車采用直流減速電機作為主驅動力。直流減速電機的體積小，重量輕，轉動力矩大，電路簡單，可調速性能好，過載能力大，適合本設計。電機驅動模塊使用電機專用的雙H橋驅動芯片L298N，其驅動電流大，穩定性好，能同時驅動兩個直流電機。小車采用后輪驅動方式，后面兩個輪子是動力輪，上面裝有直流電機用來提供驅動力。前輪是萬向輪，可以支撐和平衡車體。通過調整兩個動力輪的轉動方向和轉速，可以的實現小車不同角度的轉彎和啟停控制。L298N芯片的4個輸入端IN1-IN4與單片機相連，輸入控制電瓶，控制電機的轉向；ENA、ENB是控制動力端，控制電機停轉；OUT1-OUT4分別接入電機。其中2個接口左輪控制電機，其余2個接口右輪控制電機。

5 結束語

以STC89C52單片機作為控制核心，采用紅外探測技術來實現循跡，使用超聲波傳感器實現自動避障，利用L298N芯片驅動電機，完成智能小車行駛控制方案設計，達到智能控制的目的。該行駛控制方案簡單低廉、性能穩定、通用性強，可廣泛應用于探測、救援、服務等方面等多個方面，具有較高的實用價值。

[1]王寶萍.玩具智能小車控制系統的設計與實現.電子科技大學,2009.

[2]張兆惠.基于微處理器的智能車控制系統開發與研究.大連理工大學,2008.

U462 獻標示碼： A

田聰（1981—），女，講師，碩士，研究方向為機電一體化技術、電氣工程、實驗教學。

蘇暢（1977—），女，副教授，碩士，研究方向為計算機控制。