智能公交小車系統的設計

宋汝洋

摘要

近年來，科學技術的不斷進步以及信息技術的飛速發展促使自動化、智能化技術愈發普及，并被廣泛運用到了生產自動化、交通運輸等領域中去，其中，智能公交小車作為一種集制作成本低、電路結構簡單、易于調試等優勢于一身、只需借助編程手段便可以完成特定任務的小型化機器人，備受人們的青睞。本次設計基于STC89C52單片機，就智能公交小車的軟件、硬件系統的設計加以分析。

【關鍵詞】智能公交小車 單片機 紅外光電傳感器

1 系統整體設計方案

本設計采用STC89C52RC單片機作為智能公交小車的核心控制單元，借助紅外光電傳感器，檢測地面的黑色軌跡，以期促進智能公交小車自動循跡功能的實現。與此同時，通過超聲波對小車與障礙物之間的距離進行測量，并憑借對距離的判斷，最終達到避障目的。當超聲波感應到小車運行道路前方有障礙物存在時，小車會自動放慢前行速度；當超聲波感應到小車前方的障礙物距離小車較近時，小車會自動停止運行，直到超聲波感應到前方障礙物被移除，才恢復到正常運轉狀態；當小車運行到某一固定點，并接收到該站點所發出的紅外信號時，小車會停止繼續前行。

2 硬件設計

2.1 電源設計

鑒于本次所設計的這款智能公交小車屬于移動設備，在電源部分不能使用交流電為小車提供電源，因而本次設計使用LM7805芯片提供電源，電路內部有過電流保護、過載保護以及過熱保護電路，完全可以為小車主控電路提供電力要求。LM7805芯片的三個引腳，根據芯片的標注（電位由高到低）可知，最左邊的引腳是電路的高電位，也即傳輸數據的輸入端，中間的引腳是連地的GND端，最右邊的引腳為電路的低電位，即傳輸數據的輸出端。一般情況下，LM7805芯片可供應5V左右的電壓，在散熱達到一定程度的情況下，還能夠提供5V左右的輸出電壓，誤差值通常在±0.2V左右。

2.2 電機驅動電路

為促使智能公交小車的輪子能夠在前進、后退、轉彎等方面實現正常運轉，本次設計主要以L298芯片為驅動模塊，使用的是前面兩個驅動輪，后面一個從動輪，這樣設計可以使小車的運行更加流暢，而且當小車在遇到障礙物轉彎的時候能夠更快的實現轉彎功能。

電機驅動電路圖，如圖1所示。

2.3 紅外傳感器設計

在本次系統的設計過程中，STC89C52單片機控制著整個紅外傳感器模塊，只要模塊運行，微控制器的I/O口便會發出控制信號，并產生一個正弦波，然后驅動發射部分產生多個脈沖信號。而一旦這些脈沖信號檢測到小車道路前方有障礙物存在，那么所檢測到的數據便會被反射傳輸給微控制器，并經過接收模塊將這些信號放大，從而做出相應的指令。根據條件有不同的分類，本次設計則利用的是光電效應的，也就是根據物體材質對紅外線不同的輻射能力進行對小車前方障礙物的規避。

3 系統軟件設計

3.1 主程序設計

本次設計的主程序流程圖如圖2所示。當為小車插上電源后，啟動初始化子程序，待程序進入初始化狀態后，就小車的動態標識位數值加以判斷，假設Flag的值為0，則繼續進行小車動態標識位的掃描；若所掃描到的Flag數值為1，則可對小車的狀態信息加以調用，并在此基礎上通過掃描子程序，得出狀態標志值，再通過調用改變小車狀態子程序，將掃描小車狀態得到的標志值作為改變小車狀態子程序的實參，執行改變小車狀態子程序，運行完成后，回到循環開始，重新執行以上操作，直至系統斷電位為止。

3.2 掃描程序設計

通過借助五個光電感應器，就小車的運行軌道進行循跡。小車的具體結構圖如圖3所示。

3.3 電機控制程序設計

為能夠實時改變小車狀態，本次設計主要采用兩個電機。鑒于單片口較低的輸出電流尚不能完成對電機的直接驅動轉動，因而本次設計即以L298芯片為驅動模塊，使用前面兩個驅動輪，后面一個從動輪，來驅動電機轉動。

4 結束語

本文通過對智能公交小車的軟硬件系統的研究發現，借助單片機，能夠實現對智能公交小車內部程序的控制，并可以結合已輸入程度，就小車行駛方向及速度等加以調整。在當今這個交通運輸日益發達的時代，通過設計智能公交小車，不僅使汽車在面對各種問題和地形，都可以自動改變行駛狀態，如遇到懸崖會自行倒退，遇到前方有汽車或障礙物阻擋時可以自動改變方向，而且對于汽車行駛的安全性的提高也大有裨益。

參考文獻

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