電磁循跡式智能分揀小車

成樂凱 張 鵬 瞿 丹 劉振興 張 明

河北農業大學，河北保定 071001

近年來，智能小車已成為車輛工程領域的熱點，出現在各個高校的比賽、競賽中。絕大多數的小車都是采用紅外傳感器來實現循跡，但是這類的循跡方法只能在有光照的前提下實現。因此本文設計了一種電磁循跡式智能分揀小車。該小車依照提前鋪設好的電磁軌道，利用電磁傳感器進行數據采集，實現小車自動循跡功能，規避了外界環境對小車行走路線的干擾，使機器人在白天、黑夜都可以進行工作。

1 裝置介紹

1.1 硬件部分

1.1.1 STC12C5A60S2單片機

STC12C5A60S2單片機是一個單時鐘高速的單片機，屬于8051系列單片機，不但和stc89c51的引腳完全一致，而且還具有更高容量的存儲器。與其他的51系列單片機相比有許多優點：

（1）相同的晶振情況下，速度是一般51的8～12倍；

（2）配置了8路10位AD；

（3）比其他的多了兩個定時器，帶PWM輸出功能；

（4）具有EEPROM；

（5）有1K的內部擴展RAM；

（6）多了一個串口；

（7）中斷優先級可以定義四種狀態。

1.1.2 電磁傳感器

電磁傳感器是把被測物理量轉換為感應電動勢的一種傳感器，又稱電磁感應式或電動力式傳感器。主要是針對測速齒輪而設計的發電型傳感器，將被測量在導體中感生的磁通量變化，轉換成輸出信號變化。

1.1.3 顏色識別傳感器

GY-31 TCS3200可以將物體的表面顏色轉換成相應的電壓或頻率輸出，來實現對物體的識別，實現智能分揀。

1.2 軟件部分

ADC轉換模塊

void InitADC() //初始化AD函數

{

P1ASF=0X06; // 1110 0111 //定義為AD轉換的IO口

ADC_RES=0;

ADC_CONTR=0xe8;

Delay(2);

}

void GetADCResult(BYTE ch) //讀取AD的函數

{

ADC_CONTR &=！ADC_FALG;

for(ch=0;ch＜2;ch++){

switch(ch)

{

case 0: ADC_CONTR=0xe9; //定義P1.1為AD轉換 1110 1001

式中，S（r）是噪聲源的分布強度，F（ω）是功率譜。假設所有噪聲源都具有共性，那么通過以上討論可得出：

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(！(ADC_CONTR&ADC_FALG));

ADC_CONTR&=～ADC_FALG; //清除falg位

cg1=ADC_RES; //把傳到P1.1口的AD值（二進制）賦值給cg1

break;

case 1: ADC_CONTR=0xea; //定義P1.2口為AD轉換 1110 1010

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(！(ADC_CONTR&ADC_FALG));

ADC_CONTR&=～ADC_FALG;

cg2=ADC_RES; //把傳到P1.2口的AD值（二進制）賦值給cg2

break;

default: break;

}

2 系統框圖（圖1）

圖1 硬件連接

3 程序流程圖（圖2）

圖2 程序流程圖

4 工作過程

路徑中央的導線通有正弦規律變化的電流，由比奧-薩伐爾定律可知，變化的電場激發變化的磁場，且磁場和電場的變化規律一致。對于通有穩恒電流I長度為L的直導線，周圍會產生磁場，在小車前方安裝有對稱的電磁傳感器，當小車自動行駛過程中偏離通中心線，前方的電磁傳感器會產生感應電動勢。在理想情況下，通電導線正好穿過小車的中心軸，則兩邊電磁傳感器產生大小相等、方向相同的感應電動勢，其差值為零。如果小車在行駛過程中偏移了方向，兩邊的電磁傳感器會產生電動勢差值，通過AD轉換器將電動勢差值轉換成數字信號由單片機進行處理[2]，從而控制舵機給出轉角調整其行駛方向。當遇到指定物體時，紅外傳感器發出指示，顏色傳感器開始識別，控制機械臂抓取物體實現分揀。

5 結語

本裝置采用了基于電磁傳感器式的循跡方式，解決了無法在無光照的情況下的工作的問題。應用了STC12C5A60S2單片機，相比于51單片機而言，多了AD轉換模塊，反應更迅速、更靈敏、反應能力更強。不僅具有結構簡單、體積小巧、操作簡單、效率較高、成本較低等特點，還加入了避障功能，因此還具備安全穩定的特點。實用性很高。