自動(dòng)巡跡+遙控+避障小車結(jié)題報(bào)告

1、基于尋跡 遙控 避障的智能小車摘要：本智能小車是以有機(jī)玻璃為車架，51單片機(jī)為控制核心，加以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、發(fā) 射式光電傳感器和電源電路以及其他電路構(gòu)成。系統(tǒng)由51單片機(jī)通過(guò)IO 口控制小車的前 進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向。尋跡由ST188光電傳感器完成。關(guān)鍵詞：ATmage32L直流電機(jī) 光電傳感器自動(dòng)尋跡電動(dòng)車Abstract： The smart car is aluminum alloy for the chassis, 51 MCU as its core, including stepper motor and servo, plus photoelectric sensors, as well

2、as other flame sensor and power circuit. MCU controls the car turning back forward or running on the white line. RPR220 reflective photo sensor seeks the trace. Far infrared flame sensor tracks the flame. In addition, the SCM system with Sunplus for voice broadcast can remind current status. The sys

3、tem transmits information through DF module. The cars status will be transmitted to the Remote Console.Keywords： 51MCU Stepper Motor Servo Photo sensor Electrical fire engines、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)要求（1）自動(dòng)尋跡小車從安全區(qū)域啟動(dòng)。（2）小車按指定路線運(yùn)行，自動(dòng)區(qū)分直線軌道和彎路軌道，在指定彎路處 拐彎，實(shí)現(xiàn)靈活前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、倒退等功能，在軌道上劃出設(shè)定的地圖。（3）小車在行駛過(guò)程中若遇到障礙物能夠自動(dòng)避讓，繞過(guò)障礙物后將會(huì)

4、自 動(dòng)安全行駛。（4）即使小車在行駛過(guò)程中偏離預(yù)置的軌道，還可通過(guò)無(wú)線裝置控制使小 車按著預(yù)定的路線行走來(lái)達(dá)到小車完全被控制。2、小車循跡的原理這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特 點(diǎn)，在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí) 發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收;如果遇到黑線則紅外光被吸收， 小車上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái) 確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超 過(guò)15cm。對(duì)于發(fā)射和接收紅

5、外線的紅外探頭，可以自己制作或直接采用集成式 紅外探頭。3、模塊方案比較與論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、直 流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、電壓比較模塊等模塊構(gòu)成。為較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)行了論證。3.1車體設(shè)計(jì)方案1：購(gòu)買玩具電動(dòng)車。購(gòu)買的玩具電動(dòng)車具有組裝完整的車架車輪、電 機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。但是一般的說(shuō)來(lái)，玩具電動(dòng)車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具 電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次，這種電動(dòng) 車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí) 現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn)90度甚至180度的彎角。再次

6、，玩具電動(dòng)車的電機(jī)多為玩具 直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。而且這種電動(dòng)車一般 都價(jià)格不菲。因此我們放棄了此方案。方案2：自己制作電動(dòng)車。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅(qū) 動(dòng)，后萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流 電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車體尾部裝一個(gè)萬(wàn)向輪。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn) 速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的 90度和180度的轉(zhuǎn)彎。在安裝時(shí)我們保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時(shí)，左右兩驅(qū)動(dòng)輪與后萬(wàn) 向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪 過(guò)低而使左右兩驅(qū)動(dòng)輪

7、驅(qū)動(dòng)力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，后萬(wàn)向輪 起支撐作用。綜上考慮，我們選擇了方案2。小車底盤如圖1所示：圖1車體底盤圖3.2控制器模塊方案1：采用可編程邏輯期間CPLD 作為控制器CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù) 雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行 功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模 控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要 求也不是非常高。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案。方案2：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū) 動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低

8、、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng) 等特點(diǎn)。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng) 用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理 其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽(yáng)單 片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和 編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。方案3： AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 (FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低 電壓，高性能

9、CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸 出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片 中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案3。3.3電源模塊由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。方案1：采用10節(jié)1.5V十電池供電，電壓達(dá)到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支 流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。 但十電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶

10、來(lái)很大的不便，因此，我們 放棄了這種方案。方案2：采用3節(jié)4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V給直流電機(jī)供電，經(jīng) 過(guò)7812的電壓變換后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單 片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因 此，這種方案可行。再說(shuō)實(shí)驗(yàn)室里已有鋰電池沒(méi)必要再花錢買十電池或蓄電池， 能夠節(jié)省開(kāi)支，因此，我們選擇了這種方案。綜上考慮，我們選擇了方案2。3.4穩(wěn)壓模塊方案1：采用兩片7812將電壓穩(wěn)壓至12V后給直流電機(jī)供電，然后采用一 片7809將電壓穩(wěn)定至9V，最后經(jīng)7805將電壓穩(wěn)至5V，給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯 片供電，但7809和7805壓

11、降過(guò)大，使7809和7805消耗的功率過(guò)大，導(dǎo)致7809 和7805發(fā)熱量過(guò)大，因此，我們放棄了這種方案。方案2：采用兩片7812將電壓穩(wěn)壓至12V后給直流電機(jī)供電，然后采用2576 將電壓穩(wěn)至5V。2576的輸出電流最大可至3A，完全滿足系統(tǒng)要求。綜上考慮，我們選擇了方案2。3.5尋跡傳感器模塊方案1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光 線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上 面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變 化。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工

12、作。因此我們考慮其他更加 穩(wěn)定的方案。方案2：用RPR220型光電對(duì)管。RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器， 其發(fā)射器是一個(gè)神化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電 三極管。RPR220采用DIP4封裝，其具有如下特點(diǎn)：塑料透鏡可以提高靈敏度。 內(nèi)置可見(jiàn)光過(guò)濾器能減小離散光的影響。體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出 的光反射回來(lái)時(shí)，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能 穩(wěn)定。方案3：用ST188紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。紅外 發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能 接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出

13、低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光 線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足 要求，但有點(diǎn)受外界環(huán)境因素影響，但我們從實(shí)驗(yàn)室中已有的器件可以完全做出 性能較穩(wěn)定的巡跡傳感器，既合理利用了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源，又節(jié)省了我們做這 個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)支。因此，我們選擇了這個(gè)值得我們?nèi)L試的方案。綜上所述，我們選擇了方案3。3.6電機(jī)模塊本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得 十分重要。由于本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一 下兩種方案。方案1：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕， 裝配簡(jiǎn)單，使用方便。但它存在著直

14、流換向問(wèn)題，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)檢修不方便。方案2：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確 的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。由于步進(jìn)電機(jī)具有定時(shí)定位 且不受負(fù)載變化的影響，所以采用步進(jìn)電機(jī)能夠通過(guò)無(wú)線模塊裝置實(shí)現(xiàn)很好的控 制。經(jīng)綜合比較考慮，我們選擇了此方案。為了能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們最終選擇了方案2。3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案1：采用專用芯片ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。ULN2003是高耐壓、 大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。它的工作電壓高，工作 電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還 可以在高負(fù)載電流并行

15、運(yùn)行。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好， 性能優(yōu)良。所以有必要考慮這個(gè)方案。方案2：采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。298內(nèi)部就是8個(gè)功率管加驅(qū)動(dòng)電路， 使用起來(lái)電路簡(jiǎn)單，但驅(qū)動(dòng)電流只能達(dá)到2A，要增加電流可用兩片并聯(lián)或選用 類似的大電流的芯片，還有一點(diǎn)是電壓限制，298最高電壓只能用到40V，低速 時(shí)電機(jī)會(huì)振動(dòng)。因此，我們放棄了這種方案。方案2：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不 夠穩(wěn)定。綜上所述，我們考慮選用了方案1。3.8無(wú)線發(fā)射接收模塊方案 1: PT2262 和 PT2272 無(wú)線模塊

16、。PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工 藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272最多可有12位 （A0-A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平）,任意組合可提供 531441地址碼,PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼 和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。該無(wú)線模塊使用方 便，編程簡(jiǎn)單實(shí)用，且遙控控制的范圍較遠(yuǎn)。因此可考慮此方案。方案2：其他無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，如nRF401、紅外線或藍(lán)牙模塊，由于其 價(jià)格較昂貴，不利于調(diào)試，而且系統(tǒng)中不需傳輸大量的數(shù)據(jù)，因此我們放棄了此 方案。綜上所述，我們考慮選用了方案1。3

17、.9避障模塊方案1：紅外傳感器。紅外避障傳感器（以下簡(jiǎn)稱紅外）。紅外具有一對(duì)紅 外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射一定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻 率的紅外信號(hào)，當(dāng)紅外的檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái) 被接收管接收，經(jīng)過(guò)處理之后，通過(guò)數(shù)字傳感器接口返回到機(jī)器人主機(jī)，機(jī)器人 即可利用紅外波的返回信號(hào)來(lái)識(shí)別周圍環(huán)境的變化。該傳感器對(duì)環(huán)境光線的適應(yīng) 能力比較強(qiáng)。我認(rèn)為可考慮此方案。方案2：超聲波傳感器。超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。它具有在同種 媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。但超 聲波在應(yīng)用于避障方面由于存在盲區(qū)可能會(huì)使小車無(wú)法檢測(cè)到前面的

18、障礙物，致 使無(wú)法達(dá)到避障的效果。因此，我們放棄了這種方案。通過(guò)兩種方案的比較，紅外傳感器的性能較穩(wěn)定，我們選擇了方案1。4、最終方案經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案：（1）車架用普通電路板手工制作。（2）采用51單片機(jī)作為主控制器。（3）用蓄鋰離子電池經(jīng)7812穩(wěn)壓后為直流電機(jī)供電，將12V電壓經(jīng)2576 降壓、穩(wěn)壓后為單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。（4）用ST188光電傳感器進(jìn)行尋跡。（5）采用紅外傳感器到達(dá)避障效果。專用驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。運(yùn)用PT2262和PT2272-L4對(duì)小車進(jìn)行無(wú)線控制。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示：圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖二、硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)

19、1、微控制器模塊的設(shè)計(jì)我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中使用51單片機(jī)，方便程序的調(diào)試和整機(jī)的測(cè)試，待系統(tǒng) 調(diào)試完成后，將單片機(jī)從開(kāi)發(fā)板上取下，安裝在小車系統(tǒng)板的單片機(jī)座中，由于 本次設(shè)計(jì)要求中，小車需要完成的任務(wù)比較簡(jiǎn)單，因此我們只在小車系統(tǒng)板的單 片機(jī)系統(tǒng)中保留了晶振和復(fù)位電路。2、巡跡模塊電路的設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)并論證了 ST188光電傳感器的檢測(cè)及調(diào)理電路，電路原理圖如下 圖所示:紅外光的發(fā)送接收選用型號(hào)為ST188的對(duì)管。當(dāng)小車在白色地面行駛時(shí)， 裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號(hào)，經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接 收管接收到信號(hào)，那么圖中光敏三極管將導(dǎo)通，比較器輸出為低電平；當(dāng)小車行 駛到黑色引導(dǎo)線時(shí)，

20、紅外線信號(hào)被黑色吸收后，光敏三極管截止，比較器輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)紅外線檢測(cè)信號(hào)的功能。將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)I/O 口，當(dāng)I/O 口檢測(cè)到的信號(hào)為高電平時(shí)，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了， 表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O 口檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，表明 小車行駛在白色地面上。閣1ntiarcdSRE點(diǎn)弟一殷棲胳麻卜InirajedMK閣1ntiarcdSRE點(diǎn)弟一殷棲胳麻卜InirajedMKCniriirQiiMI-（上mi弟戒估建岳）nfraWSL編2在小車具體的循跡行走過(guò)程中，為了能精確測(cè)定黑線位置并確定小車行走 的方向，需要同時(shí)在底盤裝設(shè)4個(gè)紅外探測(cè)頭，進(jìn)行兩

21、級(jí)方向糾正控制，提高其 循跡的可靠性。這4個(gè)紅外探頭的具體位置如圖2所示。圖中循跡傳感器共安裝 4個(gè)，全部在一條直線上。其中InfraredMR與InfraredML為第一級(jí)方向控制傳 感器，InfraredSR與InfraredSL為第二級(jí)方向控制傳感器。小車行走時(shí)，始終保 持黑線（如圖2中所示的行走軌跡黑線）在InfraredMR和InfraredML這兩個(gè)第 一級(jí)傳感器之間，當(dāng)小車偏離黑線時(shí)，第一級(jí)探測(cè)器一旦探測(cè)到有黑線，單片機(jī) 就會(huì)按照預(yù)先編定的程序發(fā)送指令給小車的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再對(duì)小車路徑 予以糾正。若小車回到了軌道上，即4個(gè)探測(cè)器都只檢測(cè)到白紙，則小車會(huì)繼續(xù) 行走;若小車由于慣

22、性過(guò)大依舊偏離軌道，越出了第一級(jí)兩個(gè)探測(cè)器的探測(cè)范圍， 這時(shí)第二級(jí)動(dòng)作，再次對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行糾正，使之回到正確軌道上去。可以看 出，第二級(jí)方向探測(cè)器實(shí)際是第一級(jí)的后備保護(hù)，從而提高了小車循跡的可靠性。3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖3所示：FSENrXTAil好心ffST花郭項(xiàng)w F0JWW3:?D5WD5?Q6W)6 JDiJQWTP2J1PSP2.1JRS P2HIO P23UAI1 皿岫N ?3513S2JW15PJ UfiX D 的.EQ迎 FJZdNTO F-SJlHrTPS.iTOP呷1P3.6Wp?r,BDFSENrXTAi

23、l好心ffST花郭項(xiàng)w F0JWW3:?D5WD5?Q6W)6 JDiJQWTP2J1PSP2.1JRS P2HIO P23UAI1 皿岫N ?3513S2JW15PJ UfiX D 的.EQ迎 FJZdNTO F-SJlHrTPS.iTOP呷1P3.6Wp?r,BDmm驅(qū)動(dòng)電路圖圖3ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下：ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻, 在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連，可以直接處理原 先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。紅外傳感器避障電路設(shè)計(jì)紅外具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射

24、一定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)，當(dāng)紅外的檢測(cè)方向遇到障礙物（反 射面）時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)處理之后，通過(guò)數(shù)字傳感器接 口返回到小車上的單片機(jī)的端口，機(jī)單片機(jī)即可利用紅外波的返回信號(hào)來(lái)識(shí)別周 圍環(huán)境的變化，從而控制小車做出相應(yīng)的變向運(yùn)動(dòng)。該傳感器對(duì)環(huán)境光線的適應(yīng) 能力比較強(qiáng)。無(wú)線控制電路設(shè)計(jì)采用PT2262和PT2272-L4的無(wú)線發(fā)射和接收模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸，該發(fā)射模 塊采用315M晶振，當(dāng)有高電平觸發(fā)各個(gè)數(shù)據(jù)口時(shí)發(fā)出相應(yīng)的振蕩波。接收模塊 采用具有鎖存功能的PT2272-L4芯片,該芯片能夠較好的控制小車按預(yù)置的黑線行駛。其模塊框圖如下圖4所示。無(wú)線發(fā)射模塊

25、圖4STC89C52無(wú)線發(fā)射模塊圖4STC89C52單片機(jī)三、軟件實(shí)現(xiàn)3.1主程序流程圖我們所設(shè)計(jì)的軟件的主程序流程圖如圖5所示:主程序流程圖圖53.2傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程我們用一個(gè)字節(jié)來(lái)代表車底的4個(gè)光電傳感器。用每一個(gè)位來(lái)代表當(dāng)前傳感 器的檢測(cè)狀態(tài)。我們把小車直線行進(jìn)時(shí)分成三種狀態(tài)，當(dāng)中間四個(gè)傳感器都檢測(cè)到白線時(shí)， 小車在跑道的正上方，這時(shí)控制兩電機(jī)同速度全速運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)到有一個(gè)傳感器 或者同側(cè)的兩個(gè)傳感器偏出白線時(shí)，小車處于微偏狀態(tài)，這時(shí)將一個(gè)電機(jī)速度調(diào) 慢，另一電機(jī)速度調(diào)快，完成調(diào)整。當(dāng)檢測(cè)到有三個(gè)電機(jī)偏出時(shí)，小車處于較大 的偏離狀態(tài)，這時(shí)把一個(gè)電機(jī)的速度調(diào)至極低，另一電機(jī)全速運(yùn)行，從而在較短 時(shí)間內(nèi)完成路線的調(diào)整。用這種二級(jí)調(diào)速的尋跡算法同單純的判斷檢測(cè)到對(duì)管的位置并作出判斷的 方法相比，程序思路清晰，程序執(zhí)行結(jié)果較好。該檢測(cè)傳感器子程序的流程圖如圖6所示：圖6傳感器信息處理子程序流程圖、系統(tǒng)功能測(cè)試4.1測(cè)試儀器及設(shè)備表1測(cè)試儀器設(shè)備清單儀器名稱型號(hào)用途數(shù)量PC機(jī)聯(lián)想調(diào)試及下載程序1數(shù)字萬(wàn)用表MASTECH m