基於單片機的智能跟隨小車的設計與實現
科技專論
作者：張文霞等
【摘要】本文設計了一種能夠通過傳感器實時采集信號、智能分析周圍環境以及路徑信息、自動控製方向等功能的智能小車。小車以STC89c52單片機控製為核心，利用車前三個反射式紅外發射—接收探頭檢測周圍信息，以及利用光電傳感器檢測前方物體，並將檢測信號反饋給單片機，實現小車的避障和跟隨功能。基於STC89C52單片機的智能小車係統結構簡單，性價比高，易於推廣和移植，具有廣闊的應用前景。
【關鍵詞】STC89C52；避障；跟隨；光電傳感器
引言
隨著科技的發展和人民生活水平的提高，越來越多的智能車得到普及普及，和傳統汽相比，智能小車具有更好的安全性，機動性和廣泛的應用性。智能小車，也就是輪式機器的智能化成果，是一種集傳感器應用，智能芯片控製，驅動控製的高科技創意性設計。智能小車的功能是對指定的目標物進行跟蹤和實時的躲避障礙物，這是他與其他小車最大的區別也是最大的一個特點。小車通過紅外傳感器對目標物體進行實時識別和跟蹤，並且及時的躲避障礙物，具有靈敏性好，智能化程度高的特點。如果把它用在超市，將會極大地方便人們的生活。如果用在商城和機場，人們也不用提著沉重的行李箱滿地跑了。
1、總體方案設計
智能小車總體設計內容：一是STC89C52芯片控製電路的設計；二是驅動電路的設計；三是光電傳感器電路的設計；四是避障係統的設計；五是電源穩壓電路的設計；六是硬件的焊接組裝；七是軟件的編程調試。小車總共分為5個部分，以單片機為核心的主控模塊，電源模塊，紅外傳感模塊，驅動模塊，避障模塊。具體工作原理是：紅外傳感器在預設距離內檢測前方是否有目標物體，如果有則自動進行跟隨。同時，紅外光電對管檢測前方障礙物，當檢測到前方有障礙物並且小於預設值時將把信息發回給單片機，控製驅動電路讓車輪停止轉動並後退繞過障礙物繼續跟隨。
2、係統的硬件設計
2.1主控模塊
主控模塊通過單片機利用程序來精確控製小車的運動，從而實現對小車的自動控製。STC89C52單片機具有控製簡單、方便、快捷等優點，因此我們采用STC89C52單片機作為控製芯片。
2.2傳感器模塊
本設計所采用的傳感器是集發射與接收為一體的光電傳感器，具有很多其他傳感器所沒有的特性比如發射機距離遠，抗幹擾能力強，結構簡單，可調節等優良的特點[1]。紅外傳感器是利用物體對近紅外線光束的反射原理，由同步回路感應反射回來的光，據其強弱來檢測物體的存在與否。通過有無信號來輸出高低電平，然後把信號送給單片機處理，實現實時跟隨的功能。紅外探測法是避障模塊所使用的方法，就是利用紅外線在不同顏色的物理表麵具有不同反射性質的特點來進行避障[2]。由於紅外光遇到白光的時候會發生漫反射，光電傳感器就可以不斷向外發射紅外光，接收管就能接收到反射回來的信號，然後發送到單片機。若遇到黑色的物體將不會接收到信號而檢測到障礙物進而啟動躲避係統。
2.3驅動模塊
驅動模塊采用L298N驅動芯片，總共有四路輸入，四路輸出。INX均接單片機的P1口，IN1和IN3口控製輪子正轉，IN2和IN4口控製輪子逆轉，通過調節輸入信號的占空比來調節小車輪子轉動的速度。當小車左側遇到障礙物時，驅動電路控製右側輪子不動，左側輪子加速轉動，進行右轉；當小車右側遇到障礙物時，情況正好相反；當小車前方遇到障礙物時，驅動電路控製輪子停止，然後反轉後退，繞過障礙物繼續前進。