基于Visual Basic的串口通訊和Arduino的智能小車控制系統設計

王飛　楊娟娟

摘 要：針對智能小車中存在的問題提出相關改進措施，并介紹了一種新的控制系統。該系統是將Arduino作為主控單元，利用Visual Basic開發的上位機軟件進行控制，從而進一步提高了智能小車人機交互的功能性。

關鍵詞：Visual Basic；智能小車；Arduino；上位機軟件

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.073

智能化是當今世界發展的方向之一，有大批科研人員投身這項工作中。智能化的主控核心在于其控制系統，它的水平決定了智能化的水平。此次設計的智能小車使用兩后輪驅動，前輪安裝一個導向輪，同時，還為小車安裝了超聲波測距傳感器。此傳感器可以讓小車在行進的過程中成功避開障礙物，并按指令行駛，這是智能小車的關鍵部分。它雖然是智能的，但可控性比較差，并不能完全按照人的想法動作。至此，引入上位機軟件直接控制智能小車具有操作性強、易于控制的特點。

1 Visual Basic串口通訊簡介

利用VB實現串口通信的方法有2種，一種是利用其自身集成的MSComm通訊控件實現與外接設備的通信，另一種是利用通信API函數實現串口通信。

MSComm通訊控件通過串行端口傳輸和接收數據，并為應用程序提供串行通信功能。PC機通過此控件利用串行口與其他設備連接，從而實現兩設備的數據通信。

MSComm通訊控件的主要屬性和方法：

Setting：設置并返回通訊參數。

PortOpen：通過設置其值打開或關閉串口。

Input：返回并刪除接收緩沖區的數據流。

Output：向傳輸緩沖區寫數據流。

根據程序的功能及其用途，在使用過程中，用OnComm事件和CommEvent屬性監視并檢測通信事件和錯誤值。

ComEvSend：發送緩沖區的字符數比Sthreshold。

ComEventRxParity：其值為1 009，奇偶位校驗。

ComEvEOF：其值為7，接收文件中出現的結束符。

2 系統設計

2.1 上位機

該系統使用的上位機采用Visual Basic編程（圖形化編程），易于理解。上位機主要用于設置該控制系統開關的初始狀態，同時，給出Arduino主控單元的控制信號。在控制小車的行進過程中，小車上集成的傳感器將信號傳送給上位機，上位機實時監控小車的運行速度、方向。

2.2 Arduino模塊

在該設計中，將Arduino Uno作為車載核心控制單元。Arduino作為一款便捷、靈活、方便開發的開源平臺，通過外接各種傳感器感知環境，通過電機、燈光和其他裝置作出反饋。Arduino Uno主要包括1個9 V DC輸入、1個USB接口、14個數字IO口、6個模擬IO口、1個5 V DV輸出和1個3.3 V DC輸出。其核心是1片ATmega328芯片。

2.3 電機模塊

小車采用雙直流電機驅動模式，2臺電機分別安裝在小車后側，前輪采用導向輪導向。2臺直流電機利用直流電機驅動芯片LN298驅動。因為LN298無法控制電機轉速，所以，可以通過調節驅動電機的PWM信號脈寬改變電機輸出功率，從而控制電機轉速。

2.4 超聲波測距模塊

該超聲波測距模塊的有效距離為2～30 cm，工作電壓為3.3～5 V，是由發射電路和接收電路組成的。在探測距離時，當經由發射電路發射管發出的管線遇到障礙物時，反射回來的光線會經過電路處理后輸出1個數字信號給主控單元。此外，此模塊還具有易于調節和控制、使用方便的特性。

3 算法分析

3.1 系統流程分析

在智能小車行進的過程中，它四周安裝的4個傳感器可實時檢測小車周圍是否有障礙物。當信號經過電路處理后，通過Arduino控制單元轉換，不斷地將數據傳送給電腦終端，在上位機上顯示與障礙物的距離，并利用上位機發送控制信號，從而實現對小車行進的控制。系統流程如圖1所示。

3.2 避障代碼

根據避障原理編寫程序，實現小車的避障功能。該程序主要分為電機、超聲波測距2部分。電機部分由analogWrite（）、digitalWrite（）分別控制車速和小車行進的方向；超聲波測距部分由Trig-Pin控制超聲波輸出，控制模塊通過處理接收到的脈沖時間，將其轉化為距離參數，從而求得小車與障礙物的實際距離。

4 試驗測試

智能小車制作完成后，要測試小車的避障功能。試驗時，選用一塊有多種障礙的平板，讓智能小車在行進過程中判斷周圍是否有障礙物，然后將其與障礙物的距離實時傳送到上位機，通過上位機發出的動作指令控制小車的運行方向。

5 結論

基于Visual Basic的串口通訊和Arduino的智能小車控制系統采用上位機與控制單元聯合控制的方式，控制過程體現了交互式設計的優勢，能有效提高智能小車的使用率。

參考文獻

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[3]戈惠梅，徐曉慧，顧志華，等.基于Arduino的智能小車避障系統的設計[J].現代電子技術，2014（11）.

〔編輯：白潔〕