基于單片機的智能小車避障循跡系統設計

周生遠+王浩+于匯鑫

摘 要 隨著經濟與科技的快速發展，我國微電子產業、汽車產業實現了長足的進步，智能小車技術的快速發展就是這一進步的最直觀體現。在本文基于單片機的智能小車避障循跡系統設計展開的研究中，筆者通過軟硬件設計實現了這一系統，希望這一研究內容能夠我相關智能小車研究人員帶來一定啟發。

關鍵詞 AT89S52單片機；智能小車；避障循跡系統

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）184-0047-02

智能小車本身屬于輪式機器人研究的一個分支，其本身在國內外機器人研究領域都存在著較高關注度，而在本文基于單片機的智能小車避障循跡系統設計展開的研究中，筆者選擇了AT89S52單片機作為系統微控制器，并應用了4組QTI紅外傳感器，而這一設計經過實踐驗證了該智能小車避障循跡系統的可行性與可靠性。

1 系統總體設計

在本文進行的智能小車避障循跡系統設計中，智能小車避障循跡系統主要由控制電路板、電機、傳感器模塊、底盤部件等結構組成，圖1為本文設計智能小車避的車體結構俯視圖，結合該圖我們就能夠更為直觀了解本文的總體設計思路。

在智能小車避障循跡系統的總體設計中，筆者將AT89S52單片機作為這一設計的核心，并通過這一核心進行電源模塊、時鐘電路、復位電路、傳感器模塊、伺服電機模塊的控制，這其中的伺服電機模塊主要用于智能小車的基本巡航動作，而傳感器模塊則主要用于控制小車沿黑色軌跡線行駛，而通過圖1我們能夠發現智能小車本身選擇了三輪結構車體，這就使得智能小車本身的靈活循跡實現能夠得到較好支持[ 1 ]。

2 系統硬件設計

在本文研究的智能小車避障循跡系統硬件設計中，這一設計主要包括伺服電機模塊、循跡傳感器模塊、電源模塊等3部分內容。

2.1 伺服電機模塊

對于智能小車避障循跡系統硬件的伺服電機模塊設計來說，這一設計采用了360°伺服舵機，而這一伺服舵機的選擇就使得智能小車避障循跡系統能夠實現連續的位置或速度控制。對于伺服電機模塊中的360°伺服舵機來說，其本身存有紅、黑、白3條輸入線，這3條輸入線分別負責伺服舵機的電源、接地、信號控制。在智能小車避障循跡系統硬件的伺服電機模塊中，其本身還存在著1個基準電路和1個比較器，這一構成就使得伺服電機模塊能夠更好實現智能小車的控制[ 2 ]。

2.2 循跡傳感器模塊

對于智能小車避障循跡系統硬件的伺服電機模塊設計來說，循跡傳感器模塊也是這一設計的重要組成之一，而這一循跡傳感器模塊本身包含著傳感器的選擇、小車循跡策略兩部分部分內容。

2.2.1 傳感器的選擇

對于傳感器的選擇這一循跡傳感器模塊的設計來說，這里筆者選擇了QTI傳感器用于循跡傳感器模塊的設計，這一傳感器本身屬于紅外傳感器范疇，其本身通過對反射光強度的接收，實現不同顏色物體的探測，而通過探測QTI傳感器就能夠自動輸出不同的電平信號，為智能小車避障循跡的實現提供有力支持[ 3 ]。

2.2.2 小車循跡策略

對于小車循跡策略這一循跡傳感器模塊設計組成來說，這一設計的實質就是QTI傳感器安裝位置的選擇，這里筆者將QTI傳感器的SIG信號線與智能小車平臺的相應I/O口進行了連接，并保證了這一連接使用了不同顏色的信號線，這就為后續排查錯誤等工作的展開提供了有力支持。在小車循跡策略設計中，我們實現了兩級方向控制傳感器信號的智能小車控制，這種控制設計就使得智能小車能夠在兩級傳感器支持下實現軌跡的較好控制與糾正，這就使得智能小車的循跡可靠性得以較好提升[ 4 ]。

3 系統軟件設計

除了硬件設計外，軟件設計同樣也屬于智能小車避障循跡系統的重要組成，這一設計主要包括機器人基本動作實現、循跡功能的實現兩部分內容。

3.1 機器人基本動作實現

對于智能小車避障循跡系統軟件設計的機器人基本動作實現中，我們首先需要考慮智能小車運行時輪子的旋轉情況，這里我們以智能小車的前進為例，智能小車前進時從左輪看該輪為逆時針旋轉，而從右輪看則恰恰相反，而由此我們就能夠得出智能小車運行方向和速度情況，通過改變智能小車車輪的參數控制，就能夠實現智能小車的加減速控制。

結合智能小車車輪參數控制、加減速控制的相關認知，筆者在C語言設計中將智能小車的兩個車輪速度作為形式參數，并應用left與right進行了定義，這樣我們就能夠順利完成機器人基本動作實現這一智能小車避障循跡系統軟件設計。

3.2 循跡功能的實現

在智能小車避障循跡系統軟件設計的循跡功能實現中，想要實現智能小車避障循跡系統軟件設計的循跡功能，我們首先需要得出QTI傳感器的循跡策略表，這樣才能夠通過調用move函數實現基于QTI傳感器的智能小車自主循跡，表1為QTI傳感器的循跡策略表局部，而結合該表我們能夠發現結合這一思路，我們就能夠實現智能小車不同循跡功能的擴展，不過介于篇幅原因，本研究不予詳細論述[ 5 ]。

4 結論

在本文就基于單片機的智能小車避障循跡系統設計展開的具體研究中，筆者對這一智能小車避障循跡系統的總體設計、硬件設計、軟件設計進行了詳細論述，而結合這一系列論述完成的設計在實際的測試證明中取得了智能小車運行靈活、可靠、穩定、識別能力較強的結果，但具體測試中筆者也發現QTI傳感器的安裝高度出現問題會直接影響智能小車的無法巡線或抖動厲害的情況出現，而智能小車全速行駛突然停下很容易導致翻車問題的出現，用于軌跡引導的線顏色較淡時智能小車的避障循跡往往容易出現問題，這幾點需要引起大家重視?？傊?，本文基于單片機的智能小車避障循跡系統設計展開的研究具備著較高的可行性，希望能夠為相關研究人員帶來一定啟發。

參考文獻

[1]顧群，蒲雙雷.基于單片機的智能小車避障循跡系統設計[J].數字技術與應用，2012（5）：23.

[2]陳海洋，李東京.基于單片機的智能循跡避障機器人小車設計[J].科技風，2014（20）：99.

[3]錢栢霆，李娟.基于單片機的循跡避障智能小車系統的設計[J].電子制作，2015（6x）.

[4]寸巧萍.基于Mega16單片機的智能小車循跡避障設計方案[J].電子技術與軟件工程，2015（18）：258.

[5]陳夢婷，胡白燕，黃璨.基于單片機的智能循跡避障小車的設計與實現[J].智能機器人，2016（4）：47-51.