基于單片機的智能循跡小車設計

段焜

（江蘇安全技術職業學院，江蘇徐州，221011）

基于單片機的智能循跡小車設計

段焜

（江蘇安全技術職業學院，江蘇徐州，221011）

智能循跡汽車是汽車電子、人工智能、機械制造等多種學科領域的結合體，具有較高的應用價值。智能循跡小車運用單片機為基礎進行設計，同時利用傳感器進行識別賽道的信息，接著在利用傳感器檢測智能車的加速度及其速度，實現快速穩定的循跡進行行駛。智能汽車研究也越來越受到關注，智能汽車的適應能力較強，可按照事先的軌道進行自行運作，不需要路徑管理，即可完成預期目標。在科技發展迅猛的現代化社會，汽車普及率也已經處于高峰狀態，不少汽車制造商提出無人駕駛的概念，比如：特斯拉，因此設計具有很高科研價值。

單片機；智能；小車設計

1 智能循跡小車的結構組成和設計

智能循跡小車的車體結構如圖1可以看出，智能遁跡小車的主要結構是控制電路板和傳感器，電機和底盤部件幾個主要部分組成。

圖1 智能遁跡小車車體結構

智能遁跡小車是單片控制電路遁跡電路、避障電路、電動驅動電路幾個部分組成。其中系統總框架可以在圖片2中看出，智遁跡以AT89S52單片機作為整個控制電路板的核心內容進行外接控制電機和紅外傳感器的使用。再者，智能遁跡小車使用來驅使舵機來完成小車你最基本的動作，換句話說，就是完成智能遁跡小車前行和后退、左轉、右轉、停止、掉頭等基本的任務功能。從傳感器的角度分析，智能遁跡小車從選擇上是選擇了QTI紅外傳感器來探測地面上的黑白斑馬線，并在小車車體的下方分別安裝上4個QTI傳感器，與此同時，傳感器的信號是連接著單片機的四個小腳，基于單片機的傳感器就可以檢測到信號，并控制小車的不斷前行。最后，智能遁跡小車的底部可以安裝電池盒和底盤木本和尾輪還有左右輪一些部件，下車前行的兩側分別是驅動輪，在校車后面有一個尾輪作為支撐，這樣智能遁跡小車在隱形的過程中就可以進行靈活性并自由的進行遁跡活動。

圖2 系統框架

2 智能遁跡小車硬件設計

2.1 伺服電機

伺服電機中的伺服舵機在懸著的時候可以按照指令進行控制小車的位置和速度的快慢,輸入線，分別是紅黑白三種顏色，其中紅色的電源線，黑色是代表著底線，白色的是信號控制線，伺服舵機內部有一個基準電路，能夠產生信號的寬度和另一個比較器，可以進行基準信號和外加信號的比較，來判斷方向和大小，進而產生電機轉動信號的產生。脈沖序號是經過零點表進行標定后，不會自動旋轉的伺服電機，如果發現這個時候的伺服電機發生了旋轉，就表示該點擊需要進行標定，在高電平持續時間為一點三毫秒時候，電機進行順時針的高速旋轉的形態出現，當高電平持續時間為一點毫秒時刻，電機進行逆時針的高速行駛。

2.2 循跡傳感器

2.2.1 傳感器選擇

傳感器的原理和傳感器的連接，QTI是通過一個發光的二極管和一個光敏三極管耦合進行得到了一個和光敏相似得電阻，對信號等電平進行控制，傳感器是一個雷士黑色的表面，反光的效率相對極小，光敏三極管并不存在導通作用。因此可以看出，三極管及其電容組成的RC電路是在時間常數相對較大，電壓大部分在三極管的兩端，，相反，如果傳感器的經過表面比較的亮和光滑，反射率就會太高。

2.2.2 小車遁跡策略

圖3 小車循跡策略

圖4 小車循跡策略

把四個QTI傳感器信號線連接到小車想用的I或者0端口，選定對象P2中的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4進行相關信號線的連接，使用不同顏色的線有助于檢查時候是否錯誤，方便快捷。

圖3、圖4可以看出，傳感器是集中在一條直線上的，而P2.2、P2.3引腳第一級向上傳感信號，其中的P2.1、P2.4是第二級出納干信號。智能遁跡小車在前行的過程中，如果出現黑線就會在第一條傳感器的下面，如果小車發生了偏離現象，傳感器就會檢測出錯誤并及時糾正，把小車帶入到正確的軌道中去。第二級唇干器在實際的運行中是第一級傳感器的后備裝置，如果小車偏離的角度較大，就會使用第二級出現進行糾正，從而就可以保證小車的正常行駛，提高了小車的遁跡可行性和可靠性。

3 智能遁基本動作設計

3.1 小車基本動作實現

智能遁跡小車在前行的過程中，如果從不同的方向和角度進行觀察轉動輪子的方向，其實是不一致的，也是不一樣的，左邊的是逆時針，右邊的是順時針的進行開動。智能遁跡小車在同樣的道理驅使下，小車在做其他的動作時刻，也可以對其輪子進行方向上觀察，根據相關的實驗可以看出，改變小車的速度時候，我們可以通過控制參數的變化來改變小車的速度大小，小車的兩個輪子速度和方向控制著小車的自身的方向和速度，因此，在C語言上，可以直接利用LEFT和RIGHT來表示左右輪子的參數進行用for循環來說實現控制脈沖的數量。

3.2 循跡功能實現

表1 循跡功能

從表格1可以看出，智能小車的遁跡策略是相同的，在傳感器的測試基礎上進行調用move函數進行完成長期的循跡過程，并對其進行進一步的修正和優化，假如：智能遁跡小車走向白色的線就會出現自動停止的現象，從一條黑線走向另外一條黑線就會出現不少的功能和現象，根據提到的智能遁跡小車的使用方式和設計方法，可以看出，在此種設計方式上，智能遁跡小車可以進行智能平穩的形式，基本上不存在偏離的現象，在進行轉彎和掉頭的過程中也可以很好的進行運行，保證小車的正常速度。

4 總結

想要設計一套高精度、高穩定的智能遁跡小車，需要對其進行硬件電路和循跡控制及其軟件的實現進行詳細的解說，并對小車的小轉彎和大轉彎進行的靈敏度進行加強，讓小車可以順利的進行轉彎和通過，并對小車傾斜線轉彎的處理進行變速和提高，還需要保持在不偏離路徑的基礎上進行調節。智能遁跡小車的設計涉及的方面十分多，在小車設計中，單片機和傳感器是十分重要的課題，不同的單片機智能遁跡小車的性能也就不盡相同。把AT89S52作為單片機的核心，QTI紅外傳感器作為基礎進行的循跡小車，在傳感器輸送信號的過程中，對小車進行智能性的控制，實現小車的前行、后退、左轉、右轉、掉頭等一些列的活動，此方法的智能遁跡小車具有很強的運行能力，也可以更好的控制小車運行的過程和方向。

[1]張煥梅.基于單片機的自動循跡小車控制系統的設計[J].機械工程與自動化. 2017(05).

[2]董雷剛,崔曉微,張丹,張華,安向明.復雜路況下的智能循跡小車方案設計[J]. 電腦知識與技術.2014(07).

[3]馬家慶,于兆勤,劉建群,黃惠敬,陳煒楠.自動循跡機器人控制系統的設計[J]. 教育教學論壇.2014(20).

Design of intelligent tracking car based on MCU

Duan Kun
(Jiangsu safety technology, Career Academy，Xuzhou Jiangsu, 221011)

The intelligent tracking car is a combination of artificial intelligence, automotive electronics,machinery manufacturing and other fields, has higher application value The use of single-chip intelligent tracking car based on the design, at the same time using the sensor to identify the track information,then the acceleration and velocity is detected by a sensor of intelligent vehicle, achieve rapid and stable tracking of driving More and more attention has been paid to the research of intelligent vehicle The adaptive ability of smart vehicle is stronger It can operate automatically according to the prior track Without the management of path, the desired goal can be achieved. With the rapid development of science and technology in modern society, the popularity rate of automobiles has also been at its peak Many automobile manufacturers have proposed the concept of unmanned driving, such as Tesla, so the design has high scientific research value

single chip microcomputer; intelligence; car design