吳犇牛++葉吾梅

摘 要：本文所述智能車(chē)尋跡系統(tǒng)采用紅外反射式光電管識(shí)別路徑上的黑線，并以最短的時(shí)間完成尋跡。通過(guò)加長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。為了使智能車(chē)快速、平穩(wěn)地行駛，系統(tǒng)必須把路徑識(shí)別、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制以及直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制準(zhǔn)確地結(jié)合在一起。本設(shè)計(jì)最大亮點(diǎn)在于WIFI智能，過(guò)高速WIFI信號(hào)來(lái)控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、高清攝像頭實(shí)時(shí)拍攝。具有高度的智能化、人性化。

關(guān)鍵詞：智能；WIFI；51單片機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.009

1 引言

智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。電動(dòng)智能車(chē)就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)智能車(chē)可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、WIFI智能視頻等功能。隨著控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能車(chē)系統(tǒng)將在未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中扮演重要的角色。

2 設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)以AT89C51為核心，經(jīng)焊接相關(guān)芯片用電路板自制而成，通過(guò)I/O口檢測(cè)信號(hào)，輸出信號(hào)到LD293D，從而驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)控制其前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。檢測(cè)信號(hào)則為三組紅外發(fā)射和接收管，一組黑線時(shí)輸出高電平，白線時(shí)輸出低電平。另兩組黑線時(shí)輸出低電平，白線時(shí)輸出高電平。并通過(guò)采用紅外反射式光電管識(shí)別路徑上的黑線，并以最短的時(shí)間完成尋跡。通過(guò)加長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。為了使智能車(chē)快速、平穩(wěn)地行駛，系統(tǒng)必須把路徑識(shí)別、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制以及直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制準(zhǔn)確地結(jié)合在一起。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路分為電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、LM298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。下面分別介紹下電源模塊、傳感器模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

4 研究?jī)?nèi)容

設(shè)計(jì)采用Atmel系列中的AT89C51單片機(jī)。以AT89C51為控制核心，利用紅外反射式光電管識(shí)別路徑上的黑線，并以最短的時(shí)間完成尋跡。快慢速行駛，及自動(dòng)停車(chē)，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光能，并通過(guò)WIFI信號(hào)來(lái)控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、高清攝像頭實(shí)時(shí)拍攝。

（1）系統(tǒng)整體架構(gòu)。（2）紅外循跡模塊。循跡模塊用光電發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管循跡傳感器。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。

（3）紅外避障模塊。避障傳感器基本原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒(méi)有障礙物，發(fā)射出去的紅外線，因?yàn)閭鞑ゾ嚯x越遠(yuǎn)而逐漸減弱，最后消失。如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達(dá)傳感器接收頭。傳感器檢測(cè)到這一信號(hào)，就可以確認(rèn)正前方有障礙物，并送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行一系列的處理分析，協(xié)調(diào)小車(chē)兩輪工作，完成一個(gè)漂亮的躲避障礙物動(dòng)作。（4）WIFI智能視頻模塊。由手機(jī)終端，通過(guò)WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到路由器，再通過(guò)手機(jī)應(yīng)用軟件，向路由器發(fā)送控制命令及數(shù)據(jù)。路由器接收到數(shù)據(jù)后通過(guò)內(nèi)部的串口發(fā)送軟件，將接收到的命令和數(shù)據(jù)，通過(guò)路由器串口發(fā)送到89C51單片機(jī)的串口端，單片機(jī)接收到這些命令后執(zhí)行相應(yīng)的指令，視頻信號(hào)，通過(guò)攝像頭采集之后通過(guò)路由器發(fā)送到電腦終端，并在其應(yīng)用軟件中顯示攝像頭采集到的視頻信號(hào)。（5）驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊。驅(qū)動(dòng)部分采用1片LD293D驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)2個(gè)減速直流電機(jī)；集成L7805穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)輸出電源電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定5V電壓。

5 結(jié)論

采用AT89C51單片機(jī)作為小車(chē)的檢測(cè)和控制核心；采用反射型光電探測(cè)器進(jìn)行尋跡操作，利用光電傳感器檢測(cè)道路上的障礙，從而把感應(yīng)到的信號(hào)送給單片機(jī)，控制電動(dòng)智能小車(chē)的自動(dòng)避障，并能發(fā)出聲光信息；本文所述智能車(chē)尋跡系統(tǒng)采用紅外反射式光電管識(shí)別路徑上的黑線，并以最短的時(shí)間完成尋跡。通過(guò)加長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，使用符合PI算法的控制器實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。本設(shè)計(jì)最大亮點(diǎn)在于可以利用WIFI熱點(diǎn)和攝像頭，把畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨沧渴謾C(jī)上，并可用手機(jī)控制運(yùn)動(dòng)。可廣泛應(yīng)用于特殊環(huán)境下的探測(cè)，如高輻射環(huán)境下的探測(cè)等。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社.

[2]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[J].

[3]孫更新.Android從入門(mén)到精通[M].北京：電子商務(wù)出版社.

[4]譚浩強(qiáng).c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第四版[J].

項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：基于51單片機(jī)的WIFI遙控小車(chē)（編號(hào)：201610379132）

作者簡(jiǎn)介：吳犇牛（1998-），男，安徽六安人，學(xué)生，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制。