基于STC89C52的自動導引車的設(shè)計

趙 巍，王妍瑋

1.黑龍江煙草工業(yè)有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150001

2.東北石油大學華瑞學院，黑龍江 哈爾濱 150028

無線引導小車能實現(xiàn)自動充電、智能引導、識別以及無線通訊等功能。這些功能都體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)對無線引導小車的需求，因此此設(shè)計具有一定的實用價值。同時，無線引導方案對目前傳統(tǒng)的拖鏈式或微波管道式的小車通訊是一次比較大的突破,具有較好的應(yīng)用推廣價值。無線引導具有傳輸穩(wěn)定可靠、訪問安全性高、維護工作量少等優(yōu)點。它隨時、隨地提供信息接收的能力，將在工業(yè)通訊市場發(fā)揮越來越大的作用，也是未來工業(yè)機器人化的發(fā)展方向。

0 引言

我國的無線引導機器人發(fā)展歷史較短，1976年北京起重運輸機械研究所研制出第一臺ZDB型自動導引車AGV（Automatic Goided Vehicle），但由于技術(shù)的限制，在可靠性和價格上還存在許多問題，取得的成效有限。進入90年代，我國在這方面的自主開發(fā)取得了長足的進步，吸收當今國際領(lǐng)先水平的激光導引技術(shù)，并成功地將其應(yīng)用于多個先進的自動化物流工程上，形成了系統(tǒng)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)、系統(tǒng)應(yīng)用的新局面。至今我國的發(fā)展方向是研制出一種綜合機械、自動控制、現(xiàn)代通訊、計算機信息處理等多種高新技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)物，朝著全自動智能化、高柔性、宜人化、信息化方向發(fā)展。

1 總體設(shè)計思路

為達到小車在有光照時有趨向光源方向轉(zhuǎn)動的效果，所以必須用到光傳感器和電動機。因為控制電機需要專門的驅(qū)動芯片，所以設(shè)計思路為光傳感器給驅(qū)動信號驅(qū)動來控制電機，以實現(xiàn)設(shè)計目的。

設(shè)計中采用單片機作為控制中心，既信號的中轉(zhuǎn)站，對通過接收元件和比較器傳輸?shù)男盘栠M行處理輸出給驅(qū)動執(zhí)行模塊，各個部分設(shè)置獨立電源供應(yīng)，設(shè)計分工明確，各部分模塊互不干擾,穩(wěn)定性好，調(diào)試起來簡單，檢錯方便容易。另一個方面，單片機具有體積小、集成度高、運算速度快、運行可靠、應(yīng)用靈活、價格低廉以及面向控制等特點，因此使用單片機控制既省時又省力，而且車響應(yīng)會更加迅速，靈敏，連貫。因此，設(shè)計中采用以單片機核心進行總體設(shè)計。

2 硬件設(shè)計

硬件電路設(shè)計采用的是三輪機構(gòu)，前兩個輪為轉(zhuǎn)向輪，由直流電機驅(qū)動，后面一個輪為從動輪，硬件系統(tǒng)主要包括信號接受電路、單片機控制電路，電機驅(qū)動電路三大部分，信號接收電路中起傳感器作用的光敏電池接收到光，產(chǎn)生電流，通過比較器比較，電壓超過某一特定值時，會給單片機一定的信號，單片機通過程序?qū)π盘柼幚磔敵鲋噶罱o驅(qū)動，驅(qū)動電路控制直流電機的轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)向，進而實現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎，其組成框圖如圖1所示。

小車的設(shè)計采用單片機作為整個系統(tǒng)的控制中心，通過單片機來控制驅(qū)動芯片L298N，控制電機的轉(zhuǎn)動方向，從而控制小車的行駛方向。在引導方式上采用光源引導的方式，其硬件組成如圖2中所示。

圖2 硬件組成圖

本車采用分層布局，共分5層，最上一層為總電源模塊負責轉(zhuǎn)換電壓然后分給各個模塊，下層為單片機模塊，然后為比較模塊，再下層為驅(qū)動模塊，最后為車底盤固定電機和萬向輪。各個板子之間用銅柱連接，各個芯片之間用杜邦線連接。這樣的布局主要是針對以上幾點困難做出的。這樣做層次分明各個板子上元件較少，利于焊接和調(diào)試及檢測；電源統(tǒng)一管理，這樣就能做到供電方面簡單清晰，便于檢錯；這樣分布還使小車立體感較強，美觀大方。

3 軟件設(shè)計

圖3 程序流程圖

軟件的設(shè)計思想就是緊緊抓住信號的傳輸流程，并且針對作者的熟練程度和現(xiàn)代主流編程方式方法的特點，盡量使軟件操作更具人性化。在保證軟件功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，力求軟件程序簡單、方便和靈活。程序流程設(shè)計思路為初始化、檢測判斷光源、驅(qū)動電機和控制速度三個方面的內(nèi)容。其中，此設(shè)計是當有光源照射的時候車移動，沒有光源照射的時候車不動，所以程序應(yīng)該存在無限循環(huán)。所以此程序設(shè)計應(yīng)該滿足以上條件。

系統(tǒng)中的軟件設(shè)計需要完成系統(tǒng)初始化，以及控制過程的實現(xiàn)等功能，是一個控制系統(tǒng)的核心部分，軟件設(shè)計的好壞直接影響到系統(tǒng)的性能。單片機系統(tǒng)需要接收識別電路的信號及判斷方向傳感。軟件設(shè)計流程如圖3所示。

4 結(jié)論

設(shè)計一個基于單片機STC89C52的無線引導車，通過軟硬件設(shè)計，小車可以自動檢測光源位置，并根據(jù)光源位置進行動作。實驗結(jié)果表明，這種控制方式控制靈活，轉(zhuǎn)向迅速、準確，響應(yīng)靈敏，光源距離在20CM內(nèi)可自動檢測。

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