基于AT89（352單片機(jī)智能循跡小車的設(shè)計(jì)

王鯤鵬+初俊博+鐘至誠+楊傳志

摘要 本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理利用了該芯片上豐富的資源，主要實(shí)現(xiàn)小車的尋跡功能，通過小車上的攝像頭對(duì)獲取的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可以通過PWM信號(hào)控制小車的速度。

關(guān)鍵詞 循跡；AT89C52

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095—6363（2017）03—0053—02

1功能設(shè)計(jì)

未來智能機(jī)器人的出現(xiàn)為我們的生活提供便利是必然的事情，循跡作為智能機(jī)器人的一個(gè)重要組成部分我們進(jìn)行了本次的設(shè)計(jì)，對(duì)循跡功能有了更深的理解。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是利用小車的紅外檢測模塊，小車控制模塊AT89C52單片機(jī)通過紅外檢測模塊等采集到的信息控制小車自動(dòng)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)沿預(yù)定黑線行走而且不出線，并在到達(dá)終點(diǎn)后自動(dòng)停止這一導(dǎo)航過程。

2循跡模塊

小車的循跡主要是靠小車的紅外檢測模塊來實(shí)現(xiàn)的，紅外檢測模塊主要是由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成，其原理是利用黑色和其他顏色對(duì)紅外線的吸收作用不同，使得紅外接收器接收到的紅外反射不同，改變其輸出電平，從而判斷黑線所在。

紅外檢測電路如圖1所示，此電路工作原理為：紅外檢測模塊共有2個(gè)回路，分別連接著紅外發(fā)射器和紅外接收器，回路中還連接也用于改變紅外發(fā)射接收功率的可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)紅外檢測的距離。當(dāng)紅外檢測模塊檢測到非黑色（顏色偏亮色）時(shí)，紅外發(fā)射器所發(fā)射的紅外光線被白色反射接收到，使得自身的光電三極管導(dǎo)通，引腳將檢測到低電平輸出模擬量AOUT，通過比較器，輸出為低電平DOUT，單片機(jī)上小燈亮，相反，當(dāng)檢測到黑線時(shí)，紅外發(fā)射器所發(fā)出的紅外被黑色吸收，光電三極管截止，引腳檢測為高電平輸出模擬量AOUT，通過比較器，輸出為高電平DOUT，單片機(jī)上小燈滅，單片機(jī)根據(jù)這個(gè)開關(guān)量做出反應(yīng)，調(diào)用相關(guān)的子函數(shù)，來控制小車的左右轉(zhuǎn)向，前進(jìn)停止。

3循跡模塊的安裝測試

1）將2路探頭呈一行布置在智能車的前方，探頭朝下，采用銅柱+螺絲方式固定，中控板固定在車上，探頭引出3根杜邦線，分別連接電源線、地線、數(shù)據(jù)線，通過車身上的孔連接到單片機(jī)上。

2）此次調(diào)試主要是調(diào)節(jié)紅外檢測傳感器電路的阻值，由于這個(gè)電阻可以調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管的發(fā)射功率，提高其發(fā)射功率就能調(diào)節(jié)其有效距離，但是由于沒有補(bǔ)償電路，在調(diào)節(jié)過程遇到了很多的麻煩，即外界的干擾強(qiáng)，如果電阻調(diào)的過小，那么紅外發(fā)射管的發(fā)射功率過大，從而使得有效距離太遠(yuǎn)，檢測距離太近造成對(duì)黑線也反射，失去了檢測黑線的意義，但是如果電阻太高，使得發(fā)射功率過小，使得對(duì)白線也是低電平，同樣失去了檢測的意義，在接近需要電阻時(shí)，自然光的影響較大，甚至外界光線稍微變化，就會(huì)出現(xiàn)輸出電平的變化，為了解決這個(gè)影響，我們配置抗干擾能力強(qiáng)的紅外裝置，并將紅外檢測傳感器在稍微弱的光線下有效距離調(diào)到2cm～3cm，獲得了極大的成功，即使在強(qiáng)光的照射下，依然能能夠很好的使用，經(jīng)測試，檢測成功。

4循跡小車動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)

小車行走過程中，程序需要接受紅外檢測傳感器電路輸入的信息，判斷其意義，調(diào)用一系列小車的子函數(shù)，以完成小車的循跡功能，其流程圖如圖2所示。

5循跡性能的提升

在完成循跡功能之后，實(shí)踐中出現(xiàn)了如果小車所循跡的路線存在直角，或者黑線有一小段缺失，小車將無法正確判斷此時(shí)的狀態(tài)，為此做了一些改進(jìn)，對(duì)于直角彎這個(gè)情況，在程序中添加了計(jì)數(shù)器，如果小車一直朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)向超過3次，小車會(huì)自動(dòng)朝著這個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)60°，對(duì)于黑線缺失這一情況，在小車檢測到黑線結(jié)束了之后，通過延時(shí)程序使它繼續(xù)前進(jìn)一段距離，在確認(rèn)沒有黑線后才會(huì)停止。具體的流程圖如圖3所示。

6展望

由于循跡模塊的感應(yīng)部分位于小車車頭偏下的位置，且沒有過多的保護(hù)措施，如果遇到較崎嶇的路段，可能在行走過程中對(duì)感應(yīng)部分造成損壞。而且因?yàn)樾≤嚨能嚿肀容^高，無法保證在較低的高度下循跡可以正常循跡行駛。下一階段還需研究解決的方案，可以通過給感應(yīng)部分添加保護(hù)罩等方式來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全的循跡，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)高紅外檢測模塊的高度，強(qiáng)度等來保證在較低高度下小車仍能正常循跡行駛。