智能公交小車系統(tǒng)的設計

宋汝洋

摘要

近年來，科學技術(shù)的不斷進步以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展促使自動化、智能化技術(shù)愈發(fā)普及，并被廣泛運用到了生產(chǎn)自動化、交通運輸?shù)阮I域中去，其中，智能公交小車作為一種集制作成本低、電路結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)試等優(yōu)勢于一身、只需借助編程手段便可以完成特定任務的小型化機器人，備受人們的青睞。本次設計基于STC89C52單片機，就智能公交小車的軟件、硬件系統(tǒng)的設計加以分析。

【關鍵詞】智能公交小車 單片機 紅外光電傳感器

1 系統(tǒng)整體設計方案

本設計采用STC89C52RC單片機作為智能公交小車的核心控制單元，借助紅外光電傳感器，檢測地面的黑色軌跡，以期促進智能公交小車自動循跡功能的實現(xiàn)。與此同時，通過超聲波對小車與障礙物之間的距離進行測量，并憑借對距離的判斷，最終達到避障目的。當超聲波感應到小車運行道路前方有障礙物存在時，小車會自動放慢前行速度；當超聲波感應到小車前方的障礙物距離小車較近時，小車會自動停止運行，直到超聲波感應到前方障礙物被移除，才恢復到正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)；當小車運行到某一固定點，并接收到該站點所發(fā)出的紅外信號時，小車會停止繼續(xù)前行。

2 硬件設計

2.1 電源設計

鑒于本次所設計的這款智能公交小車屬于移動設備，在電源部分不能使用交流電為小車提供電源，因而本次設計使用LM7805芯片提供電源，電路內(nèi)部有過電流保護、過載保護以及過熱保護電路，完全可以為小車主控電路提供電力要求。LM7805芯片的三個引腳，根據(jù)芯片的標注（電位由高到低）可知，最左邊的引腳是電路的高電位，也即傳輸數(shù)據(jù)的輸入端，中間的引腳是連地的GND端，最右邊的引腳為電路的低電位，即傳輸數(shù)據(jù)的輸出端。一般情況下，LM7805芯片可供應5V左右的電壓，在散熱達到一定程度的情況下，還能夠提供5V左右的輸出電壓，誤差值通常在±0.2V左右。

2.2 電機驅(qū)動電路

為促使智能公交小車的輪子能夠在前進、后退、轉(zhuǎn)彎等方面實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，本次設計主要以L298芯片為驅(qū)動模塊，使用的是前面兩個驅(qū)動輪，后面一個從動輪，這樣設計可以使小車的運行更加流暢，而且當小車在遇到障礙物轉(zhuǎn)彎的時候能夠更快的實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能。

電機驅(qū)動電路圖，如圖1所示。

2.3 紅外傳感器設計

在本次系統(tǒng)的設計過程中，STC89C52單片機控制著整個紅外傳感器模塊，只要模塊運行，微控制器的I/O口便會發(fā)出控制信號，并產(chǎn)生一個正弦波，然后驅(qū)動發(fā)射部分產(chǎn)生多個脈沖信號。而一旦這些脈沖信號檢測到小車道路前方有障礙物存在，那么所檢測到的數(shù)據(jù)便會被反射傳輸給微控制器，并經(jīng)過接收模塊將這些信號放大，從而做出相應的指令。根據(jù)條件有不同的分類，本次設計則利用的是光電效應的，也就是根據(jù)物體材質(zhì)對紅外線不同的輻射能力進行對小車前方障礙物的規(guī)避。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 主程序設計

本次設計的主程序流程圖如圖2所示。當為小車插上電源后，啟動初始化子程序，待程序進入初始化狀態(tài)后，就小車的動態(tài)標識位數(shù)值加以判斷，假設Flag的值為0，則繼續(xù)進行小車動態(tài)標識位的掃描；若所掃描到的Flag數(shù)值為1，則可對小車的狀態(tài)信息加以調(diào)用，并在此基礎上通過掃描子程序，得出狀態(tài)標志值，再通過調(diào)用改變小車狀態(tài)子程序，將掃描小車狀態(tài)得到的標志值作為改變小車狀態(tài)子程序的實參，執(zhí)行改變小車狀態(tài)子程序，運行完成后，回到循環(huán)開始，重新執(zhí)行以上操作，直至系統(tǒng)斷電位為止。

3.2 掃描程序設計

通過借助五個光電感應器，就小車的運行軌道進行循跡。小車的具體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

3.3 電機控制程序設計

為能夠?qū)崟r改變小車狀態(tài)，本次設計主要采用兩個電機。鑒于單片口較低的輸出電流尚不能完成對電機的直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動，因而本次設計即以L298芯片為驅(qū)動模塊，使用前面兩個驅(qū)動輪，后面一個從動輪，來驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。

4 結(jié)束語

本文通過對智能公交小車的軟硬件系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，借助單片機，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能公交小車內(nèi)部程序的控制，并可以結(jié)合已輸入程度，就小車行駛方向及速度等加以調(diào)整。在當今這個交通運輸日益發(fā)達的時代，通過設計智能公交小車，不僅使汽車在面對各種問題和地形，都可以自動改變行駛狀態(tài)，如遇到懸崖會自行倒退，遇到前方有汽車或障礙物阻擋時可以自動改變方向，而且對于汽車行駛的安全性的提高也大有裨益。

參考文獻

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