淺談循跡智能小車設(shè)計與應(yīng)用

鄭茂江

摘 要：隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和科技水平的不斷提升，循跡智能小車得到了進一步的發(fā)展和應(yīng)用，給人民群眾的物質(zhì)生活帶來了極大的便利。在此背景下，本文對循跡智能小車的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等進行了一定的探討，并進一步對循跡智能小車的系統(tǒng)測試及相關(guān)功能進行了分析，旨在為我國循跡智能小車的進一步發(fā)展和應(yīng)用帶來一定的思考和啟迪。

關(guān)鍵詞：智能小車;設(shè)計;應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.006

0 引言

隨著我國人工智能技術(shù)的進一步發(fā)展，自動駕駛汽車吸引了越來越多的目光，人們對智能循跡小車適應(yīng)各種復(fù)雜路況的性能、安全平穩(wěn)性等的要求越來越高，而隨著計算機技術(shù)、自動化科學(xué)技術(shù)等的發(fā)展，智能汽車在消防、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，不僅在一定程度上緩解了城市交通堵塞的壓力，也為照明、醫(yī)學(xué)等行業(yè)的發(fā)展帶來了新的方向。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 整體結(jié)構(gòu)

循跡智能小車系統(tǒng)主要包括供電電源、穩(wěn)壓電源模塊、電動機驅(qū)動模塊、單片機最小系統(tǒng)、循跡傳感器模塊等5個部分，以模塊化思想作為其設(shè)計主導(dǎo)思想。智能循跡小車工作時，循跡傳感器模塊利用相應(yīng)設(shè)備探測小車運行路面有關(guān)信息，并將此類信息輸入到單片機最小系統(tǒng)中，單片機最小系統(tǒng)對接受到的數(shù)據(jù)信息進行分析處理，然后借助小車系統(tǒng)中的控制算法對驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，驅(qū)動小車朝著既定的軌跡運行或根據(jù)反饋的路面信息改變相應(yīng)的運行軌跡。循跡智能小車整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 硬件設(shè)計

循跡智能小車系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括以下三個部分：主電路以及調(diào)速和顯示電路設(shè)計、電機驅(qū)動電路設(shè)計和光盤碼盤編碼器電路設(shè)計。在對主電路以及調(diào)速和顯示電路進行設(shè)計時，單片機最小系統(tǒng)的主控制芯片可選用STC12C5A60S2，該單片機采用相應(yīng)的高密度非易失性存儲器技術(shù)，具有高速、低耗、抗干擾性強等優(yōu)良特點，它對傳統(tǒng)的8051單片機進行了極大的改進，使之在兼容傳統(tǒng)單片機的基礎(chǔ)上擁有了許多新功能，極大程度上提升了單片機系統(tǒng)的運行效率。而主電路系統(tǒng)主要包括了晶振電路和復(fù)位電路等部分，其中，按鍵電路可用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度，顯示電路可用于實時顯示智能小車的行駛速度和距離。在設(shè)計電機驅(qū)動電路時，往往會出現(xiàn)單片機電流不能直接驅(qū)動直流電機的情況，因此，為解決智能循跡小車驅(qū)動力不足和變換方向的問題，大多可采用以下兩種方案，一是選擇專用的驅(qū)動芯片，二是選擇由分離元件組成的驅(qū)動電路。此外，在設(shè)計光電碼盤編碼器電路時，為了進一步優(yōu)化當(dāng)前智能小車速度和路程顯示，應(yīng)進一步加強對速度采集電路的設(shè)計。工作人員可在光電測速原理的基礎(chǔ)上，通過圓盤、電機軸、發(fā)光二極管等機械設(shè)備獲取單片機系統(tǒng)中產(chǎn)生的電平，以此計算出單片機端口的輸入脈沖，進而換算出電機的實時轉(zhuǎn)速和路程。

1.3 軟件設(shè)計

循跡智能小車系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括以下三個部分：總體程序流程框圖、電機速度與路程采集算法和智能小車循跡算法。在對程序流程框圖進行設(shè)計時，設(shè)計人員需將小車的前后左右四個動作分別置于四個函數(shù)中以方便調(diào)用，同時將不同的模式固定在相應(yīng)的定時器中。例如，打開定時器1的開關(guān)則表明當(dāng)前智能循跡小車系統(tǒng)為計數(shù)模式，打開定時器2的開關(guān)則表明當(dāng)前智能循跡小車系統(tǒng)為定時模式，以此有效采集小車行駛過程中的各類信息。而在系統(tǒng)所用的傳感器中，設(shè)計人員往往需要設(shè)計黑白線信息處理中心以使汽車朝著既定方向運行。在對電機速度和路程采集算法進行設(shè)計時，常常選擇光盤編碼盤測量小車行駛速度，并通過相應(yīng)的編程公式計算出電機的具體轉(zhuǎn)速，以此換算出智能循跡小車的實際速度和行駛路程。而在對智能小車的循跡算法進行設(shè)計時，設(shè)計人員常利用紅外探測法來探析小車行駛路面的具體信息，從而確定黑線的具體位置和小車的行駛路線。

2 系統(tǒng)測試與功能實現(xiàn)

為了進一步測試智能循跡小車的相關(guān)性能，工作人員對此進行了循跡軌道試驗和上位機監(jiān)控系統(tǒng)的循跡測試。測試結(jié)果表明，智能循跡小車可按照事先設(shè)定好的相關(guān)路線循跡到指定位置，并在此過程中保證平穩(wěn)性、可靠性和安全性。而上位機監(jiān)控系統(tǒng)能將工作人員事先設(shè)定好的路線命令等通過相應(yīng)設(shè)備有效傳遞給智能循跡小車，使小車實時有效地接收到相應(yīng)的路線信息，完成智能小車自動循跡的目標(biāo)。

3 結(jié)語

總之，隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和進一步成熟，IT行業(yè)、汽車行業(yè)等逐漸提高了對循跡智能小車的重視程度，安全穩(wěn)定性強、自動化程度高的智能循跡小車受到了人們越來越多的關(guān)注。因此，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)在熟練掌握循跡智能小車設(shè)計理論知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同行業(yè)的運行特點設(shè)計出符合實際情況的智能循跡小車，進一步提升企業(yè)的工作效率和運營效率，也為我國循跡智能小車的進一步發(fā)展做出一定的貢獻。

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