一種多功能智能小車的設(shè)計

劉悅婷 李若飛 李曉斌 劉韜

摘要：本文設(shè)計一種多功能智能小車，以STC89C52為主控芯片，用L298作為電機驅(qū)動模塊、用HJ-IR2作為紅外避障模塊、用315M作為無線接收模塊、用手機實現(xiàn)藍牙控制等。用Proteus和Keil軟件完成電路仿真，結(jié)果表明系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)小車的前進、后退、轉(zhuǎn)向、避障和手機藍牙控制等功能，具有良好的適用性和推廣性。

關(guān)鍵詞：智能小車;避障;藍牙控制;仿真

中圖分類號：TP23? ???文獻標識碼：A???????? 文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

0引言

智能小車是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策、智能控制與執(zhí)行等多功能于一體的移動式機器人，由傳感器部分、控制器部分和執(zhí)行器部分組成，可應(yīng)用于自動控制、計算機技術(shù)、模式識別、工業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域^[1-3]。隨著技術(shù)的發(fā)展，在智能小車上安裝各種傳感器和控制芯片實現(xiàn)自主巡航等功能。在只有部分人工或完全沒有人工干預(yù)的情況下，要使智能小車沿著規(guī)定的路徑到達目的地，必須在小車上安裝傳感器獲取自身的位置信息，因此對智能小車的控制系統(tǒng)的研究成為研究的熱點^[4-6]。本文以STC89C52單片機作為主控芯片實現(xiàn)了智能小車的設(shè)計，完成了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了智能小車的前進、后退、轉(zhuǎn)向、尋跡、避障和手機藍牙控制等功能。

1系統(tǒng)總體設(shè)計方案

系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1，由單片機主控模塊、電機模塊、避障模塊、無線模塊、手機藍牙控制模塊、電源模塊和車體等七部分組成。單片機選用STC89C52;電源模塊選用線性穩(wěn)壓電源;避障模塊采用紅外線避障;采用達林頓管構(gòu)成的H型PWM電路進行調(diào)速;無線接收器采用數(shù)字信號傳輸;為了小車更好地走直線，選用4個驅(qū)動輪的小車。

2硬件電路設(shè)計

2.1電機模塊的設(shè)計

本系統(tǒng)采用L298N、二極管和電容構(gòu)成H橋電路驅(qū)動直流電機，如圖2所示，每根輸出線上分別連接兩個二極管IN4007來保護芯片。

2.2無線模塊的設(shè)計

根據(jù)頻率覆蓋及模塊的有效收發(fā)距離，選用315M無線接收模塊，如圖3所示。315M是工作在315MHZ/433MHZ頻段的無線收發(fā)器芯片，它具有速率高、性能穩(wěn)定、體積小和價格低等優(yōu)點。

2.3避障模塊的設(shè)計

本系統(tǒng)采用雙路紅外對管正對避障模式，在小車車頭左右兩端各安裝了一個HJ-IR2紅外避障模塊，這樣才能保證避障效果。小車左右避障電路如圖4所示。

3軟件設(shè)計

單片機主控芯片實時采集各傳感器模塊的輸入信號，并控制智能小車做出正確的行駛路線，也可通過手機藍牙控制小車的啟動、停止、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對小車的控制，其程序流程如圖5所示。

本系統(tǒng)采用雙路紅外對管正對避障模式，當左側(cè)傳感器檢測到障礙物時，立即讓小車左轉(zhuǎn)彎后退，右轉(zhuǎn)彎前進;當右側(cè)傳感器檢測到障礙物時，立即讓小車右轉(zhuǎn)彎后退，左轉(zhuǎn)彎前進;當兩側(cè)都未檢測到障礙物，小車一直前行，避障子程序流程如圖6所示。

4結(jié)語

本設(shè)計以單片機STC89C52為核心，L298完成電機驅(qū)動、HJ-IR2完成紅外避障、315M完成無線接收、手機實現(xiàn)藍牙控制等，完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件程序流程圖設(shè)計和C語言程序設(shè)計。通過Proteus和Kei軟件聯(lián)調(diào)仿真，結(jié)果表明系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)小車的前進、后退、轉(zhuǎn)向、避障和手機藍牙控制等功能，可靠性強，具有良好的的應(yīng)用前景。

參考文獻

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收稿日期：2020-03-04

基金項目：2018年甘肅省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目“基于無線控制模式的智能小車的設(shè)計與實現(xiàn)”（編號：243）。

作者簡介：劉悅婷（1979—），女，陜西臨潼人，碩士研究生，教授，研究方向：智能控制。

Design of a Multifunctional Intelligent Car

LIU Yue-ting，LI Ruo-fei，LI Xiao-bin，LIU Tao

（School of Communication Engineering， Lanzhou University of Arts and Science，? Lanzhou Gansu ?730000）

Abstract：In this paper， a multifunctional intelligent car is designed.STC89C52 is as the main control chip. L298 is as the motor driving module. HJ-IR2 is as the infrared obstacle avoidance module and 315M is as the wireless receiving module. Mobile phone can control the car by bluetooth. We can complete circuit simulation with Proteus and Keil software. The results show that the system can realize the functions of car forward， backward， steering， obstacle avoidance and bluetooth control. It has good applicability and generalization.

Key words：intelligent car;obstacle avoidance;bluetooth control;simulation