基于Arduino的智能遥控小车设计

花 勇，岳 春

（江苏食品药品职业技术学院，江苏 淮安 223003）

基于Arduino的智能遥控小车设计

花 勇，岳 春

（江苏食品药品职业技术学院，江苏 淮安 223003）

智能遥控小车作为运输机器人研究的一个重要组成部分，在货物的搬运分拣中被广泛的使用。本次设计以Arduino为控制单元，通过蓝牙模块发出控制指令，结合L298N电机驱动芯片、红外光电传感器模块、超声波发射与接收模块等构成外围扩展电路，实现了智能小车的自动避障、自动循迹等功能。对智能小车的控制与开发进行了有效的尝试，具有一定的参考价值。

Arduino； 智能遥控；避障；循迹

0 引言

Αrduino作为一款全球知名的开源硬件，全球有数以万计的开发者使用Αrduino开发项目和电子产品［1］。利用Αrduino开发的遥控智能小车具有体积小、成本低、可在多种设备上远程控制等特点。其在饲料生产企业的袋包码垛仓储、化肥厂颗粒粉体袋包码垛，印刷制品运输以及物流企业中的货物的搬运分拣中被广泛使用。本文以Αrduino UNO开发板作为控制单元，手机端传递控制指令给蓝牙穿透模块，通过超声波模块，红外线循迹模块采集的信息配合控制程序实现一种具有无线遥控、避障、自动循迹等多功能智能小车。

1 设计思路和方案

1.1 系统组成

智能遥控小车控制系统硬件由Αrduino UNO开发板、HC05蓝牙穿透模块，超声波传感器、红外循迹传感器和直流电机及驱动电路组成［2］。

1.2 智能小车设计方案

基于Αrduino的智能小车通过无线串口实现对小车的无线遥控，通过相应的传感器和控制程序能够实现以下功能：

（1）利用蓝牙使小车可以远程控制小车运行方向和速度。（2）利用超声波传感器探测前方的障碍物，从而实现自动避障的功能。（3）利用红外循迹传感器探测下方的轨迹线，从而实现自动循迹的功能。（4）安装蜂鸣器和三色LED灯，实现报警和功能指示的作用。

2 智能遥控小车控制程序设计

智能遥控小车程序编写采用了模块化的结构设计方法。小车Αrduino程序的基本结构由setup（）、loop（）、LEDBlin（）、bizhang（）和Line（）五个函数构成。Αrduino通电后Setup（）函数中的程序只执行一次，用于Αrduino的初始化设置，如I/O口的初始化操作和速度状态的定义。Loop（）函数完成程序的主要功能和子程序的调用，如小车的蓝牙遥控、自动避障和循迹等函数的调用。LEDBlin（）函数用来定义WS2812B RGB三色LED闪烁和蜂鸣器发声，bizhang（）函数实现小车的自动避障功能，Line（）函数实现小车的循迹功能，而yaokong（）函数实现小车的手动遥控功能，通过手机客户端的SPP蓝牙串口软件，在名称文本框内输入要传送的字符，如字符Α、B、C用来设置小车运动的工作模式（手动遥控、自动避障、循迹运行）。字符R1、R2、R3用来设置小车的移动速度，、、、分别用来控制小车的前进、后退、左转、和右转。

2.1 手动遥控

避障程序主要由主函数Loop（）和电机L298N驱动函数来实现。首先在函数Loop（）中通过函数BT_COM（）读取蓝牙串口的数据［3］，通过switch（）多选择分支函数比对接收字符对应的电机驱动函数，如符号“↑”则调用Forward（）函数小车前进，符号“↓”调用Backup（）函数小车后退，“→”调用Turnright（）函数小车右转，“←”调用Turnleft（）函数小车左转，实现小车通过无线蓝牙的遥控控制。

2.2 避障代码

避障程序主要由超声波测距函数Distance（），电机L298N驱动函数和避障模式函数BiZhang（）等构成［4］。首先在主程序中选择自动避障模式B，则调用测距模块函数Distance（）通过Triq引脚输送一个大于10us的高电平，然后检测Echo引脚反馈回来的高电平持续时间，通过公式：距离=344m/s*高电/2将时间转换成距离。然后再调用BiZhang（）函数来判断检测的距离：如果在20mm＜us＜40mm范围内小车左转，us＞40mm小车直行，us＜20mm小车后退。

2.3 循迹代码

循迹程序主要由循迹函数Line（）和电机L298N驱动函数等构成。首先在主程序中选择自动避障模式C，当Line（）函数返回值为0时表示小车没有在轨迹上，小车调用电机控制函数Forward（）控制电机继续前进，当Line（）函数返回值为1时表示小车在轨迹的右侧，小车调用电机控制函数Turnright（）函数控制电机右转，同理当Line（）函数返回值为2时，小车调用电机控制函数Turnleft（）函数控制电机左转，当Line（）函数返回值为3时表示小车在轨迹中间，小车调用电机控制函数Forward（）控制电机继续前进。

2.4 实验研究

经实验测试小车成功地实现了无线蓝牙遥控功能，能够实现三种控制模式的切换。在前方遇到障碍物时能够自动的避障，轻松的避开障碍物，达到了预定的目标，效果如图1所示。

3 小 结

借助Αrduino资源丰富的开源硬件平台和高效率的Αrduino类库函数实现了对智能遥控小车控制系统的设计。实验结果表明小车能够很好地实现自动的避障和循迹的功能，通过HC-05蓝牙模块还可以方便地实现无线遥控和控制模式的切换。基于Αrduino智能小车的控制系统的研究将有助于把Αrduino引入到智能产品的设计当中去，具有一定的实用价值，为后续开发工业智能货物运输机器人进行了一次有效的尝试。

［1］陈吕洲.Arduino程序设计基础［M］.北京∶北京航空航天大学出版社，2015.

［2］宋楠，韩广义.Arduino开发从零开始学∶学电子的都玩这个［M］.北京∶清华大学出版社，2009.

［3］聂茹.基于蓝牙遥控的多功能智能小车设计［J］.自动化与仪器仪表，2016（04）.

［4］戈惠梅.基于Arduino的智能小车避障系统的设计［J］.现代电子技术，2014（06）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.084

花勇（1979-），江苏淮安人，硕士研究生，讲师，主要从事机电一体化设计研究。