基于单片机的智能循迹小车

程丛丛++田为民++秦雷

摘 要：本文研究的是智能循迹小车。该设计利用STC89C52单片机控制小车的四个电机的转动方向与速度，采用检测黑线的方法来控制智能小车的行走轨迹，使用了两个红外对管来检测黑线，同时用超声波传感器检测小车周围的障碍物。最终实现小车的自动循迹与避障功能。

关键词：STC89C52单片机；超声波；红外传感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.002

1 引言

隨着汽车工业的快速发展，关于智能车的研究越来越受人关注，该设计可以 应用于考古，机器人，医疗器械等许多方面，现实意义很强。通过利用STC89C52单片机的内部资源与程序的相结合，通过L298N驱动来控制小车的转动方式，利用超声波模块设计小车的避障功能，最终使下车可以在不同路段安全平稳的行驶，不需要人为的去控制方向，达到无人监控的安全行驶效果。

2 基于智能循迹小车的总体设计方案

①项目是由STC89C52单片机最小系统板做为主控板，包括电源模块、电机驱动模块、超声波模块、红外传感器模块。

②通过超声波模块来感知前面的障碍物，当测得的距离值小于或者等于设定的距离值时，小车就会自动转向或者后退，来躲避障碍物，以此来达到避障的效果。

③红外传感器模块是小车必不可少的部分，使小车沿着指定的轨道方向前进，通过铺设不同的轨道，小车可以通过轨道的变化按不同的方案行驶。

3 硬件电路设计

硬件电路分为：电源模块、单片机最小系统模块、L298N电机驱动模块、红外感应模块、超声波模块。

3.1 电源模块

首先我们利用稳压电源供电，稳压电源供电稳定方便调试，但是稳压电源体积大，只适合调试阶段的使用。

但是相对于稳压电源而言，干电池的体积较小，电压稳定，方便小车移动，所以我们采用两节18650电池来供电，然而单片机系统需要的是5V电源，所以我们要对电源进行降压处理，通过LM7805电源芯片稳成系统需要的5V电源。以下是设计的硬件图。

3.2 单片机最小系统模块

本系统采用STC89C52单片机作为中央处理器。他的主要任务是在小车行走过程中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，来控制小车的行走。

3.3 L298N电机驱动模块

电机驱动模块的主要功能是驱动小车轮子的转动，对电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性等要求。通过单片机的I/O口输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转、停止操作的控制。

3.4 红外感应模块

在本模块中我们采用TCRT5000 红外反射式光电传感器，TCRT5000 具有一个红外发射管和一个红外接收管，当发射管的红外信号反射被接收管接收后，接收管的电阻会发生变化，电阻的变化取决于接收管所接收的红外信号强度，常表现在反射面的颜色和反射面接收管的距离两方面。

3.5 超声波模块

超声波模块是主要通过信号的反射来计算距离，通过软件编程设置最小距离来实现小车的自动避障功能。

4 软件流程

5 总结

本文针对四轮小车的设计，对其结构、原理、软件设计、以及实现的功能进行了详细的介绍。此设计主要围绕自动循迹和避障这两个功能展开。循迹主要通过红外对灯对黑线的识别进行安全行驶，避障主要是通过超声波测距的设计实现小车对障碍物的避让。希望在今后的学习中，能够学到更多。

参考文献：

[1]姚佳.智能小车的蔽障及路径规划[D].东南大学硕士论文，2005.

[2]李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础[M].第三版，北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[3]李朝春.单片机原理及接口技术[M].第三版，北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[4]李金平，沈明山.电子系统设计[M].北京：电子工业出版社，2007.

项目经费：省级大学生创新创业项目；基于单片机的智能循迹小车（编号：201610379129）

作者简介：程丛丛（1995-），男，安徽怀宁人，学生，研究方向：单片机控制。