基于测控角度谈循迹小车的设计比较方案

钟雨阳　陈琴　谢颖　陈莹霞

摘 要：循迹小车是最简单的智能化产品，通过单片机的控制，能够让其沿着固定的轨道自动行驶，通过对其的扩展，可以充分的应用在工厂自动化、军事领域、仓库管理、自动停车系统、智能玩具或民用服务等诸多领域，例如在自动仓库、码头、搬运、涂装等物流作业部门工作的物流小车就是在此基础上设计出来的。

关键词：循迹小车;智能;设计

一、背景介绍

智能循迹小车又被称为Automated Guided Vehicle，简称AGV，是二十世纪五十年代研发出来的新型智能搬运机器人。智能跟踪车是一种安全的交通工具，它配备有电磁、光学或其他自动引导装置，可沿设定的引导路径行驶。在工业应用中，充电电池是主要的动力源，它可以由计算机程序控制来选择运动轨迹和其它动作，或者将电磁轨迹粘在地板上以确定无人驾驶移动车辆的运动轨迹和动作通过电磁轨道发出的信号，货物或材料可自动从起点运至目的地，无需操作员操作。

二、方案设计比较

本次设计主要分为四个模块，分别是主控芯片模块、电机驱动模块、避障传感器模块、循迹传感器模块，此外还需要确定充电方式。整体框图如图所示。

图1 整体框图

（一）方案比较和选择

（1）主控芯片的选择

方案一：STC89C52 单片机作为系统的控制器。STC89C52 是一-种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，stc系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试，并且价格便宜。

方案二：采用FPGA作为系统的主控制器。FPGA 可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，I0口资源丰富，易于进行功能扩展，处理速度快，常用于大规模实时性要求较高的系统，但价格高，编程实现难度大。

综上所述，本系统逻辑功能简单，仅仅需要接收传感器的信号和控制电机，对主控芯片的数据处理能力要求不高，从性价比方面考慮选择方案一。

方案一：采用直流电动机。直流电动机具有转矩大、响应快、体积小、重量轻、调速特性好、调速平稳方便、调节范围广：过载能力强，能承受频繁冲击负荷，直流电动机能实现频繁无级快速启动，制动和反转，满足各种特殊操作要求，价格低廉。

方案二：采用步进电机。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行原件。控制方便，体积小，灵活性和可靠性高，具有瞬时启动和急速停止的优越性，比较适合本系统控制精度高的特点。但步进电机抖动较大，输出转矩较小，随转速的增加而减小，随转速的增加而急剧下降。步进电机转速较低。它不适用于有一定速度要求的系统，如汽车，而且价格昂贵，所以本方案不适用。

综上所述，由于直流电机价格便宜、控制简单，因此本设计用方案一。

（2）传感器的选择

方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。

方案二：使用避障传感器模块。传感器模块对环境光适应能力强，具有一对红外发射和接收管。发射管发射一定频率的红外线。当探测方向遇到障碍物（反射面）时，红外光被反射回来并被接收管接收。比较器电路处理后，绿色指示灯亮，信号输出接口输出数字信号（低电平信号）。检测距离可通过电位计旋钮调节。有效距离范围2～30cm，工作电压3.3v～5v。传感器的检测范围可通过电位器调节，干扰小，装配方便，使用方便。

综上所述，传感器选用方案二，经济实惠，使用方便，精确度高。

图2 避障传感器模块实物图

三、结语

当今世界，随着计算机技术、控制技术和信息技术的飞速发展，工业生产与管理也朝着自动化、信息化、智能化方向发展。在自动化生产线、智能仓库管理和物流配送等领域，当生产现场环境非常恶劣或许多人工不能完成一般的运输或装卸时，机器人能够适应这样恶劣的环境。此时，它需要一台智能跟踪车等机器来完成这样的任务，基于场景和生活。为了满足生活的实际需要，研究智能履带车是不言而喻的。

参考文献

[1]李全利.单片机原理及接口技术.北京：高等教育出版社，2008

[2]何希才.传感器及其应用电路.电子工业出版社，2001

作者简介

钟雨阳（1998—），女，汉族，四川夹江，本科，研究方向：测控技术与仪器。

陈琴（1998—），女，汉族，四川眉山，本科，研究方向：交通运输。

谢颖（1998—），女，汉族，四川达州，本科，研究方向：物理学。

陈莹霞（1999—），女，汉族，四川资阳，本科，研究方向：信息工程。