摘要：該文采用STC89C52單片機為核心控制單元，通過控制2個L298N電機驅(qū)動模塊控制四個電機的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)智能車的差速控制；利用4個紅外光電傳感器以階梯狀均勻分布模式布置在智能車前部，用于采集路面的信息以實現(xiàn)循跡功能。該文詳細(xì)論述了智能車控制系統(tǒng)的具體設(shè)計方案，以及智能車控制系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)過程，并且具體分析了智能車的車身結(jié)構(gòu)對其速度和轉(zhuǎn)向的影響。實驗證明，該系統(tǒng)能很好地滿足智能車對路徑的識別和抗干擾能力較強的要求，智能車速度調(diào)節(jié)響應(yīng)時間快，穩(wěn)態(tài)誤差小，具有較好的動態(tài)性能和良好的魯棒性[1-4]。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機；L298N驅(qū)動模塊； 紅外傳感器

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2488-05

智能車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合控制系統(tǒng)。它應(yīng)用了微處理器、紅外傳感器、自動控制、測量控制、信息處理、機械設(shè)計、模式識別等技術(shù)。智能車已成為人工智能領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點，尤其在大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面。有關(guān)智能車的設(shè)計、功能的實現(xiàn)和相關(guān)技術(shù)的研究等更是成為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

本文以STC89C52單片機為核心控制單元，通過控制L298N電機驅(qū)動模塊控制電機和應(yīng)用紅外反射式光電管識別路徑的方法，實現(xiàn)智能車的循跡行走和速度控制等功能。

1 智能車的整體設(shè)計

1.1 智能車總體模塊設(shè)計

本文設(shè)計的智能車總體設(shè)計是由6個模塊組成，分別是智能車模型模塊；電源模塊；紅外路徑識別傳感器模塊；STC89C52單片機最小系統(tǒng)模塊；L298N驅(qū)動電機模塊；電機模塊。智能車總體模塊設(shè)計框圖如圖1所示。智能車循跡行駛過程是：首先紅外路徑識別傳感器將采集到的紅外信號傳送給單片機最小系統(tǒng)，然后通過單片機最小系統(tǒng)的控制算法對信號進(jìn)行計算處理，接下來將此信號在通過控制算法驅(qū)動電機，最后實現(xiàn)對智能車運動軌跡進(jìn)行實時控制[5]。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 紅外路徑識別傳感器模塊設(shè)計

2.4 微處理器模塊設(shè)計

本智能車采用的微處理器模塊是STC89C52單片機，眾所周知，智能車的微處理器模塊是智能車的大腦，是核心的控制單元，智能車的行駛主要是通過這個微處理器模塊的控制實現(xiàn)的。

STC89C52單片機是一種低功耗高性能CMOS 8位微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案[9]。

3 軟件設(shè)計

本智能車的編程語言為高級C語言，本系統(tǒng)的程序主要由延時程序、電機動作控制程序、光敏傳感器掃描程序、電機調(diào)速程序和主程序5大部分構(gòu)成。此智能車在轉(zhuǎn)彎時候選用延遲程序代替定時器程序，這樣使智能車在直線行駛的時候能夠不用來回擺頭，大大的增加了智能車的穩(wěn)定性。其主要的設(shè)計原理是：智能車的4個紅外傳感器如果全部沒有檢測到黑線，智能車全速前行；當(dāng)智能車左一紅外傳感器檢測到黑線，智能車固定向左偏轉(zhuǎn)20度角行駛固定的延遲時間約為50ms后繼續(xù)啟動主程序，讓智能車確保能夠循跡；如果右一紅外傳感器檢測到黑線原理同左一紅外傳感器；當(dāng)智能車的左二紅外傳感器檢測到黑線，這是說明智能車已經(jīng)在彎度較大地方，這時本設(shè)計需要程序控制減速延遲時間約為20ms，并且向左偏轉(zhuǎn)大概90度角，行駛固定的延遲時間約為50ms后繼續(xù)啟動主程序，讓智能車確保能夠循跡；如果右二紅外傳感器檢測到黑線原理同左二紅外傳感器。具體的程序流程圖如圖11。

本文設(shè)計的智能車在紅外路徑識別傳感器模塊方面采用階梯型排列，通過實驗測試證明這種排列方式可以提前感知路徑變化情況，能最快、最合理的檢測到路面信息，從而使智能車的反應(yīng)更加迅速、靈敏；在智能車電源模塊方面加入電容，使其電壓輸出更加穩(wěn)定；在智能車模型選擇方面采用四輪全驅(qū)動智能車模型，通過實驗測試證明這種車模的結(jié)構(gòu)最為合理，智能車的行駛也是最穩(wěn)定的；在智能車行駛速度方面，通過實驗測試證明，本智能車在總長度為18m的曲折型跑到上行駛5圈的時間大概是6分鐘，車速是大概為1.5m/s，性能穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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