自動(dòng)追光自動(dòng)避障電動(dòng)小車設(shè)計(jì)

自動(dòng)追光自動(dòng)避障電動(dòng)小車第10頁(yè)共10頁(yè)P(yáng)AGE自動(dòng)追光自動(dòng)避障電動(dòng)小車設(shè)計(jì)摘要：系統(tǒng)以兩片STC12C5A60S2芯片為核心控制器，采用紅外傳感器以及光敏電阻傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小車的自動(dòng)避障與自動(dòng)追光功能。整個(gè)電動(dòng)小車系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板控制子系統(tǒng)與小車控制子系統(tǒng)兩大部分。前者采用光敏電阻傳感器裝置檢測(cè)太陽(yáng)能板方向信號(hào)，控制直流電機(jī)調(diào)整太陽(yáng)能板追蹤光源方向，使太陽(yáng)能板始終以最大功率給蓄電池充電；后者則控制小車面向光源方向前進(jìn)和后退，同時(shí)利用紅外測(cè)距使小車可以自動(dòng)避開障礙物。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了硬件電路以及軟件程序的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電動(dòng)小車系統(tǒng)具有良好的可控性及較高的靈敏度等性能，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。太陽(yáng)能充電自動(dòng)追光自動(dòng)避障電動(dòng)小車充分利用綠色資源，實(shí)現(xiàn)了小車的智能化，有著十分廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:電動(dòng)小車，避障，追光，太陽(yáng)能充電1.引言隨著汽車自動(dòng)化程度的提高，新一代智能汽車的研究在國(guó)內(nèi)外受到越來(lái)越多的重視。其方向主要有兩點(diǎn)：一是智能化程度的提高，二是清潔能源的應(yīng)用。這符合當(dāng)今汽車行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題將設(shè)計(jì)自動(dòng)追光自動(dòng)避障電動(dòng)小車，在小車追尋光源的路上可以自行避開障礙物，同時(shí)太陽(yáng)能板正對(duì)光源，以最大的轉(zhuǎn)化效率為小車供電，該系統(tǒng)以兩片STC12C5A60S2芯片為核心控制器，采用超聲波以及光敏電阻傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小車的自動(dòng)避障與自動(dòng)追光功能。2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體框圖如圖一。此電動(dòng)小車由自動(dòng)追光自動(dòng)避障系統(tǒng)和自動(dòng)追光太陽(yáng)能充電系統(tǒng)組成。自動(dòng)追光自動(dòng)避障系統(tǒng)用STC12C5A60S2單片機(jī)為核心器件，檢測(cè)紅外傳感器和自制追光傳感器輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的程序，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，達(dá)到小車自動(dòng)追光自動(dòng)避障的功能。太陽(yáng)能自動(dòng)追光充電系統(tǒng)用STC12C5A60S2單片機(jī)為控制器件，檢測(cè)自制追光傳感器輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的程序執(zhí)行電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序，電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制對(duì)光裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽(yáng)能電池板始終正對(duì)光源。圖一系統(tǒng)總體框圖2.2模塊方案的比較與論證2.2.1小車車體的設(shè)計(jì)方案一：自己制作電動(dòng)車。經(jīng)過(guò)考慮，若自己制作電動(dòng)車，價(jià)格便宜，可靠性良好，但制作工序復(fù)雜，耗費(fèi)大量時(shí)間，所以放棄此方案。方案二：使用已有車模改裝。在已有車模的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，省去了制作電動(dòng)車的大量時(shí)間，且可靠性高，用塑料做的車架，比鐵制小車更輕便、美觀，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇此方案。2.2.2控制器模塊方案一：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)部需要發(fā)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。從使用經(jīng)濟(jì)的角度考慮，放棄了此方案。方案二：采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為控制器。STC12C5A60S2的最小硬件系統(tǒng)由時(shí)鐘晶振電路、復(fù)位電路、STC12C5A60S2芯片等構(gòu)成，STC12C5A60S2單片機(jī)具有8路10位高速AD接口，可方便的擴(kuò)展任何傳感器。第一片STC12C5A60S2控制小車電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，第二片STC12C5A60S2獨(dú)立控制太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)對(duì)小車的組裝與機(jī)械部分的調(diào)整，使得小車結(jié)構(gòu)更為合理且穩(wěn)定，性能良好。經(jīng)過(guò)仔細(xì)比較，本系統(tǒng)選擇方案2。2.2.3小車電機(jī)模塊方案一：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。但是，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適合于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。綜合考慮比較，本系統(tǒng)放棄了此方案。方案二：采用直流電機(jī)。直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，可以產(chǎn)生大扭力。能夠較好的滿足系統(tǒng)要求，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)共同作用時(shí)，可通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制，實(shí)現(xiàn)避障功能，且控制簡(jiǎn)單方便，因此選擇此方案。2.2.4小車避障模塊小車避障原理：傳感器檢測(cè)到前方有障礙物，信號(hào)輸入單片機(jī)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，避開障礙物。方案一：采用激光傳感器測(cè)距。能非常準(zhǔn)確地測(cè)出小車與障礙物的距離，但價(jià)格也高，處理復(fù)雜，不符合我們的要求。方案二：采用超聲傳感器。聲波傳感器來(lái)探測(cè)物體的距離以及相對(duì)于傳感器的方位，以便可以進(jìn)行避障動(dòng)作。使用超聲波傳感器不但可以準(zhǔn)確獲得物體的距離值，也可以獲得準(zhǔn)確方位值，也就是正前方。單片機(jī)控制超聲波傳感器發(fā)射一組高頻聲波，一般為40-45KHz，當(dāng)聲波遇到物體后，就會(huì)被反彈回，并被接收到然后再傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)計(jì)算這段時(shí)間即聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間t，再乘以聲波在媒介中的傳播速度v，就可以獲得物體相對(duì)于傳感器的距離值（即L=vt/2），然后通過(guò)單片機(jī)控制小車在距障礙物一定距離時(shí)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以此避開障礙物，繼續(xù)向光源方向前進(jìn)。方案三：采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)電位器，可調(diào)節(jié)兩個(gè)紅外傳感器的檢測(cè)距離為10—80cm，開關(guān)量輸出（TTL電平），簡(jiǎn)單、可靠。綜合以上，本系統(tǒng)采用紅外傳感器，簡(jiǎn)單方便，且軟件編寫也較容易，所以車前面采用紅外傳感器。2.2.5小車自動(dòng)追光模塊小車追光控制以STC12C5A60S2微型控制器為中心，處理光敏電阻傳感器信號(hào)，判別光源的位置，實(shí)現(xiàn)小車追光控制系統(tǒng)。方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到小車前方的光敏電阻上面，光敏電阻阻值變小，且變化很明顯。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平。從而判斷小車的朝向,進(jìn)而調(diào)整小車的運(yùn)動(dòng)方向，使小車面向光源開去。方案二：以光敏三極管或二極管為傳感器,為小車提供引導(dǎo)信號(hào)。高強(qiáng)度發(fā)光二極管或光敏三極管組成的電路。這種方案的缺點(diǎn)在于其他環(huán)境光源會(huì)對(duì)光敏三極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判。但如果我們采取較好的避光措施，可以避免該缺點(diǎn)。如在電路上加上可調(diào)電阻，使輸出的信號(hào)變?yōu)殚_關(guān)量，減少控制系統(tǒng)的處理時(shí)間，增加系統(tǒng)的判斷準(zhǔn)確度。但是光敏三極管價(jià)格較貴，不夠經(jīng)濟(jì)。方案三：使用紅外傳感器,紅外傳感器價(jià)格便宜,程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,可以接受包括編碼和非編碼等各種形式的紅外光.但是缺點(diǎn)是抗干擾能力差而且信號(hào)處理困難.綜上分析:這次設(shè)計(jì)選擇了方案一，通過(guò)光敏電阻對(duì)光的感應(yīng)，其阻值改變發(fā)生改變，由單片機(jī)實(shí)時(shí)采集信號(hào)，并在其內(nèi)部處理進(jìn)行判斷當(dāng)前車子的運(yùn)動(dòng)的方向是否為正對(duì)光源方向，進(jìn)行調(diào)整。2.2.6太陽(yáng)能板自動(dòng)追光模塊太陽(yáng)能追光系統(tǒng)以STC12C5A60S2芯片為核心控制器。原理：系統(tǒng)通過(guò)不斷判斷由光敏傳感器傳來(lái)的光信號(hào)強(qiáng)度，并設(shè)置一定的電壓閾值，當(dāng)光信號(hào)的電壓差值大于設(shè)定閾值時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)來(lái)控制作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)動(dòng)，使光源發(fā)出的光與太陽(yáng)能板垂直，從而實(shí)現(xiàn)追光的目的。方案一：采用光電三極管構(gòu)成感光裝置檢測(cè)光源。光電三極管的集電極電流不只是受基極電路的電流控制，同時(shí)也受光的控制，因此可以使用光電三極管檢測(cè)光源的所在。而光電二極管存在一個(gè)最佳靈敏度的峰值波長(zhǎng)，當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降。因?yàn)楣庾幽芰刻?，不足以激發(fā)電子空穴對(duì)；當(dāng)入射光的波長(zhǎng)縮短時(shí)，相對(duì)靈敏度也下降，這是由于光子在半導(dǎo)體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的空穴電子對(duì)不能到達(dá)PN結(jié)，因而靈敏度下降。方案二：采用光敏電阻（或光電二極管）構(gòu)成感光裝置檢測(cè)光源。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。光電二極管上不加電壓，利用PN結(jié)受光照射時(shí)產(chǎn)生正向電壓的原理，可看作微型光電池。這種工作狀態(tài)一般用作光電檢測(cè)器。

利用光敏電阻構(gòu)成感光檢測(cè)裝置有以下兩種結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)一：基于擋板的感光裝置設(shè)計(jì)。感光部分把光敏電阻分布在不同象限，通過(guò)擋光板將象限隔離，根據(jù)每個(gè)象限光敏電阻所傳回?cái)?shù)據(jù)的大小來(lái)判定感光狀態(tài)，當(dāng)小車移動(dòng)時(shí)，擋板會(huì)把光敏電阻中的一個(gè)或者幾個(gè)擋住。這樣，通過(guò)單片機(jī)對(duì)光敏電阻電平的采樣，對(duì)電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)電平的變化，使單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)，使太陽(yáng)能電池板重新垂直對(duì)準(zhǔn)光源。結(jié)構(gòu)二：基于圓筒的感光裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在圓柱體的外面不受圓柱體遮擋的地方（確保會(huì)受到光線的照射）也安裝一個(gè)光電二極管（其朝向與圓柱體內(nèi)的光電二極管朝向相同），用于檢測(cè)環(huán)境亮度，并與圓柱體內(nèi)的每個(gè)光電二級(jí)管及運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)比較電路。適當(dāng)調(diào)整圖中電阻的阻值，這樣當(dāng)圓柱體內(nèi)的光電二極管沒有受光線照射時(shí)，運(yùn)放將輸出低電平。此電平可對(duì)接到的輸入端進(jìn)行檢測(cè)，圓柱體內(nèi)的每個(gè)光電二級(jí)管各用一個(gè)單片機(jī)的輸入端。這樣就可以檢測(cè)太陽(yáng)光線的朝向，來(lái)決定哪個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。比較方案一和方案二可以得出：光電三極管的靈敏度比光敏電阻高，輸出電流也比光敏電阻大，多為毫安級(jí)。但它的光電特性不如光電二極管好，在較強(qiáng)的光照下，光電流與照明度不成線性關(guān)系。本系統(tǒng)采用光敏電阻，能更好的適應(yīng)我們的需求，因此采用方案二。而方案二中基于擋板的傳感器設(shè)計(jì)易于操作，且使用器件少，故采用方案二中基于擋板的光敏電阻傳感器設(shè)計(jì)。

2.2.7太陽(yáng)能充電模塊方案一：恒流充電。恒流充電方式是一種簡(jiǎn)單的充電方法。但是，恒流充電有其局限性：對(duì)電池過(guò)充電就會(huì)造成電池壽命的縮短，而過(guò)小電流又會(huì)延長(zhǎng)充電時(shí)間。系統(tǒng)不考慮用此方案。方案二：恒壓充電。太陽(yáng)能電池板可以產(chǎn)生3—6V的空載輸出電壓，接1.2可充電鎳鎘電池后，輸出電壓為2V,正好供給電池充電，同時(shí)串聯(lián)一個(gè)LED燈，指示充電狀態(tài)，綜合考慮，選擇此方案。3.理論分析與計(jì)算3.1太陽(yáng)能板追光和引導(dǎo)原理由于太陽(yáng)能板要有最高效的太陽(yáng)能接受，所以太陽(yáng)能板需要始終正對(duì)光源。由于要求小車要躲避障礙物，車子的運(yùn)動(dòng)方向要改變。就會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能板不能正對(duì)著光源，于是就要調(diào)整板子的角度。板子需要上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，所以調(diào)整板子方向，需要用到兩個(gè)電機(jī)，一個(gè)用于水平調(diào)整，另一個(gè)用于豎直方向上下調(diào)整。但是考慮到單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，需要外接一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)分別運(yùn)動(dòng)。如表1所示：表1L298N邏輯真值表L298N可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，且進(jìn)行分別操作。這樣，就可以利用一個(gè)芯片對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行操作。太陽(yáng)能板的四個(gè)方向分別放置四個(gè)光敏電阻將其分成四個(gè)象限，每個(gè)象限有一個(gè)光敏電阻感應(yīng)該象限是否被光照著。若是，則當(dāng)前該象限向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)1；否則向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)0。單片機(jī)根據(jù)接收到的四個(gè)象限的信號(hào)，進(jìn)行判斷當(dāng)前情況下，兩個(gè)電機(jī)應(yīng)當(dāng)如何轉(zhuǎn)動(dòng)，才能讓其正對(duì)著光源。四個(gè)象限的邏輯狀態(tài)，以及在該狀態(tài)下，電機(jī)如何轉(zhuǎn)動(dòng)，才能達(dá)到要求狀態(tài)，如表2所示：表2電機(jī)轉(zhuǎn)向和傳感器邏輯真值表第四象限第三象限第二象限第一象限M1M20000————0001正反0010反反0011——反0100正反0101————0110反——0111反正1000正——1001正正1010————1011正正1100——正1101正反1110反反1111正——注：表示不作任何調(diào)整M1正轉(zhuǎn)表示水平順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，反轉(zhuǎn)表示逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)M2正轉(zhuǎn)表示太陽(yáng)能板1，2象限向上移動(dòng)，反轉(zhuǎn)表示1，2象限向下移動(dòng)按照表2真值表，編寫出程序。讓小車能夠按照當(dāng)前太陽(yáng)能板的方向進(jìn)行上下左右的調(diào)整，使其正對(duì)光源。3.2紅外傳感控制電路為簡(jiǎn)化硬件電路，傳感器單元采用了發(fā)射/接收一體化的紅外光電開頭，型號(hào)E3F-DS30C4，如圖二所示：圖二紅外傳感器該傳感器為漫反射型，使用電壓范圍寬（DC6V--36V），探測(cè)距離可調(diào)節(jié)，最大可達(dá)30CM，輸出信號(hào)可直接與單片機(jī)的I/O口相連接。本系統(tǒng)調(diào)節(jié)此紅外傳感器，使其探測(cè)距離為8CM，當(dāng)單片機(jī)接收到紅外傳感器的信號(hào)后，則執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。3.3太陽(yáng)能充電小車采用太陽(yáng)能電池對(duì)系統(tǒng)供電。太陽(yáng)能板在太陽(yáng)光照下的輸出電壓是5~5.5V，單片機(jī)采用四節(jié)可充電電池為其供電，可充電電池的電壓值為4.8V左右。當(dāng)可充電電池的電壓低于太陽(yáng)能板電壓的時(shí)候，太陽(yáng)能板對(duì)充電電池充電。當(dāng)充電電池電壓高于太陽(yáng)能板電壓的時(shí)候，有一個(gè)反向截止二極管，使充電電池的電流不能流過(guò)太陽(yáng)能電板。同時(shí)使用發(fā)光二極管指示出當(dāng)前系統(tǒng)正在工作。充電電路如圖三所示:圖三太陽(yáng)能充電電路3.4跟蹤引導(dǎo)算法圖四跟蹤引導(dǎo)算法流程圖4.硬件電路與軟件程序設(shè)計(jì)4.1總體電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)思想：整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分用于小車運(yùn)動(dòng)控制；另一部分用于太陽(yáng)能板方向和位置的控制。第一部分由單片機(jī)向外發(fā)送超聲波測(cè)量障礙物的距離，并通過(guò)超聲波躲開障礙物，采用超聲傳感器。聲波傳感器來(lái)探測(cè)物體的距離以及相對(duì)于傳感器的方位，以便可以進(jìn)行避障動(dòng)作。另外，用光敏電阻做為光感應(yīng)探頭，探測(cè)光源的位置，以及小車當(dāng)前位置如何才能到達(dá)光源的位置。另外，太陽(yáng)能板由另一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)控制，負(fù)責(zé)調(diào)整太陽(yáng)能板的位置調(diào)整，使其正對(duì)光源，當(dāng)太陽(yáng)能充電電壓大于電池電壓的時(shí)候，太陽(yáng)能對(duì)其充電；當(dāng)電池電壓高于太陽(yáng)能電壓時(shí)候，電池不要對(duì)太陽(yáng)能板放電。4.2硬件電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用兩個(gè)模塊分別對(duì)小車系統(tǒng)進(jìn)行控制。第一個(gè)模塊是對(duì)小車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)尋光與避障功能。利用兩個(gè)直流電機(jī)，控制小車的直行和左右旋轉(zhuǎn)，后退。另一模塊是控制太陽(yáng)能板的旋轉(zhuǎn)，使小車任何時(shí)刻都能接收到最多的太陽(yáng)能。第一個(gè)模塊前方有紅外測(cè)距電路。當(dāng)沒有障礙物的時(shí)候，或者障礙物距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，小車按向前直行的方式行走。當(dāng)紅外測(cè)距電路檢測(cè)到前方偶障礙物的時(shí)候，小車就靠左右兩個(gè)電機(jī)的不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，從而繞過(guò)障礙物。另外還有追光電路，是利用小車前方的兩個(gè)光敏電阻，將光敏電阻的阻值通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)化器將其當(dāng)前阻值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。再通過(guò)數(shù)字量大小的比較，來(lái)判斷小車的具體偏向，從而改變小車的面向，從而轉(zhuǎn)向。也就是說(shuō)：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)對(duì)接收到的兩個(gè)光的強(qiáng)弱，做出轉(zhuǎn)向的動(dòng)作。此模塊的電路如圖五所示：圖五系統(tǒng)追光避障電路圖第二個(gè)模塊是太陽(yáng)能板控制電路。這個(gè)模塊是通過(guò)一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)控制的，在太陽(yáng)能板上有四個(gè)光敏電阻，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，將模擬電壓量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，比較當(dāng)前四個(gè)光敏電阻的電壓值，判斷沒有接受到光的那個(gè)板塊所處的位置，通過(guò)兩個(gè)電機(jī)對(duì)太陽(yáng)能板的位置調(diào)整，太陽(yáng)能板的位置調(diào)整，當(dāng)調(diào)整到太陽(yáng)能板恰好到最好的接收太陽(yáng)能位置，停止。子系統(tǒng)硬件原理圖如圖六所示：圖六太陽(yáng)能板追光電路圖4.3軟件流程圖圖七系統(tǒng)軟件流程圖5.系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試場(chǎng)地場(chǎng)地規(guī)格：1.5m*1.5m；2m*2m；2.5m*2.5m卷尺：精度0.01m秒表：精度0.01s5.2測(cè)試方案測(cè)試的主要思想：先分模塊測(cè)試，然后整體測(cè)試。將整個(gè)功能系統(tǒng)劃分為多個(gè)模塊包括：光敏電阻傳感器模塊，超聲波測(cè)距模塊，紅外測(cè)距模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，太陽(yáng)能充電模塊。5.2.1光敏電阻傳感器模塊：系統(tǒng)共采用6個(gè)光敏電阻，其中兩個(gè)安裝在小車車頭的左右兩邊，另外四個(gè)裝在太陽(yáng)能板的上下左右四個(gè)位置上。檢測(cè)方法：改變光照的方向，測(cè)量光敏電阻的阻值和電壓，觀察阻值與電壓的變化是否明顯，確定光敏電阻傳感器的靈敏度。5.2.2紅外測(cè)距模塊：紅外測(cè)距模塊用于小車向光源行駛時(shí)避開障礙物，由一個(gè)紅外發(fā)射電路和一個(gè)紅外接收電路組成，在小車的正前方放置一個(gè)障礙物，改變小車與障礙物之間的距離，測(cè)試小車的避障功能。5.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：系統(tǒng)一共使用四個(gè)直流電機(jī)，其中兩個(gè)用于小車驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)用于太陽(yáng)能板位置的調(diào)整。利用單片機(jī)系統(tǒng)輸出不同的脈沖信號(hào)送給L298N芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，測(cè)試其性能。5.2.4太陽(yáng)能板充電模塊：模塊用于給蓄電池充電，測(cè)量太陽(yáng)能板在不同光照下輸出電壓的大小，通過(guò)改變太陽(yáng)能板的放置位置，選擇合適的光照以輸出所需的電壓，供給蓄電池的充電。5.2.5整體系統(tǒng)調(diào)試：首先通過(guò)光敏電阻傳感器檢測(cè)光源的位置信號(hào)，測(cè)試小車是否可以實(shí)現(xiàn)追光的功能；然后利用超聲波傳感器和紅外線傳感器檢測(cè)避障功能的實(shí)現(xiàn)。5.3測(cè)試結(jié)果為小車測(cè)試設(shè)置不同的環(huán)境，改變實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地大小，障礙物個(gè)數(shù)等條件，記錄小車行駛的相關(guān)數(shù)據(jù)分析小車性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：表三測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表場(chǎng)地規(guī)格(單位：m)光源離小車距離障礙物個(gè)數(shù)小車行駛直線距離小車停止時(shí)離光源距離完成時(shí)間（s）太陽(yáng)能電池板是否對(duì)準(zhǔn)光源充電顯示1.5*1.51.531.40.1030是顯示1.350.1539是顯示1.340.1638是顯示2*2251.820.1841是顯示1.820.1845是顯示1.770.2344是顯示2.5*2.52.552.400.1043是顯示//卡住是顯示2.350.1549是顯示由表三可知:小車在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)追光自動(dòng)避障的功能，符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。6.設(shè)計(jì)總結(jié)本系統(tǒng)采用兩片STC12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)為核心部件，通過(guò)傳感器信號(hào)，控制相應(yīng)的動(dòng)作，配合一套完整的程序，實(shí)現(xiàn)了小車的自動(dòng)追光自動(dòng)避障的功能。在設(shè)計(jì)中，我們盡量采用低功耗器件，力求硬件電路的經(jīng)濟(jì)性和精簡(jiǎn)性，充分發(fā)揮軟件控制靈活方便的特點(diǎn)，來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。7.參考文獻(xiàn)[1]譚曲江,馮杰,馮曉君,王海濱.基于nRF2401無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)的遙控出鋁手柄[A].中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C],2008.[2]宣利峰,熊繼平.基于自動(dòng)尋跡的智能公交車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[A].第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C],2009.[3]曹曉光,高安林.智能機(jī)器車改裝設(shè)計(jì)[A].第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）[C],2008.[4]劉永春,王秀碧,陳彬.基于單片機(jī)的分布式溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A].第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（3）[C],2008.TheDesignofAutomaticTrackingLightandAvoidingObstaclesElectricCarWuEnmei(SchoolofPhysicsandElectricalEngineeringofAnqingNormalCollege,Anqing246011)Abstract:ThissystemusestwoSTC12C5A60S2chipsasthecorecontroller,adoptingIRsensorandphotosensitiveresistancesensortechnologytoachievethefunctionofautomaticallyshunningobstaclesandtrackinglight.Theelectriccarsystemincludessolarpanelcontrolsubsystemandcarcontrolsubsystem.Theformerusesphotosensitiveresistancesensortocheckthedirectionsignalsofthesolarpanelandcontr