尋跡和避障智能小車系統(tǒng)設(shè)計

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摘要：利用51單片機、玩具小車、紅外傳感器和液晶顯示屏設(shè)計智能小車系統(tǒng)。小車能夠正向、反向、轉(zhuǎn)彎行駛，且行駛速度可調(diào)；遇到障礙物能夠轉(zhuǎn)彎，即避障；能夠按照確定的軌跡行駛，即尋跡；可以通過1602液晶顯示屏查看小車相關(guān)信息。

51單片機；玩具小車；尋跡；避障

1尋跡和避障智能小車總體設(shè)計

紅外傳感器有很好的功能，可以檢測物體的存在，調(diào)理它的靈敏度可以變更小車的回響速度和距離，結(jié)果指導(dǎo)小車的運動軌跡。

尋跡過程：在小車底部左、中、右各裝上一個傳感器，且中間的傳感器剛好能檢測到軌跡，而兩邊的傳感器在中間傳感器檢測到軌跡的時候都不能檢測的軌跡，這有點類似人眼的定位。當(dāng)中間傳感器檢測到軌跡，而兩側(cè)傳感器沒有檢測到軌跡時，說明小車正在軌跡上，這時理應(yīng)直走；當(dāng)左側(cè)傳感器檢測到軌跡，中間和右邊傳感器均未檢測到軌跡時，說明小車行駛偏右，測試小車應(yīng)向左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)右側(cè)傳感器檢測到軌跡，中間和左邊傳感器均未檢測到傳感器時，說明小車行駛偏左，測試小車應(yīng)向右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)三個傳感器均未檢測到軌跡時，說明小車這時已經(jīng)完全偏離了軌道，此時理應(yīng)認(rèn)為調(diào)整。

避障過程：在小車正前方，左側(cè)、右側(cè)各安裝一個紅外傳感器。

概括操作如下：

（1）按照以下電路圖連接好電路，并調(diào)接紅外放射管的放射頻率，以變更紅外放射距離的遠(yuǎn)近；

（2）對于智能小車的尋跡，在小車底部安裝3個紅外傳感器；

（3）對于智能小車的避障，可在小車正前端和左右兩側(cè)各裝一個紅外傳感器，使小車能夠在空曠的房間里不撞上障礙物地行駛；

（4）調(diào)整紅外傳感器的接收距離，查看小車的行駛過程；

（5）解決搭建小車和小車行駛過程中展現(xiàn)的一些問題。

2硬件電路圖

本電路由2個單片機為核心組成，型號為AT89C51，一個主要采集3組傳感器的信息和指示燈顯示。另一個單片機連接主電路，他們之間通過P3.1和P3.0通訊。P1口的低四位操縱電機的正反轉(zhuǎn)。采用達林頓管放大電流驅(qū)動電機。主電路采用+12v電壓供電。

3程序流程圖

4PWM信號操縱直流電機

4.1工作原理

通過電路操縱開關(guān)的開通和斷開的頻率，也就是在一個周期內(nèi)操縱通和斷的時間。概括見電路原理圖，各片面參數(shù)標(biāo)注在電路上。

4.2電路原理圖

5紅外傳感器避障和尋跡

工作原理：利用LM567低頻鎖相環(huán)和LM358高增益集成運放構(gòu)成紅外傳感器。集成電路LM567的工作電壓為4.75V-9V，中心頻率調(diào)理從0.01Hz-500KHz，靜態(tài)工作電流約為8mA，抗干擾才能強。

本測驗使用如圖5電路，LM567音頻鎖相環(huán)電路外接電阻R4，電容C3產(chǎn)生40KHz左右的振蕩信號，一那么作為本身的中心頻率，另一方面通過LM567第5腳輸出方波信號，另一面通過LM567第5腳輸出方波信號，經(jīng)過三極管VT1放大驅(qū)動后，由“F”端操縱紅外放射二極管轉(zhuǎn)化為紅外線放射出去。當(dāng)紅外放射二極管放射出的紅外線遇到遮擋物，便反射到接收管，由“J”端外接的紅外接收二極管接收到放射回來的2～40KHz紅外信號，經(jīng)集成運算放大器LM358（見圖）構(gòu)成的反向比例放大后，由1腳輸出放大后的40KHz方波信號，經(jīng)C2耦合到LM567音頻鎖相環(huán)3腳，當(dāng)3腳的輸入信號中含有LM567設(shè)定的中心頻率（該頻率可通過電位器Rp調(diào)理）時，經(jīng)LM567內(nèi)部的正交相位檢測電路對比后，LM567的8腳輸出電平由原來的高電平轉(zhuǎn)換為低電平，在經(jīng)由LM358構(gòu)成的電壓對比器輸出高電平。當(dāng)由遮擋物時，輸出為低電平，反之，輸出高電平。

整個設(shè)計以單片機為核