智能小车红外寻迹检测技术的研究与应用

功 率很 弱 ，不能 直接 驱动 电机 ，因此 需要 电机 驱 动芯片 来提
高 功率 。本 系统采 用 了 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ驱 动芯 片 ，最 大输 出 电压 可高 达５ ０ Ｖ，同时该芯 片集 成 了两个完 整 的 Ｈ桥 电路 ，恰好 能控
制 两个 电机 。
通 过设置循 环程 序不 断检测 小车 当前 寻线 的位 置 ，并 根
采 集 高 低 电平 ，从 而实 现信 号 的检 测 。寻迹 检测 电路 如 图 ２
陈
莹
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引 言
无 人 驾驶技 术是 汽车 工业智 能化 发展 的趋 势 ，它 是集传
感 检测 、物 联 网技术 、通 信技 术 、智能 导航 及 自动控 制等 功
能于一 体 的复杂 综合 系统 ，可以实 现在 复杂 的路况 下 ，车辆
根据预 先设 置 的程 序 自动驾 驶 ，同时有 效 的避开 障 碍物 。本
２ ． ２寻 迹检 测 电路 设 计 。智能 小 车行 驶 的路 面模 拟 为 白 色 ，按黑 线进 行 寻迹 ，根据 黑 、 白两 种颜 色对 光照 的反射 系 数不 同的原 理 ，利用 红外线 发射管 不断 的 向地 面发射红 外线 ，
改变 晶闸管 的导通 时 间 ，就可 以改变 脉 冲宽度对 电机 进行 直
二 、 红 外 寻 迹 电路 设 计
２ ． １电机 驱动 模 块方 案设 计 。智 能小 车 使用 的是前 轮驱
动 ，通 过 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２控 制两 个 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机 的转 向实现 控制 小车运 动 的
目的 。 四个 红外 传感 器装 在 车体 的底盘 前端 ，小 车根据 传感
器 检测 到 的情况 来执 行相 应 的动作 。 由于单 片机输 出的信号
中进 行 解 码 。红 外 传 感 器 Ｔ Ｃ Ｒ Ｔ ５ ０ ０ ０输 出 端 与 电 压 比较 器 Ｌ Ｍ３ ３ ９的输 人端相 连 ，Ｌ Ｍ３ ３ ９的另 一个输 入端 接一个 基准 电
片机 最 终完 成 电机控制 ，实现红 外 寻迹 功能 。系统 模型 的设
计框 图如 图 １ 所示 。
电传 感器 ，实现 组合 式 的方 向控 制检 测 ，四个红 外光 电对 管
图 １ 模 型 总 体 设 计 框 图
的组合 功能如 下表 １ 所示 ： 表 １ 红 外光 电传 感器状 态袁 状态 ／ 传感 器 直走 左转 弯 左转 弯 右转 弯 右转 弯 Ｒｌ ０ Ｏ ０ １ １ Ｒ ２ ０ Ｏ Ｏ ０ １ Ｌ １ Ｏ １ １ Ｏ ０ Ｌ ２ ０ Ｏ １ Ｏ ０
系 统 由单片机 模块 、寻 迹检 测模块 、液 晶显示 模块 、电 机 驱动 模块 等组 成 。其 中寻迹 检测模 块使 用红 外线 发射 管与
光 敏接 收管 Ｔ Ｃ Ｒ Ｔ ５ ０ ０ ０ ；单 片 机 选择 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２芯 片 ，通 过单
接收头 １ ８ ３ ８ Ｔ ，它 将 接 收 来 的 信 号 进 行 处 理 后 送 到 单 片 机
压 。 当红 外接 收端 检测不 到信 号 ，或 者信 号很 弱 ，光 敏三 极
管就 处 于关 闭状态 ，检测 电路 输 出高 电平 ；当红 外光 被反 射
单 片机
回来 时 ，光敏 三极管 处 于导通 状态 ，检测 电路输 出低 电平 。 单 片机根 据接 收 回来 高低 电平 的不 同来控 制 电机 的转 动 ，从 而实 现小 车 的寻迹功 能 。路 面测 试模块 一共 用 了四个 红外光
流调 速 。即保 持加在 电机 上 的脉 冲电压频 率不 变 ，调 节其 脉 冲宽 度 ，从 而实 现 电机调 速功 能。本 设计 中使用 软件 的方法
光敏 接 收管接 收到 的反 射光 的强 弱就 可 以进 行 寻迹判 断 。当
接收 管接 收到 弱信 号或 无信 号 ，则可 判断 遇到 黑线 。本设计
文通过 研究 红 外寻迹 技 术来 了解智 能小 车在 不 同的路 面情 况 做 出的不 同反应 ，进 而将 红外 寻迹 技术 推广 应用 ，拟解 决 生
产 实践 中遇 到的一些 问题 。
图 ２寻 迹 原 理 图
一
、
智能小车模型设计方案
三、红外检测 的技术实现
３ ． １路 面检 测模 块 的技 术 实现 。红外 接 收 电路应 用红 外
据 状态 表反 馈量 由单 片机控 制 电机 ，实 现小 车 的左 转弯 、右
转 弯 、直线 运动 。 ３ ． ２ Ｐ ＷＭ 的 电 机 控 制 实 现 。Ｐ ＷＭ （ Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ Ｗｉ ｄ ｔ ｈ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ）是 对 电 机调 速 的 常用 方 式 ，脉 冲周 期 不 变 ，只
！ 里
垫
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智能小车红外寻迹检测技术的研究与应用
◆陈孟臻
摘要 ：红 外检 测技 术是 智能 小车寻迹 的 常规技 术之 一 。本 系统使 用红 外线发射 管与光敏 接收 管组 合作 为传 感 器进行 信 号检 测 ，使 ＮＡｔ ｍｅ ｌ ＆ ＼ ￣ 的５ １ 序 列单 片机 为控制 芯 片 实现 小车 自动 寻迹功 能 ，其 中通 过 红外 对管ＴＣ １ Ｋ Ｔ５ ０ ０ ０ 检 测 电路 以及 Ｌ Ｍ３ ３ ９ 电压 比较 电路 实现 黑线检 测 ；通 过Ｌ ２ ９ ８ Ｎ驱动 电路 完 成 小车驱动 ；使 用Ｐ ＷＭ信 号控 制 小车速度 。 关键词 ：智能 小车 ；寻迹 ；红 外 ；Ｔ ＣＩ Ｋ Ｔ５ ０ ０ ０
利用 单 片机 产生 Ｐ ＷＭ 信 号 ，该 信 号分 别接 人 电机 驱动 芯 片 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ的 Ｅ Ｎ Ａ、 Ｅ Ｎ Ｂ两个 使 能端 ，通 过控 制 使能 端 的通 断 时间来 控制 电机 的行驶速 度 ，从 而实现 控制小 车运 动。Ｐ ＷＭ
选用了 Ｔ Ｃ Ｒ Ｔ ５ ０ ０ ０型 的红 外传 感器 ，通 过 Ｌ Ｍ ３ ３ ９ 作 比较器 来