基于单片机的红外避障与循迹智能小车

开发研究

基于单片机的红外避障与循迹智能小车

单希明1,刘蓟南"，张千宇2

（1.沈阳工学院，辽宁抚顺113122；2.抚顺矿业集团西露天矿，辽宁抚顺113001）

摘要：目前国内电子智能行业发展迅猛，智能化产品逐渐遍布诸多行业。本次设计的智能小车采用AT89C52单片机作为主要控制元件,使用红外对管和超声波模块发射并接收信号,通过给单片机烧写程序自动处理并输出信号,从而控制电机驱动,使得智能小车具有红外避障,自动循迹功能，同时也为特殊场合的多功能智能小车研究项目提供基础模型。

关键词:AT89C52单片机;红外避障;循迹;超声波测距1总体设计

基于AT89C52设计的智能小车，由2节3.7V可充电锂电池直接供电，为单片机及其他模块提供工作所需的电压。红外对管避障与黑线循迹作为小车的主要功能，配合超声波模块，利用超声波探测功能对小车周围环境中固体障碍物进行更详细的探测,从而完善小车系统。

2单片机主控制电路

本智能小车选用AT89C52作为主控制系统，配合编程软件Keil uVision,通过单片机对供电烧写模块、实时时钟模块、复位电路、红外接收模块及电机驱动模块等进行程序操控。

3电机驱动模块

电机驱动模块可以将单片机给出的信号转化为小车的运行状态,故本次设计给智能小车装配L293D双H桥路电机驱动芯片,PWM可调电机转速，并在小车底板上安装了2个减速电机，小车所用步进电机AIRPAX,工作电压5V,绕组内阻20.4Q,步进角15°，永磁4相。车轮采用直径65mm 宽度25mm含内胆防滑车轮。通过单片机输出控制信号给L293D,由L293D驱动左右2个减速马达正转或反转，再配合万向轮来实现小车的前后左右行驶动作。

4红外避障模块

红外避障模块由左右2组红外对管（LEASl、RC1、LEAS2、RC2）、电压比较芯片（U5）、电位器（RW1、RW2）、状态指示LED灯（LED4、LED5）组成。智能小车上电后,红外对接管就会启动，当红外对接管前方一定距离内有障碍物出现时，智能小车会把发射管发射的红外光反射回来被接收管接收，通过电压比较芯片分析后，再输出相应的信号，当红外对管前方一定距离内有物体出现时状态指示

津市蓟县人,研究生，研究方向:工程力学。LED灯亮起。当小车的左边红外对管探测到障碍物时，单片机输出信号给右电机,同时停止左电机运转，使小车向右转弯,当右边红外对管探测到物体时,右电机停转,左电机运行，小车左转。以此实现红外避障效果。

5红外循迹模块

红外寻迹模块由智能小车底板上2组红外对管（U1、U2）、电压比较芯片（U5）、电位器（RW3、RW4）、状态指示LED灯（LED2、LED3）组成。利用判断黑白线来完成寻迹,红外光有一个反射特性:不同的物体反射特性不同,尤其对白色反光的物体，红外光的反射量相对会多一些。智能小车红外避障与寻迹实验应在自然光较弱情况下进行,自然光会对红外避障功模块和循迹模块中的红外接收管设备造成干扰，所以应在室内无自然光或夜晚灯光条件下进行调试和实验。因为红外接收管的红外光波长，所以红外接收管在接收红外信号时，会被自然光中相同波长的红外光干扰进而影响小车性能。

6超声波模块

智能小车采用HC-SR04超声波测距设备,该设备由超声波发射器、接收器和控制电路组成，具有非接触式距离感测功能，其范围在2〜400cm,测距精度可达3mm。采用10口TRIG触发测距，其正常工作时会发射8个40kHz的方波，并且具有自动检测有无信号返回的功能;如果有信号返回，10口ECHO会自动输出一个高电平，而超声波往返总路程所用的时间，等于输出的这个高电平持续的时间长度。此超声波避障测距模块固定在车头前方,可以检测4m范围内是否存在障碍物，当检测到前方有障碍物时，单片机根据反馈回来的信号做出判断，提前控制电机，改变设计小车运行的轨迹，以此达到避障的效果。

7结束语

本次设计的智能小车以红外对接、超声波测距为主要功能,红外对接管具有灵敏度高、体积小、易于安装等优点,超声波测距具有测量范围广、精确较度高等优点。AT89C52单片机与电机驱动芯片相结合,不仅减少了智能小车的制造成本，同时也保证了整个系统的稳定性与可编程性。

参考文献：

⑴周生远，王浩，于汇鑫.基于单片机的智能小车避障循迹

系统设计⑴.科技传播,2017⑷：4&

（收稿日期：2019-03-24）

《湖北农机化》2019年第9期