ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ ＷＯ ·技术交流 基于单片机控制的智能循迹小车 常州信息职业技术学院机电工程学院 宫亚梅苏沛群 【摘要】本系统以单片机ｓＴｃ８９ｃ５２为主要控制核心，通过内部程序处理传感器的检测信号实现对小车的循迹、实时监测、避障、无线等控 制，、系统主要由电源模块、无线通讯模块、光电检测模块、声光模块、显示模块以及电机驱动模块等构成 【关键词】单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２；红外反射式光电管ＲＰＲ２２０；ＯＬＥＩ），￣－，￣ｚ屏；超声波测距模块Ｈｃ—ＳＲＯ４；无线蓝牙模块ｈｃ０５ ０引言 随着科学技术的不断发展，智能化产品的快速更新，智能化程 度变得越来越高，其应用的范围也变得越来越广。其中，智能小午 已破广泛地 用于勘探、控制、搜查及一些危险操作等领域。智能 小乍以迅猛发展的汽车应用电子技术为前提，囊括ｒ汁算机、电子 等多个不同学科领域。本系统要求实现的功能是小车在有黑色引导 线的白色路面ｌ卜循迹前进，动态显示小车行驶的距离和运行时间， 实时监测小车的运行状态，在遇到前方有障碍物时能够进行声光报 警提醒。同时，小车还可由无线蓝牙模块通过无线通讯控制小乍倒 乍、前进、左转、右转等动作。 １系统方案设计 根据功能要求，总体方案设 。如下：用红外反射式光电管ＲＰＲ２２０ 对０．８厘米宽的黑色引导线的边界进行检测，单片村ＬＳＴＣ８９Ｃ５２接收经过 ＬＭ３９３比较并取反后的检测信号，通过内部计算，发出信号给电机， 调蘩左右电机的转速来实现循迹。采用透射式光电传感器Ｈ４２Ｂ６作为 洲迷模块，光电码斑随着车轮转动，计算单位时Ｉ＇ｎＪ内的脉冲数来确 定 轮转动的圈数，再根据实际车轮的大小，洲算…小 的实时行 驶速度，通过程序处理将结果显示在ＯＬＥＤ显示屏上。集成超声波 ＨＣ—ＳＲ０４传感器接收前方障碍物反射回来的声波对障碍物距离进行 检测，当障碍物距离超出设定值时，系统对检测到的左右侧距离进 行比较判断，然后控制电机的转速来实现避障，同时单片机发出信 号给声光报警模块触发提醒。采用蓝牙模块ｈｃ０５，与ＭＣＵ ＵＡＲＴ 疗式进行通讯，实现用手机蓝牙连接该模块发出指令来控制小午的 仃驶状．冬。 个电路结构以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心，通过１／０ ｒｑ｝ｊ外部的 ＯＬＥＤ显示模块、电机驱动模块、声光报警模块、光电检测模块、 超声波测距模块、无线通讯模块、电源模块等设备相连接。依据外 捍Ｉ检测信号进入相应的程序模块，实时采集经Ａ／Ｄ变换后的信号， 并进行相应的运算处理后，输出ＰＷＭ信号来控制各个电机的转 速，从而改变小车的行驶方向，使小车按规定要求行驶。 系统总体结构框图如图１所示。 ·１７６·屯子世界 图１系统总体框图 ２系统工作流程 分析系统功能，在有黑色引导线的跑道上任意指定一处为起点，小 乍能够识别跑道上的黑色弓Ｉ导线轨迹并自动沿着跑道行驶，小车运行时 要保持黑色引导线位于小乍的垂直投影之Ｆ：小车行驶过程中，ＯＬＥＤ显 示屏能够实时显示已经行驶的距离和运行时间：用手机蓝牙连接小车并 遥控小车完成前进、后退、左转、右转等功能；住小车前方设置一个障 碍物，小车能检测到障碍物转弯避开，同时进行声光报警，并且将与障 碍物之间的距离显示在ＯＬＥＤ显示屏上。设计流程图如图２所示。 图２系统流程图 ３系统调试 单片机系统的时钟稳定是单片机能够正常运行的前提，所以在 （下转第１７８页） ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ· 鼬∞蚰 熹； 加 ｏ ｊ ４系统检测结果 ５结语 本设计方案应用在实际锂电池系统中，采用Ｋ型热电偶温度传 感器对锂电池进行温度监控，风扇电源直接取自锂电池。 本文提出了一种新的对锂电池组监控的智能管理系统，能准确 监视电池组的状态，实现电池组温度、电压和电流等保护。系统设 计采用模块化，能实现系统容量的灵活扩展，并能够可靠、安全地 工作。本设计与以往的设计方案相比具有管理数量多、集成度高、 通过半年多的试验，电源管理装置表现出良好的性能。控制计 算机通过ＣＡＮ总线能够实时接收电池信息，计算电池实际放电能 量，分析速度信息能够计算ｕｕｖ获得的动能，由此可以得到能源的 利用效率这一评估ｕｕｖ性能的重要参数。本系统的准确性和实时性 在实际中得到了证明和认可。 电源管理设置参数为：风扇启动温度为５０℃，回差８℃，可以 体积小、精度高、反应快等优点。 参考文献 【１】谢卓，赵鹏斌．一种锂电池电量监测电路设计方法Ⅱ１．现代电机 技术，２０１２，３５（１）：１９２—１９４． 在温度超过５Ｏ℃时为电池降温，当电池温度下降至４２℃时，风扇断 电。通过图３回收数据可以看到电池温度始终保持在设定范围内。 ［２】王天福，刘强，李志强．动力锂电池组充放电智能管理系统设计 与实现Ｕ】．电源技术，２０１１，３５（９）：１Ｏ６９—１０７１． ［３Ｊ胡银全，刘和平，刘平磷酸铁锂电池组电压检测及误差分析Ｕ１ ＿电源技术，２０１１，３５（８）：９０６—９０８． 【４】闫磊，潘宏侠，赵润鹏，等．电流信号采集装置的设计Ⅱ】．煤炭技 术，２０１２，３１（１）：５９—６１． 罨鹌窭罩；翟拳礁毯 昌零器 寻；警岛端疑８ 嚣簧魂嚣薹曩ｇ最袅 霉善 震毪鬻葛：；；８麓瑞嚣 霪 寰霉 嚣鑫蔫ｇ霉臻襄蔫 蔫慕 譬 鬟景 蓦 篓霉糍窝舄舞 搿 劣８霉零＝叠 图３锂电池温度监测图 （上接第１７６页） 通电检查的时候要做的第一件事便是检测系统时钟是否稳定正常， 些外部器件，基本上可以使智能小车实现所需要的各项功能。循迹 功能是智能车的基本功能，采用光电管ＲＰＲ２２０来循迹，可以准确 的检测到黑色引导线，使得检测率大大的提升。超声波由于检测方 便，使用ＨＣ．ＳＲ０４进行测距和避障，有便于操作和调试的优点。最 后，除了利用光电循迹之外，智能小车应该可以在无光照的情况下 来循迹，目前利用金属传感器来循迹的方案也愈发地成为热点，这 将会把智能小车功能向上又提高一个水平。 在系统通电状况下，用示波器测晶振的引脚，看频率是否与晶振的 频率相同，若相同，则表明该时钟运行正常。其次，复位电路不正 常也可能会导致系统无法正常工作，若复位按键没按下引脚电压为 ０Ｖ，按下引脚电压为５Ｖ，则表明该单片机处于正常工作状态。 在软件的调试过程中主要遇到了下列典型问题： （１）循迹程序烧录好后，小车运行时的循迹反应却不够灵敏。 解决方案：通过调节内部传感器上相应的可调电阻的阻值大小 来改变循迹灵敏度，以此来解决循迹反应慢的问题。 （２）当小车的行驶速度过快或者遇到度数过大的弯道时，小车容 易冲出轨道。 参考文献 【１］谭浩强．ｃ程序设计【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００５． 【２］ＬＴ，沈永 李海燕．机电一体化系统设计ｆＭ】．北京：中国电力 出版社，２００９． 解决方案：适当的调整小车的行驶速度参数，在检测到弯道时 尽快减速，避免冲出轨道。 ［３１苏凯，刘庆国，陈国平．ＭＣＳ一５１系列单片机系统原理与设计【Ｍ】 冶金工业出版社．２００３． ４结束语 『４］彭军．传感器与检测技术【Ｍ１．西安电子科技大学出版社，２００３． ［５］谢自美．电子线路设计·实验·测试口 ．华中科技大学出版社，２Ｏ（Ｏ． 以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心构架的智能小车在主控方面取得了 很好的效果，该单片机具有功耗低、性能高的特点，通过再添加一 ·１７８·电子世界 【６１冯晓，刘仲恕．电机与电器控审ｌ［Ｍ】．机械工业出版社，２００５．
