基于51单片机的避障小车

"基于51单片机的避障小车" 本文介绍了一种基于51单片机的小车寻迹系统。该系统采用四组高灵敏度的光电对管，对路面黑色轨迹进行检测，并利用单片机产生PWM波，控制小车速度。测试结果表明，该系统能够平稳跟踪给定的路径。 一、设计任务 1. 要求 小车从起跑线出发，开始直线行走一段时间。当遇到黑线时，小车自动检测黑线并沿着黑线自动行进。黑线走完之后，直线行走。然后遇到障碍物，通过检测障碍物离自己的距离来判断自己是前进、后退还是左转、右转，最终达到绕过障碍物的目的。 2、小车能够自动记录，自动显示行驶时间，从而判断是否符合要求。（1602必须安装在小车上）。 二、方案论证与比教 1、小车控制单元的选择 主控部分是整个小车的大脑，是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。通常选用单片机作为小车的核心控制单元，本文以STC公司的STC89c52单片机为例予以介绍。STC89c52是一款拥有8K RAM、32个I/O口的单片机，它还拥有丰富的处理功能，为小车的功能扩展提供了相当大的空间，只要按照该单片机的要求对其编制程序就可以实现很多不同的功能。此外，STC是国产单片机，价格便宜，性价比更高。 2、小车驱动单元的选择 小车驱动电机一般不使用现成的玩具小车上的配套直流电机，而使用减速电机，因为其驱动力更强，优于普通直流电机。考虑到小车必须能够前进、倒退、停止，并能灵活转向在左右两轮各装一个电机分别进行驱动。当左轮电机转速高于右轮电机转速时小车向右转反之则向左转。为了能控制车轮的转速，可以采取PWM调速法，即由单片机的IOB8、IOB9输出一系列频率固定的方波，再通过功率放大来驱动电机，在单片机中编程改变输出方波的占空比就可以改变加到电机上的平均电压，从而可以改变电机的转速。左右轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、转弯等功能。用单片机控制电机的时候，需要加驱动电路，为电机提供足够大的驱动电流。使用不同的电机，其驱动电路也不同，我们应该根据实际需求选择合适的驱动电路，通常有以下几种方案： 方案一：用三极管电流放大驱动电路。三极管是一种常见的电子元器件，价格便宜，也很实用。但是，它仅能驱动单个单片机并且要求所驱动电流不大，而且用三极管搭建驱动电路也很麻烦。 方案二：用电机的专用芯片来驱动电机。专用驱动芯片虽说价格稍微贵了一点，但是，专用芯片可同时操作多可电机，且电路连接简单，稳定性好。是一种比较好的驱动电路。 考虑到电机的稳定性及便捷性，我们选择了L298芯片作为驱动电机的驱动电路。 3、轨迹检测模块选择： 方案一、使用简易光电传感器结合外围电路探测。光电传感器实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。 方案二、利用两只光电开关。分别置于轨道的两侧，根据其接受到白线的先后来控制小车转向来调整车向，但测试表明，如果两只光电开关之间的距离很小，则约束了速度,如果着重于小车速度的提升，则随着车速的提升，则势必要求两只光电开关之间的距离加大，从而使得小车的行驶路线脱离轨道幅度较大，小车将无法快速完成准确的导向从而有可能导致寻迹失败。 方案三、用四只光电开关。 一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆（因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离到达不了精确计算值1厘米），但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。综合循迹的准确性和行车的速度，我们选择了方案三。并采用了ST168光电对管。因为ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。 "基于51单片机的避障小车"