多电源供电智能车循迹避障系统的软件实现.docx

### 多电源供电智能车循迹避障系统的软件实现 #### 概述 本文档旨在详细介绍一种基于多电源供电的智能车系统，该系统能够实现自动循迹与避障功能。设计采用红外光电反射式开关传感器来识别路径中的黑色引导线以实现自动循迹；通过红外对管探测器检测周围障碍物，实现避障；并在供电方案上采用电池与太阳能板相结合的方式，以减少能耗，达到环保目的。此外，系统还能在行驶过程中实时显示车辆速度。 #### 关键组件与原理 ##### 1. 循迹模块 - **光电开关检测**：利用四个光电开关（两个一组，分别位于车体前方左右两侧）检测路径上的黑色引导线。当光电开关对准的赛道为白色时，输出电压为0.2V；赛道为黑色时，输出电压为5V。通过比较输出电压与阈值电压，单片机可判断赛道信息，并据此控制电机转动实现循迹。 - **循迹逻辑**：根据光电开关检测结果，智能车可以做出不同反应： - 如果所有光电开关均未检测到黑线，则直行。 - 四个光电开关均检测到黑线，则停止。 - 左1检测到黑线，表示车身偏右，需要大幅度左转。 - 左2检测到黑线，轻微左转。 - 右2检测到黑线，轻微右转。 - 右1检测到黑线，大幅度右转。 ##### 2. 避障模块 - **红外对管探测**：采用两个红外对管，一个位于车头前方用于检测前方障碍物，另一个位于车体右侧用于检测障碍物长度。红外对管发射红外光，若前方有障碍物，红外线被反射回，单片机会接收到低电平信号，进而控制电机改变方向以避开障碍物。 - **避障逻辑**：一旦前方或右侧的红外对管检测到障碍物，单片机立即触发外部中断，并通过控制电机使智能车转向避开障碍物。当确认障碍物已完全避开后，智能车重新回到黑色引导线上继续循迹。 ##### 3. 显示与速度控制模块 - **速度控制**：采用PWM（脉冲宽度调制）技术控制智能车速度。通过调节直流电源电压的占空比，改变负载两端电压的平均值，实现速度调节。PWM输出频率设为1kHz，定时中断次数设定为100（即0.01ms中断一次），占空比范围为1～100，以适应不同行驶需求。 - **速度显示**：使用LM393和20格光电码盘组成的测速模块，每转过一格触发一次外部中断记录数据。速度显示采用LCD1602显示器，每隔400ms更新一次数据。 #### 系统软件实现 ##### 主程序流程 主程序主要负责循迹控制。在正常循迹状态下，智能车的直行速度维持在1.3～1.5m/s。当红外对管检测到障碍物时，系统会减慢速度并触发外部中断进入避障子程序，成功避开障碍物后，智能车将继续循迹行驶。 ##### 循迹与避障软件流程 - **循迹软件流程**：根据光电开关反馈信号调整电机方向，确保智能车沿黑色引导线行驶。 - **避障软件流程**：当检测到障碍物时，立即调整方向避免碰撞，并重新寻找黑线继续循迹。 #### 结论 本文介绍了一种多电源供电智能车循迹避障系统的设计与实现，该系统能够有效识别路径并规避障碍物，具有较高的实用价值。通过采用红外光电反射式开关传感器和红外对管探测器，系统实现了自动循迹和避障功能；结合PWM技术，还能够实时调节速度并显示。这种设计不仅降低了能耗，提高了能效，还增强了智能车的灵活性和安全性，对于智能交通领域具有重要的参考价值。