单行道避障智能车的方案设计

单行道避障智能车的方案设计摘要本文介绍了一种以AT89SC52单片机作为检测和控制核心的简易智能小车设计方法，通过无线电通信、超声波测距和光电传感器实现了小车的自动识别路线，判断并自动躲避障碍，选择正确行进路线，两车之间相互通讯等功能。关键词智能控制；无线电通讯；超声波测距BarrierstoIdentificationandAutomaticControlAbstractThispaperpresentsaAT89SC52asasingle-chipdetectionandcontrolofthemini-mentalcoreofthecardesign,radiocommunications,ultrasonicandphotoelectricsensorsrangingrealizedthecarautomaticallyidentifyroutes,avoidobstaclesandautomaticallydetermineandselecttherightroadLine,two-carcommunicationsandotherfunctions.KeywordsIntelligentcontrol;radiocommunications;ultrasonicranging0.前言近几年来，汽车的智能化控制运用的越来越广泛，智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统——它集中地运用了计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术——是典型的高新技术综合体。本文设计的单行道避障智能车就是这种综合体的一种尝试。文中所设计的单行道避障智能车在多种传感器的配合下——具有自动寻迹、障碍物探测、躲避以及智能车之间的双向通讯控制等功能，可以说基本实现了单行道避障智能车的智能化。1.系统总体说明本设计方案实现的目的：我们要求两辆智能车分别从两端的斑马线处出发，各自同时向对面方向的斑马线处前进，然后回到本车出发处的斑马线为一个来回，连续行进三个来回，最后停在本车出发处的斑马线。两辆智能车之间不能在单行道内相撞（单行道只能同时容许一辆智能车通过）且智能车不能触碰白色障碍物。89SC52单片机光电传感器无线通信模块URM37V3.2超声波测距模块侧前方障碍物与小车距离两辆小车通信感应小车路线光电传感器信息处理后送出舵机步进电机L298驱动控制小车转弯控制小车车速和小车的走停我们设计了如下图所示的单行道避障智能车控制系统，系统以AT89s52单片机作为检测和控制的核心，通过端口分别与无线数据通信模块，红外反射式传感器和超声波测距模块相连接，同时在电源的驱动下控制舵机和步进电机的运转实现智能车的方向、速度的调节等具体功能。2.无线通信模块为了实现单行道避障智能车之间的无线数据通信，首先要选择合适的无线收发器件或者是模块，其次需要了解该器件或者是模块如何与单片连接及采用何种协议。考虑了数据的编码方式、外围元件数量、功耗、发射功率、收发芯片的封装和管脚数等方面的问题，我们选用了基于nRF905的PTR8000无线数据传输模块。我们将单片机和无线数据传输模块按照典型技术方案连接，并且安装于智能车上，通过对模块编写程序就能轻松地实现智能车之间的无线数据通信。3.超声波测距模块为了更好的配合软件计算实现小车的避障，我们选用了超声波测距模块测量智能车到障碍物的距离。首先对于超声波传感器的挑选尤其严格，因为不同的传感器在使用时差异很大。这里我们选取的是一对距离适中、频率为40KHZ的压电式超声波探头。该超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率40K时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。我们知道此时接受到的电信号十分微弱，通过TL062C放大器将其放大，就可以得到理想的脉冲。智能车在前进过程中不断向外部发射超声波，当超声波遇到障碍物后就会反射回来被智能车捕捉到，如果智能车距障碍物的距离小于设定安全距离，单片机将通知舵机改变智能车的前进方向，实现一次避障。在多次避障成功后，智能车就顺利地绕过了障碍物。超声波测距的算法设计:超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。所以超声波发出位置到障碍物的距离则为：1/2*10.2=5.1m。示意图如下所示：4.步进电机模块智能车采用步进电机能够实现车速和起停的控制。我们所使用的步进电机的型号是16H38—0806B，该步进电机是两相步进电机，中间分别抽出一线，当作四相电机，使用起来非常方便。使用步进电机的显著优点是步进电机控制平稳、速度易于控制，尤其是用单片机控制时，可以实时的获取车体的速度及行进的距离。5.总结该智能车各部分采用模块化设计，各个模块之间独立性强，具有较好的扩展性。核心控制部分采用可在线编程AT89S52单片机，可以在不增加系统硬件的情况下方便地对系统进行二次开发。本文对单行道避障智能车进行了试验，实现了小车的路线识别、两车通讯判断并自动躲避障碍、选择正确行进路线等功能。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注，本实验的设计方案对于今后的汽车智能化的进一步开发，无人操作器械系统，月球车远程遥控探测提供了广泛的应用前景。参考文献：1.靳达，单片机应用系统开发实例导航2003.10北京：人民邮电出版社2.21IC中国电子网。万方数据资源统一服务系统。机器人爱好者。