无人驾驶车

周卓+朱秀军+兰旭婷

摘 要：利用红外避障传感器检测障碍物，为并以STC89C52单片机控制芯片控制小汽车的速度及转向，从而实现自动避障的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM控制。

关键词：智能小车 STC89C52单片机 L298N 红外避障传感器

由西北民族大学电气工程学院"双E"项目资助（项目编号：20161829 ）

一、绪论

立足经济科技高速发展的时代，高效率的工作、生活是大家共同追求的。自1956年人工智能诞生起，几十年的发展让其有了许多的进步，并广泛用于机器 视觉，专家系统，智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，智能控制，机器人学等各大领域，并且与人类生活联系越来越紧密。甚至连烤面包机也即将加入人工智能革命。你可以将一个面包放进去，用智能手机拍张照片，手机将把所有需要的信息传送给烤面包机，指导它如何将面包烤得恰到好处。从某些方面说，人工智能几乎无处不在，从控制数码相机的光圈和快门速度的智能感应器，到干衣机中的温度和湿度探测器，再到汽车中的自动泊车功能。更复杂的应用还在源源不断地走出实验室。

今天我们为什么要做一个红外避障车呢？经调查发现，在进行隧道及管道检测时95%以上都会选择人工，很少会用到机械类来进行检测。但是使用无人驾驶车代替人工来进行检测，就可以轻而易举地降低危险度，还能节约大量时间和资金投入。对一些运输企业来说，红外避障车加以改进就是一台很好的运输设备，它能给整个社会的运输业带来的便利不容忽视。

二、方案设计

红外避障车能够将信号采集，信号处理，命令执行，避障功能集为一体，使整个系统的稳定性达到了比较高的水平。

实施目标：

1.手动模式：通过蓝牙模块进行通信，遥控操作实现小汽车的前进、后退、左转、右转；

2.自动模式：实现小汽车的自动检测障碍物，进行避障；

（一）避障模块

小车避障原理是小车上电直走，当发现前方有障碍物的时候转弯继续前进，如此往复。在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向前方发射红外光，当红外距离传感器没有遇到障碍物时为关断状态；如果遇到障碍物则闭合。（电路图如图1）

市面上有很多红外传感器，在这里我选用常用的2～80cm可调距离的避障传感器（如图2）

（二）主控系统

选定了STC89C52单片机作为本设计的主控装置，51系列单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。

（三）电机驱动模块

选用L298N电机驱动板模块，L298N是一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A，额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制。具有驱动能力强，发热量低，抗干扰能力强的特点。

三、硬件设计

（一）信号检测模块

信号检测模块采用红外距离传感器，该传感器为距离可调传感器（可调范围2～80cm），可以精确的调整避障距离范围。蓝牙转串口模块可以轻松实现串口数据无线透传。

（二）总体设计

将红外避障分别装在车体前方的左中右三侧。当车身左侧的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机反转，车向右偏转；当车身右侧传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机反转，车向左偏转；当车身中間的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左右轮电机同时反转，再进行左转或右转，躲避障碍物。

四、软件设计

（一）总体结构框图

五、安装和调试

采用螺丝将红外避障传感器及电机等安装组合成车体。通过改变红外避障传感器可调电位器的大小来改变感应距离，通过改变延时程序来改变速度的大小。

结束语：

整个系统的设计以单片机为核心，利用了红外避障传感器，蓝牙串口无线透传模块将软件和硬件相结合。本系统能实现如下功能：自动躲避障碍物，并继续前进。从运行情况来看避障效果比较好，但小车偶尔遇到死角，我认为是由于红外距离传感器的数量太少了。我相信条件允许下我肯定能解决这一问题。

通过本次设计我掌握了很多以前不熟练的东西，认识了很多以前不熟悉得东西，使我在人生上又进了一步。也认识到很多的不足。

参考文献：

[1]郭天祥.51单片机C语言教程 [M]. 北京：电子工业出版社

[2]李朝青.单片机原理及接口技术 [M]. 北京：北京航空航天大学出版社