简易智能循迹定位小车

郭恒兴



简易智能循迹定位小车

郭恒兴

（清华大学附属中学秦汉学校，陕西咸阳，712000）

本设计是具有自动循迹，蓝牙控制等功能并显示GPS定位的智能小车。硬件设计上主要以机器人为开发平台，组装硬件实物来构建智能循迹小车系统。软件上选用最为简单和实惠的8051系列单片机STC12C5A60S2为核心进行程序的控制。选择常见的电动机为机械平台，结合传感器技术和电机控制技术实现小车所需的各种功能。

智能小车；自动循迹；蓝牙控制；GPS定位

引言

移动机器人[1]正朝着智能化和多样化等方向发展，其应用越来越广泛。但是市场上的遥控汽车都价格昂贵，质量也参差不齐。因此，用户自己利用单片机[2]开发一个玩具小车，利用手机蓝牙来进行控制，完成循迹和定为功能，可以更好地增加用户的娱乐性，参与感和动手能力。

1 整体设计

该设计使用红外线发射和接收管等分立元件组成探头，并使用LM399电压比较器，防止临界输出抖动作为核心器件构成中控电路。超声波通过发射信号到收到的回响信号的时间间隔可以计算得到距离，来完成避障的功能[3]。GPS定位通过 C3-470模块来获得小车位置的经纬度，LCD液晶可以通过按键来选择所需的功能。并且可以通过手机蓝牙来控制小车。

2 硬件设计

2.1 循迹模块

用于探测黑线的位置，位于车头前端，由若干个光电管组成，通过反射红外线的变化判断黑线的有无。当被检测物体是白色时，由于白色将光线反射回来, 接收管导通, 输出低电平。当被检测物体是黑色时，由于黑色会吸收大量光线, 那么反射回来的光线就少，接收管不导通，输出高电平。设计者可以用黑色绝缘胶带进行路线的设计。

2.2 超声波避障模块

为了保证小车的安全，加入了避障模块，使用的是HC-SR04超声波测距模块，它可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm；模块包括超声波发射器、接收器和控制电路。

2.3 电源模块

本智能车系统工作电压有+5V和7.2V两种电压，由7.2V /2000mAh的Ni-Cd蓄电池组直接给驱动电机和转向舵机供电。5V给车速传感器、MCU以及光电传感器供电，5V电源的实现是通过电源管理芯片LM2575-5.0来实现的。舵机转向模块，通过一定占空比的方波控制舵机转过的角度，舵机具有力矩大，响应速度快等特点[4-5]。电机驱动模块，由于单片机输出的电流有限，无法直接驱动电机进行工作，因此需要通过专用的电路进行驱动，只要单片机给出相应的控制信号，便可控制电机工作，较为常用的H桥驱动芯片L298N 。

2.4 蓝牙模块

本设计选择HC-05 嵌入式蓝牙串口通讯模块，进行小车与手机之间的通信，从而使得用户能随心所欲地控制小车的运动轨迹。先用电脑蓝牙连接其模块，通过串口调试助手，运用 AT 指令来设置相应的波特率，用户名，密码和其他相应的指令。然后连接单片机 RX 、TX 运用异步串行通讯经过串口中断来发送命令控制小车。需要注意的是，运行本模块可设置为主机或从机，主机能和从机配对通信，从机与从机之间或主机与主机之间不能通信。

3 总结

随着人工智能技术的发展，如果在循迹小车上加入一些新的路径识别算法，将会让小车更加智能。这样开发出来的自动循迹小车具有相当的实际应用价值，用户体验得以提高，市场前景良好，具有很好的经济效益和前景。

[1] 苑毅,张志超,李伟.智能避障小车设计[J].自动化与仪器仪表,2011(03):36-37.

[2] 宋雪松,李冬明,崔长胜.手把手教你学51单片机——C语言版[M].北京：清华大学出版社出版，2014

[3] 高月华.基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J].半导体光电,2009,30(01):134-137.

[4] 唐建文.基于CMOS摄像头的智能小车导航控制[J].装备制造技术,2010(06):184-185.

[5] 李晓旭,周焕银.基于STM32智能小车视觉控制导航的设计[J].电子设计工程,2017,25(09):105-107.

Simple Intelligent Track Location Car

Guo Heng Xing

（Qin Han School, Affiliated Middle School of Tsinghua University, Xianyang, Shaanxi 712000, China）

This design is an intelligent car with functions of automatic tracking, Bluetooth control and GPS positioning display. In the hardware design, the robot is used as the development platform, and hardware objects are assembled to construct the intelligent tracking car system. In software, STC12C5A60S2, the simplest and most affordable 8051 series single chip computer, is selected as the core to control the program. The common motor is chosen as the mechanical platform, and the functions of the car are realized by combining sensor technology and motor control technology.

Intelligent car; Automatic tracking; Bluetooth control; GPS positioning

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2019.03.021

TP23

A

1672-9129(2019)03-0062-02

郭恒兴（2001-）男，籍贯：陕西省兴平市，民族：汉族清华大学附属中学秦汉学校高中学生。E-mail：2209282216@qq.com