0 引言

自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防、探索等領(lǐng)域。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并迅速改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵剿?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過程中，制造能代替人勞動(dòng)的機(jī)器人，一直是人類的夢(mèng)想。智能小車，也就是輪式機(jī)器人，最適合在那些人類無法工作的環(huán)境中工作，該技術(shù)可應(yīng)用于無人駕駛機(jī)動(dòng)車、無人生產(chǎn)線、倉庫等領(lǐng)域。小車也可以作為玩具的發(fā)展對(duì)象，為中國(guó)玩具市場(chǎng)技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價(jià)值。

本設(shè)計(jì)完成以由單片機(jī)最小系統(tǒng)、紅外遙控、智能尋跡、自動(dòng)避障以及液晶顯示組成的硬件模塊，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)組成多功能智能小車，共同實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)向行駛，根據(jù)地面黑線智能尋跡，檢測(cè)障礙物后轉(zhuǎn)向等功能，實(shí)現(xiàn)智能控制。

1 智能小車硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小車的硬件系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、尋跡系統(tǒng)、避障系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成。

1.1 控制系統(tǒng)

選用具有內(nèi)部看門狗的宏晶系列STC89C52RC單片機(jī)作為核心控制器件，最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、MAX232串口通信電路、復(fù)位電路、上拉電阻和晶振電路(晶振為12MHz)。

1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

本小車采用四輪驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制由L298N來實(shí)現(xiàn)。L298N內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的2個(gè)電機(jī)。由L298N構(gòu)成的PWM功率放大器的工作形式為單極可逆模式，2個(gè)H橋的下側(cè)橋晶體管發(fā)射極連在一起。根據(jù)L298N的輸入輸出關(guān)系，使控制端ENA接高電平時(shí)，通過PWM信號(hào)輸入端IN1和IN2可以控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)(輸入端IN1為PWM信號(hào)，輸入端IN2為低電平，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);輸入端IN2為PWM信號(hào)，輸入端IN1為低電平，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn));當(dāng)控制端ENA為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋路上的4個(gè)晶體管全部截止，使正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)停止。

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由單片機(jī)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。PWM即脈沖寬度調(diào)制，它是指將輸出信號(hào)的基本周期固定，通過調(diào)整基本周期內(nèi)工作周期的大小來控制輸出功率的方法。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，速度越快，如果全為高電平，占空比為100%，速度達(dá)到最快。