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智能小车的研究 一、 设计要求和系统原则 （一） 准确定位停车 设计要求主要包括以下具体功能：设置总线时间、里程和速度；自动寻找旅游景点和照明，自动避免障碍，正确控制实际驾驶速度，正确定位停车。针对上述技术要求，在设计思路方面可以以玩具电动车为基础，以80C51单片机为核心，在玩具电动车上加装光电、红外线、金属探测器以及超声波传感器等装置，从而实时测量电动小车的速度、位置以及运行状态等数据，单片机接收到这些测量数据后对其进行处理，再根据所检测到的各类数据对电动小车进行智能控制，最终实现智能化控制。 （二） 超声、红外光电传感器 本文所提出的智能小车设计方案，其智能控制由80C51单片机来实现。最开始的时候小车的启动与复位是手动操作来实现的，一旦小车在行驶经过规定的起始黑线时，由于车上设置有超声传感器以及红外光电传感器，这些装置会对小车进行检测。80C51单片机会对小车进行控制，要求其记数、显示以及调速和避障；在行驶过程中，超声传感器的主任务是检测正前方方向，而左右侧方向则由红外光电传感器来完成，正是两类传感器的相互结合通过单片机的控制实现系统的自动避障功能；采用双极式H型脉冲宽度调制技术提高小车在行驶过程中的静态性能与动态性能，行驶时间与里程数采用动态共阴技术实现。 二、 硬件设计 （一） 脉冲宽度调制 在本设计中，利用晶闸管的直流斩波器和整流电路作为直流调速系统，其中晶闸管处于开关状态，相位无法对其实行控制，一旦晶闸管处于触发导通的状态，电动机上就会受到电源所加设的电压；如果晶闸管处于断开的状态，相应的直流电源与电动机的连接也会断开，这时电动机就会经过二极管续流，其两端几乎没有电压。所谓的脉冲宽度调制简称为PWM，其是Pulse Width Modulation的缩写，其只是对晶闸管的导通时间有所改变，并不会改变脉冲周期，所以其直流调速是通过改变脉冲宽度来实现的。 此外，单片机对继电器的闭合加以控制，也可以实现脉宽调速，不过其会受到驱动能力的限制。本设计中应用可逆脉冲宽度调制变换器，可以顺利地实现小车左转、右转的功能要求。可逆脉冲宽度调制变换器结构式的类型包括T型、H型多种，本文采用由4个三极电力晶体管与4个续流二极管组成的桥式电路，即双极式H型变换器，这是一种比较常用的变换器，其电路原理图如下图1所示： （二） 特殊功能设备 80C51单片机共包括以下几个部分：微处理器、程序存储器、数据存储器、定时器与计数器、串行口中、并行I/O口以及中断系统和特殊功能寄存器等，在单片机内有单一总线将这些器件连接起来，与传统的结构模式相比，80C51基本结构最大的不同之处就是采用特殊功能寄存器对各功能部件进行集中控制；此外，由于80C51内部包括ROM/ERPOM，因此其所构成的最小系统结构简单，且可靠性强。 （三） 测试系统 检测系统的主要作用就是进行光电检测，通过各类传感器测量小车的行车状态、位置以及避障等数据。 1. 超声波传感器的应用 与可见光传感器相比，红外检测体现出可靠性强、反应速度快且定位精度高的优势，因此采用红外光电码盘检测方案。本设计中检测路面起始点与终点就是通过反射式红外线光电传感器来实现的。终点是一条宽约两公分的黑线，在检测时为了满足起始时的记数以及到达终点时的停电需要，把一套传感器沿着黑线置于小车的底盘上。要满足系统识别障碍的功能，最重要的就是传感器的选择，可以利用超声波传感器来实现。本设计所采用的是T/R-40-12小型超声波传感器，该检测元件可以准确地探测到前方的障碍物，然后将超声波脉冲发送至探测目标，对其往返时间进行计算，最后判定出实际的距离。光线跟踪功能是通过光敏三极管来实现的，该元件接收灯泡发出的光线，一旦其感受到光线的照射，c-e间的阻值就会有所下降，检测电路输出高电平，LM393电压比较器以及74LS14施密特触发器对其进行整形后再发送至单片机控制。 2. 控制器80c51操作 本设计中采用了反射接收原理，系统中配置了一对红外发射器和接收传感器。其中用于检测行车方向的电路共包括一个红外发光二极管、一外红外光敏三极管及其上拉电阻，此套装置贴近地面装设在小车的底盘前沿，在小车行进过程中，红外发光二极管会向物体发射出相应强度的红外线，当红外光敏三极管接收到其所反射回来的红外线后导通，发射出一个电平跳变信号。小车处于正常行驶状态，发射管将红外光同步发射至地面，此时白纸会将光线反射出来，接收管接收到光线后就会产生电平信号并输出；当智能小车行驶到黑线的位置时，黑线就会将发射端的光线完全吸收，则反射光线就不能被接收端接收到，这时传感器就会向80C51单片机发送低电平信号，由其进行处理。80C51单片机内所包含的程序均是预先设计好的，当其接收到信号后会做出执行何种程序的判断，从而实现对小车行驶状态的控制。假如需要小