浅谈循迹智能小车设计与应用

郑茂江

摘 要：随着我国经济社会的快速发展和科技水平的不断提升，循迹智能小车得到了进一步的发展和应用，给人民群众的物质生活带来了极大的便利。在此背景下，本文对循迹智能小车的硬件设计、软件设计等进行了一定的探讨，并进一步对循迹智能小车的系统测试及相关功能进行了分析，旨在为我国循迹智能小车的进一步发展和应用带来一定的思考和启迪。

关键词：智能小车;设计;应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.006

0 引言

随着我国人工智能技术的进一步发展，自动驾驶汽车吸引了越来越多的目光，人们对智能循迹小车适应各种复杂路况的性能、安全平稳性等的要求越来越高，而随着计算机技术、自动化科学技术等的发展，智能汽车在消防、交通等领域的应用越来越广泛，不仅在一定程度上缓解了城市交通堵塞的压力，也为照明、医学等行業的发展带来了新的方向。

1 系统结构设计

1.1 整体结构

循迹智能小车系统主要包括供电电源、稳压电源模块、电动机驱动模块、单片机最小系统、循迹传感器模块等5个部分，以模块化思想作为其设计主导思想。智能循迹小车工作时，循迹传感器模块利用相应设备探测小车运行路面有关信息，并将此类信息输入到单片机最小系统中，单片机最小系统对接受到的数据信息进行分析处理，然后借助小车系统中的控制算法对驱动系统发出相应的指令，驱动小车朝着既定的轨迹运行或根据反馈的路面信息改变相应的运行轨迹。循迹智能小车整体结构示意图如图1所示。

1.2 硬件设计

循迹智能小车系统的硬件设计主要包括以下三个部分：主电路以及调速和显示电路设计、电机驱动电路设计和光盘码盘编码器电路设计。在对主电路以及调速和显示电路进行设计时，单片机最小系统的主控制芯片可选用STC12C5A60S2，该单片机采用相应的高密度非易失性存储器技术，具有高速、低耗、抗干扰性强等优良特点，它对传统的8051单片机进行了极大的改进，使之在兼容传统单片机的基础上拥有了许多新功能，极大程度上提升了单片机系统的运行效率。而主电路系统主要包括了晶振电路和复位电路等部分，其中，按键电路可用于调节系统速度，显示电路可用于实时显示智能小车的行驶速度和距离。在设计电机驱动电路时，往往会出现单片机电流不能直接驱动直流电机的情况，因此，为解决智能循迹小车驱动力不足和变换方向的问题，大多可采用以下两种方案，一是选择专用的驱动芯片，二是选择由分离元件组成的驱动电路。此外，在设计光电码盘编码器电路时，为了进一步优化当前智能小车速度和路程显示，应进一步加强对速度采集电路的设计。工作人员可在光电测速原理的基础上，通过圆盘、电机轴、发光二极管等机械设备获取单片机系统中产生的电平，以此计算出单片机端口的输入脉冲，进而换算出电机的实时转速和路程。

1.3 软件设计

循迹智能小车系统的软件设计主要包括以下三个部分：总体程序流程框图、电机速度与路程采集算法和智能小车循迹算法。在对程序流程框图进行设计时，设计人员需将小车的前后左右四个动作分别置于四个函数中以方便调用，同时将不同的模式固定在相应的定时器中。例如，打开定时器1的开关则表明当前智能循迹小车系统为计数模式，打开定时器2的开关则表明当前智能循迹小车系统为定时模式，以此有效采集小车行驶过程中的各类信息。而在系统所用的传感器中，设计人员往往需要设计黑白线信息处理中心以使汽车朝着既定方向运行。在对电机速度和路程采集算法进行设计时，常常选择光盘编码盘测量小车行驶速度，并通过相应的编程公式计算出电机的具体转速，以此换算出智能循迹小车的实际速度和行驶路程。而在对智能小车的循迹算法进行设计时，设计人员常利用红外探测法来探析小车行驶路面的具体信息，从而确定黑线的具体位置和小车的行驶路线。

2 系统测试与功能实现

为了进一步测试智能循迹小车的相关性能，工作人员对此进行了循迹轨道试验和上位机监控系统的循迹测试。测试结果表明，智能循迹小车可按照事先设定好的相关路线循迹到指定位置，并在此过程中保证平稳性、可靠性和安全性。而上位机监控系统能将工作人员事先设定好的路线命令等通过相应设备有效传递给智能循迹小车，使小车实时有效地接收到相应的路线信息，完成智能小车自动循迹的目标。

3 结语

总之，随着自动驾驶技术的发展和进一步成熟，IT行业、汽车行业等逐渐提高了对循迹智能小车的重视程度，安全稳定性强、自动化程度高的智能循迹小车受到了人们越来越多的关注。因此，相关设计人员应在熟练掌握循迹智能小车设计理论知识的基础上，根据不同行业的运行特点设计出符合实际情况的智能循迹小车，进一步提升企业的工作效率和运营效率，也为我国循迹智能小车的进一步发展做出一定的贡献。

参考文献：

[1]余炽业，宋跃，雷瑞庭.基于STC12C5A60S2的智能循迹小车[J].实验室研究与探索，2014，33（11）：46-49，121.

[2]莫太平，杨宏光，刘冬梅.面向多路线的智能循迹小车的设计与实现[J].专题研究，2014（04）：6-9.

[3]雷高伟，熊建斌，徐小玲.自循迹智能小车控制系统设计[J].广东石油化工学院学报，2017，24（01）：41-44.

[4]薛红，尹延辉，苏勇等.循迹智能小车的系统设计[J].军事通信技术，2012，33（03）：72-75.