鄭茂江

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和科技水平的不斷提升，循跡智能小車(chē)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，給人民群眾的物質(zhì)生活帶來(lái)了極大的便利。在此背景下，本文對(duì)循跡智能小車(chē)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等進(jìn)行了一定的探討，并進(jìn)一步對(duì)循跡智能小車(chē)的系統(tǒng)測(cè)試及相關(guān)功能進(jìn)行了分析，旨在為我國(guó)循跡智能小車(chē)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用帶來(lái)一定的思考和啟迪。

關(guān)鍵詞：智能小車(chē);設(shè)計(jì);應(yīng)用

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

0 引言

隨著我國(guó)人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)駕駛汽車(chē)吸引了越來(lái)越多的目光，人們對(duì)智能循跡小車(chē)適應(yīng)各種復(fù)雜路況的性能、安全平穩(wěn)性等的要求越來(lái)越高，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)等的發(fā)展，智能汽車(chē)在消防、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅在一定程度上緩解了城市交通堵塞的壓力，也為照明、醫(yī)學(xué)等行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的方向。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

循跡智能小車(chē)系統(tǒng)主要包括供電電源、穩(wěn)壓電源模塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、循跡傳感器模塊等5個(gè)部分，以模塊化思想作為其設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想。智能循跡小車(chē)工作時(shí)，循跡傳感器模塊利用相應(yīng)設(shè)備探測(cè)小車(chē)運(yùn)行路面有關(guān)信息，并將此類(lèi)信息輸入到單片機(jī)最小系統(tǒng)中，單片機(jī)最小系統(tǒng)對(duì)接受到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，然后借助小車(chē)系統(tǒng)中的控制算法對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，驅(qū)動(dòng)小車(chē)朝著既定的軌跡運(yùn)行或根據(jù)反饋的路面信息改變相應(yīng)的運(yùn)行軌跡。循跡智能小車(chē)整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 硬件設(shè)計(jì)

循跡智能小車(chē)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)部分：主電路以及調(diào)速和顯示電路設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和光盤(pán)碼盤(pán)編碼器電路設(shè)計(jì)。在對(duì)主電路以及調(diào)速和顯示電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，單片機(jī)最小系統(tǒng)的主控制芯片可選用STC12C5A60S2，該單片機(jī)采用相應(yīng)的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，具有高速、低耗、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)良特點(diǎn)，它對(duì)傳統(tǒng)的8051單片機(jī)進(jìn)行了極大的改進(jìn)，使之在兼容傳統(tǒng)單片機(jī)的基礎(chǔ)上擁有了許多新功能，極大程度上提升了單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。而主電路系統(tǒng)主要包括了晶振電路和復(fù)位電路等部分，其中，按鍵電路可用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度，顯示電路可用于實(shí)時(shí)顯示智能小車(chē)的行駛速度和距離。在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)電流不能直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的情況，因此，為解決智能循跡小車(chē)驅(qū)動(dòng)力不足和變換方向的問(wèn)題，大多可采用以下兩種方案，一是選擇專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)芯片，二是選擇由分離元件組成的驅(qū)動(dòng)電路。此外，在設(shè)計(jì)光電碼盤(pán)編碼器電路時(shí)，為了進(jìn)一步優(yōu)化當(dāng)前智能小車(chē)速度和路程顯示，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)速度采集電路的設(shè)計(jì)。工作人員可在光電測(cè)速原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)圓盤(pán)、電機(jī)軸、發(fā)光二極管等機(jī)械設(shè)備獲取單片機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的電平，以此計(jì)算出單片機(jī)端口的輸入脈沖，進(jìn)而換算出電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和路程。

1.3 軟件設(shè)計(jì)

循跡智能小車(chē)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)部分：總體程序流程框圖、電機(jī)速度與路程采集算法和智能小車(chē)循跡算法。在對(duì)程序流程框圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需將小車(chē)的前后左右四個(gè)動(dòng)作分別置于四個(gè)函數(shù)中以方便調(diào)用，同時(shí)將不同的模式固定在相應(yīng)的定時(shí)器中。例如，打開(kāi)定時(shí)器1的開(kāi)關(guān)則表明當(dāng)前智能循跡小車(chē)系統(tǒng)為計(jì)數(shù)模式，打開(kāi)定時(shí)器2的開(kāi)關(guān)則表明當(dāng)前智能循跡小車(chē)系統(tǒng)為定時(shí)模式，以此有效采集小車(chē)行駛過(guò)程中的各類(lèi)信息。而在系統(tǒng)所用的傳感器中，設(shè)計(jì)人員往往需要設(shè)計(jì)黑白線(xiàn)信息處理中心以使汽車(chē)朝著既定方向運(yùn)行。在對(duì)電機(jī)速度和路程采集算法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，常常選擇光盤(pán)編碼盤(pán)測(cè)量小車(chē)行駛速度，并通過(guò)相應(yīng)的編程公式計(jì)算出電機(jī)的具體轉(zhuǎn)速，以此換算出智能循跡小車(chē)的實(shí)際速度和行駛路程。而在對(duì)智能小車(chē)的循跡算法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員常利用紅外探測(cè)法來(lái)探析小車(chē)行駛路面的具體信息，從而確定黑線(xiàn)的具體位置和小車(chē)的行駛路線(xiàn)。

2 系統(tǒng)測(cè)試與功能實(shí)現(xiàn)

為了進(jìn)一步測(cè)試智能循跡小車(chē)的相關(guān)性能，工作人員對(duì)此進(jìn)行了循跡軌道試驗(yàn)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的循跡測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，智能循跡小車(chē)可按照事先設(shè)定好的相關(guān)路線(xiàn)循跡到指定位置，并在此過(guò)程中保證平穩(wěn)性、可靠性和安全性。而上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能將工作人員事先設(shè)定好的路線(xiàn)命令等通過(guò)相應(yīng)設(shè)備有效傳遞給智能循跡小車(chē)，使小車(chē)實(shí)時(shí)有效地接收到相應(yīng)的路線(xiàn)信息，完成智能小車(chē)自動(dòng)循跡的目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)一步成熟，IT行業(yè)、汽車(chē)行業(yè)等逐漸提高了對(duì)循跡智能小車(chē)的重視程度，安全穩(wěn)定性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的智能循跡小車(chē)受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在熟練掌握循跡智能小車(chē)設(shè)計(jì)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同行業(yè)的運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)計(jì)出符合實(shí)際情況的智能循跡小車(chē)，進(jìn)一步提升企業(yè)的工作效率和運(yùn)營(yíng)效率，也為我國(guó)循跡智能小車(chē)的進(jìn)一步發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

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