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定向循迹小车的控制系统设计 　　摘 要：本系统采用STC89C52单片机作为控制核心，指南针模块确定行驶方位， TCRT5000红外光电传感器进行轨道边沿线及转向标志线的检测，L298N电机驱动芯片驱动直流电机，设计实现了小车的定向行驶--无可视轨迹、黑色标志线识别、定向转弯、变速行驶、小车当前方位角度值获取及显示。 　　关键词：智能小车；STC89C52单片机；定向行驶；指南针；TCRT5000 　　1引言 　　近年来智能小车的发展非常迅速，在工业、科研甚至是军事领域都得到了很广泛的应用，智能小车能实现在无人操作的情况下，按照人为预先设定的情况工作，也可以根据现场的实际情况进行判断做出相应的响应，并稳定工作。本文以STC89C52单片机作为微控制器，设计并实现了块的智能定向循迹小车系统。 　　2 系统整体设计 　　整个系统由STC89C52最小系统控制模块、L298N驱动模块、GY-26指南针模块、TCRT5000红外光电传感器模块和电源转换模块构成，如图1所示。 　　STC89C52模块为核心，通过指令获取指南针模块所测得的方位角度值，并辅以红外模块TCRT5000的边界检测结果，获得小车的方位，再通过分析与比较，将小车的转向以及两电机转速调整的信息输出给电机驱动模块，从而完成小车的行进以及位置调整。电源转换模块负责给系统的各模块供电。 　　3系统单元模块设计 　　3.1 控制模块 　　STC89C52模块控制各个功能模块数据的读入、处理、输出，使各个模块连接在一起组成一个有机整体。主要由STC89C52单片机和外围电路组成的最小系统。单片机最小系统包括开关指示电路、复位电路、时钟电路等。 　　3.2 红外检测模块 　　TCRT5000红外传感器作为红外边界检测模块的核心部分。当红外线未被反射或者发射的信号很弱，光敏三极管会处于关断状态，模块输出高电平；反之，当被测量的物体在检测的范围内，则信号足够大使三极管饱和，模块输出低电平。红外检测模块电路图如图2所示。 　　3.3 电机驱动模块 　　采用L298N作为电机驱动芯片，需要两组驱动电路驱动小车的两个后轮。L298N配合单片机的方式可以实现对小车速度的精确控制。驱动电路图如图3所示。 　　3.4 指南针模块 　　系统采用GY-26型号的一款平面数字罗盘模块，其电路核心是型号为HMC1022的磁阻传感器和PIC16F690单片机。本模块主要用于实现小车在没有黑色轨迹线的地点进行定向行驶。GY-26指南针模块的计数参数如表1所示。 　　3.5 显示模块 　　LCD1602液晶模块作为显示部分，用于显示小车的测量角度值、目标角度值、当前角度值和转向控制等数据。 　　3.6 电源模块 　　本系统的中的电机驱动模块采用12V的锂电池供电；其它模块机如单片机最小系统、指南针、红外检测模块需要5V的供电电压，采用LM7805稳压芯片将12V转成5V，达到系统电压的要求。 　　4 程序设计 　　4.1 主程序流程图 　　系统的软件设计部分以指南针模块为主体，小车左右两侧的红外检测模块为辅助，获取小车当前位置角度值，通过单片机分析模块返回的角度数据，判断小车转向及转向角度，驱动两个电机，调整小车位置，并通过液晶显示辅助观察小车行驶情况，从而实现小车的定向行驶功能。主程序流程图如图4所示。 　　4.2 位置角度值获取程序 　　位置角度值的获取，依靠的是指南针模块，通过I2C协议，单片机读取其角度值。其整体的程序流程图如图5所示。 　　4.3 小车转向及角度判断程序 　　判断转向及转向角度的程序流程如图6所示。根据初始角度值或目标角度值dat0，及当前位置角度值dat1的数值，来调整当前的姿态。 　　5 结束语 　　本系统采用指南针模块电路准确定位出小车的所在方向，通过STC89C52系统对采集到的方位数据进行处理并控制L298N驱动芯片，改变两电机的转速，实现了小车直行、转弯功能，无轨迹定向行驶。此外，采用TCRT5000红外光电传感器模块，实现了轨道边沿线及转向标志线的检测及定向转弯。 　　参考文献 　　[1] 薛小铃，刘志群，贾俊荣.单片机接口模块应用与开发详例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010. 　　[2] 高月华.基于红外光电传感器的智能车自动循迹系统的设计 [J].光电技术应用，2009（2）：1-5. 　　[3] 蔡公华，洪乃刚.一种智能车寻迹算法的研究 [J].电子科技，2009（6）. 　　[4]黄春平，万其明，叶林.基于51单片机的智能循迹小车的设计[J].仪表技术，2011（2）. 4