单片机智能寻迹机器人功能描述: 单片机智能寻迹机器人功能描述 1:前方位红外探头让你实现智能寻迹功能（可走黑线或白线） 前方位红外探头让你实现智能寻迹功能（可走黑线或白线） 前方位红外探头让你实现智能寻迹功能 2:正前方的红外反射探头实现智能防撞功能 正前方的红外反射探头实现智能防撞功能. 正前方的红外反射探头实现智能防撞功能 3:红外遥控器的解码让你用红外遥控小车 红外遥控器的解码让你用红外遥控小车 4:前方定位发光二极管，让你在学习点亮 LED 灯的同时，模 前方定位发光二极管， 灯的同时， 前方定位发光二极管 拟汽车前方位灯光。 拟汽车前方位灯光。 5：底板光敏电阻的加放，为机器人增加了白天黑夜识别功能。 ：底板光敏电阻的加放，为机器人增加了白天黑夜识别功能。 6：话筒的存在让你完全感受声控的乐趣。 ：话筒的存在让你完全感受声控的乐趣。 7：蜂鸣器的报警功能，为机器人增添了报警功能 ：蜂鸣器的报警功能， 8：串口通信与电脑软件的结合，给予你电脑控制机器人的方 ：串口通信与电脑软件的结合，给予你电脑控制机器人的方 法，串口库的开放让你实现自由电脑编程控制。 串口库的开放让你实现自由电脑编程控制。 9：按键中断与查询的加入也成为控制小车的又一方法.让你良 ：按键中断与查询的加入也成为控制小车的又一方法 让你良 好的学习的键盘控制. 好的学习的键盘控制 10: 电机驱动芯片为电机控制提供了最优的方法 让软件编写 电机驱动芯片为电机控制提供了最优的方法,让软件编写 变的简单可行. 变的简单可行 11:本机最大特点 完全实现 ISP(IAP)在线编程 让你不用再 本机最大特点,完全实现 在线编程,让你不用再 本机最大特点 在线编程 为购买编程器而担心.完全无需编程器 为购买编程器而担心 完全无需编程器. 完全无需编程器 12:视频教学光盘与指导书的编写 例程的开源让你完全无师 视频教学光盘与指导书的编写,例程的开源让你完全无师 视频教学光盘与指导书的编写 自通. 自通 13:完全支持 C 语言与汇编语言开发与在线调试 完全支持 语言与汇编语言开发与在线调试. 本机提供服务描述: 本机提供服务描述 A:例程代码的在线讲解 例程代码的在线讲解. 例程代码的在线讲解
B:机器人的组装在线指导 机器人的组装在线指导. 机器人的组装在线指导 C:代码思路的在线指导 代码思路的在线指导. 代码思路的在线指导 D:参考代码的案例开发 参考代码的案例开发. 参考代码的案例开发 E:机器人售后技术支持与技术开发服务 机器人售后技术支持与技术开发服务 单片机益智系列——智能
寻迹机器人是由上海益芯科技有限公司 智能寻迹机器人是由上海益芯科技有限公司 单片机益智系列 为科教方便而研发设计。 根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。 依 为科教方便而研发设计。 根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。 据提高学生实际动手操作能力和思考能力， 据提高学生实际动手操作能力和思考能力， 以加强学生对现实生活中 嵌入式系统的应用为参照。 智能寻迹机器人全新的设计模式， 良好的 嵌入式系统的应用为参照。 智能寻迹机器人全新的设计模式， 电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发， 电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生 学习兴趣的总动源。 学习兴趣的总动源。 总动源 智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。 智能寻迹机器人采用现在较为流行的 位单片机作为系统大脑。以 位单片机作为系统大脑 8051系列家族中的 AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的 系列家族中的 为主芯片。 脚的 为主芯片 DIP 封装使它拥有 个完全 IO(GPIO—通用输入输出 端口，通 封装使它拥有32个完全 通用输入输出)端口 通用输入输出 端口， 过对这些端口加以信号输入电路， 控制电路， 执行电路共同完成寻迹 过对这些端口加以信号输入电路， 控制电路， 机器人。 机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过 LG9110电机驱动 ， ， ， 分别通过 电机驱动 来驱动电机1和电机 。由电机的正转与反转来完成机器人的前进， 来驱动电机 和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进， 和电机 后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前 后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。 进时如果前方有障碍物， 由红外发射管发射的红外信号被反射给红外 进时如果前方有障碍物， 由红外发射管发射的红外信号被反射给红外 接收管， 红外接管将此信号经过 P3.7传送入 AT89S52中， 接收管， 传送入 中 主芯片 通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作， 同时主芯片将 P3.7的 通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作， 的 指示灯显示出来。 信号状态通过 P2.5的 LED 指示灯显示出来。机器人行走时会通过 的 P3.5与 P3.6的红外接收探头来进行检测。 当走到悬崖处时， 与 的红外接收探头来进行检测。 当走到悬崖处时， P3.5 的红外接收探头来进行检测
将收到一个电平信号， 或 P3.6将收到一个电平信号， 将收到一个电平信号 此电平信号将通过相应端口传送入主 芯片中，主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时 P3.5 芯片中，主芯片通过内部代码完成机器
人的避悬崖操作。 显示出来。 在机器人的左转， 与 P3.6的信号状态将通过 P2.6/P2.7显示出来。 的信号状态将通过 显示出来 在机器人的左转， 右转， 可以通过观看以 P2.0/P0.7为指示灯的运行状 右转，后退的过程， 后退的过程， 为指示灯的运行状 为机器人的声控检测端口， 态。P0.4为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能 为机器人的声控检测端口 在运行为前进状态时， 过声控(如拍手声 来控制它的运行与停止 过声控 如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输 如拍手声 来控制它的运行与停止。 为机器人的声音输 出端。 出端。 在机器人遇到障碍物时。 在机器人遇到障碍物时。 进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此 端口控制蜂鸣器发出报警声。 当为白天或黑夜时可以通过 P0.5端口 端口控制蜂鸣器发出报警声。 端口 中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。 中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。 两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。 两个按键以查询 中断两种不同的方式来展现按键操作。你可以按下 中断两种不同的方式来展现按键操作 S1键来进行机器的停止。再按下 S2键来进行机器人的运行。这个 键来进行机器的停止。 键来进行机器人的运行。 键来进行机器的停止 键来进行机器人的运行 按键的信息分别被 P3.2，P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器， ， 接收到。 为红外遥控接收器， 接收到 为红外遥控接收器 这就为机器人进行远程遥控创造了可能。 这个红外遥控接收头接收到 这就为机器人进行远程遥控创造了可能。 送入到主芯片， 红外信号时将信号经过 P3.3送入到主芯片， 送入到主芯片 主芯片对其进行解密后 以不同的方式对机器人进行控制。 以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过 P2端 端 数码管显示出来。 端口的加入， 口上 LED 数码管显示出来。P3.0、P3.l 中 COM 端口的加入，让 、 你完全可以用电脑对其进行控制。 你完全可以用电脑对其进行控制。 你可以通过对串口发送数据， 你可以通过对串口发送数据， 数据 数码管中，并让机器人执行相应的功能。 会被显示到 LED 数码管中，并让机器人执行相应的功能。电脑的串 口软件要求波特率为9600。8位数据位，这时你就可以快乐的用电 。 位数据位 位数据位， 口软件要求波特率为 脑来对它进行你的完全控制了。 脑来对它进行你的完全控制了。 EXKJ-ZN02功能的组合多样，使得学生可以充分发挥自主能 功能的组合多样，使得学生可以充分发挥自主能 功能的组合
多样 力， 制作出不同的机器人。 制作出不同的机器人。 它为学校进行机器人竞赛和毕业项目设计
建立了实物平台， 是学校教师授课变得更轻松有趣。 同时也能改变学 建立了实物平台， 是学校教师授课变得更轻松有趣。 生学习模式和激发学习兴趣。更是作为验证学生学习效果的有力工 生学习模式和激发学习兴趣。 具。良好的电路板设计，让学生制作变得方便容易，其大大提高了学 良好的电路板设计，让学生制作变得方便容易， 生的制作成功率。 提高了学生对电子电路的兴趣， 更是教学过程中不 生的制作成功率。 提高了学生对电子电路的兴趣， 可或缺的教具。 可或缺的教具。
智能寻迹机器人套件包括以下模块: 智能寻迹机器人套件包括以下模块 1:智能寻迹机器人车一套 智能寻迹机器人车一套 2:红外遥控器一套 红外遥控器一套 3:COM 串口通信线一条
4:视频光盘及资源光盘各一张 视频光盘及资源光盘各一张 备注:对于无 COM 端口的电脑或想用笔记本的用户可以选择 备注 对于无 USB->COM 线来进行程序下载 另配 从而实现 USB 端口程序下 线来进行程序下载 另配)从而实现 下载.(另配 载.
智能小车的自动寻迹实验 【实验目的】 熟悉光敏电阻的性质 熟悉 ICCAVR 编译环境 进一步熟悉单片机各端口的特性和作用 能够编写程序，利用光敏电阻的性质对小车进行控制 【实验器材】 小车一辆 导线五根 下载线一根 【实验原理】 （一）光敏电阻 当光照射在物体上，物体内部的原子释放出电子并不逸出物体表面，而仍留在内部，使 物体的电阻率1/R 发生变化的效应称为光电导效应。光敏电阻是一种光电导效应半导体器 件。由于光敏电阻没有极性，工作是可加直流偏压或交流电压。当无光照时，光敏电阻的阻 值（暗电阻）很大，电路中电流很小。当它受到一定波长范围的光照射时，其阻值（亮电阻） 急剧减小，电路中电流迅速增加，用电流表可以测量出电流。 本实验所采用的光敏电阻是硫化镉光敏电阻，下图是硫化镉光敏电阻的光照特
光敏电阻的检测 1． 用黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷 大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损 坏，不能再继续使用。 2． 用一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显 减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开 路损坏，也不能再继续使用。 3． 将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，
使其间 断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一 位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。 （二）Atmega8515的端口特性 由于本实验主要用到 I/O 输入输出的 PA 端口，因此主要介绍 PA 端口的特性。端口 A(PA7..PA0)端口 A 为8位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称 的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外 部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 A 处于高阻状态。 作为通用数字 I/O 使用时，所有 AVRI/O 端口都具有真正的读-修改-写功能。这意味着用 SBI 或 CBI 指令改变某些管脚的方向(或者是端口电平、禁止/使能上拉电阻)时不会无意地改 变其他管脚的方向(或者是端口电平、禁止/使能上拉电阻)。输出缓冲器具有对称的驱动能 力，可以输出或吸收大电流，直接驱动 LED。所有的端口引脚都具有与电压无关的上拉电阻。 并有保护二极管与 VCC 和地相连。 每个端口都有三个 I/O 存储器地址：数据寄存器–PORTx、数据方向寄存器–DDRx 和端 口输入引脚–PINx。数据寄存器和数据方向寄存器为读/写寄存器，而端口输入引脚为只读 寄存器。当寄存器 SFIOR 的上拉禁止位 PUD 置位时所有端口的全部引脚的上拉电阻都被禁 止。不论如何配置 DDxn，都可以通过读取 PINxn 寄存器来获得引脚电平。PINxn 寄存器的各
个位与其前面的锁存器组成了一个同步器。这样就可以避免在内部时钟状态发生改变的短 时间范围内由于引脚电平变化而造成的信号不稳定。 本实验主要应用 PA 端口的输入引脚 PINA。因此当我们把与光敏电阻的输出电压相连的 五个数据线连接到 PA 端口时可以通过读取寄存器 PINAx 来获得光探测装置输出的电平，在 AVR 中 PA 端口的反转电压是2.1V 为高电平。即当外部输入电压高于2.1V 时，PINAx 读取的输 入逻辑电平值为“1” ，当外部输入电压低于2.1V 时，PINAx 读取的输入逻辑电平值为“0”。 根据 PINA 寄存器放置的五个数据来判断小车的走向。 （三）本实验实现原理 当电路接通电源时，由小车主板的稳压电源电路稳定输出5 伏电压为小车下部的光探测 电路提供电源使二极管发光，当路面是白色时，二极管发出的光大部分被反射，光敏电阻就 接收到比较强的光照射，阻值变小，流过光敏电阻的电流变大。由于电阻的分压作用，使得 光敏电阻的输出电压较小，约为1.5V 左右。当路面是黑色时，由于黑色对光有吸收作用， 使得二极管发出的光大部分被吸收，只有小部分被反射，光敏电阻接收到
的光照就比较小， 阻值变大，流过光敏电阻的电流变小，光敏电阻的输出电压变大,约为2.5V 左右。共有五个 光敏电阻也就是有五个数据输出。这五个信号通过数据线与单片机的 PA 口相连，最左边的 电阻连接 PA 口的最低位 PA0,依次类推,一直连到 PA4 口。 【实验步骤】 （1） 连接好电路，把导线，下载线连接好，打开电源 （2） 进入 ICCAVR 编译环境，编写并调试程序直至没有错误，编译环境简介请参见 附录一 （3） 下载，烧录进单片机，看实验结果 （4） 反复修改调试程序，逐渐增强其功能 （5） 写好实验报告，实验心得体会 【实验电路】 小车的硬件连接图
小车轮子的驱动详见实验一 【程序示例】 由于在实验中黑线的宽度不同，寻迹中所用到的光敏电阻的部位也不同。下面程序的 例子是黑线的宽度只能覆盖一个光敏电阻时对小车的驱动程序 #include #include //定义 t 为中间变量 unsigned char t; //******************系统自动生成的初始化程序********************** void port_init(void) { PORTA = 0x00; DDRA = 0x00; PORTB = 0x00; DDRB = 0x00; PORTC = 0x00; DDRC = 0x00; PORTD = 0x00; DDRD = 0xFF; PORTE = 0x00; DDRE = 0x04;
} //call this routine to initialize all peripherals void init_devices(void) { //stop errant interrupts until set up CLI(); //disable all interrupts port_init(); MCUCR = 0x00; EMCUCR = 0x00; GICR = 0x00; TIMSK = 0x00; SEI(); //re-enable interrupts //all peripherals are now initialized } //****************小车前进的子程序********************* void runforth(void) { PORTE=0x04; PORTD=0x70; } //*****************小车左转的子程序********************* void zuozhuan(void) { PORTE=0x00; PORTD=0X70; } //****************小车右转的子程序********************* void youzhuan(void) { PORTE=0x04;
PORTD=0x50; } //***************小车停止不动的子程序**************** void stop(void) { PORTE=0x00; PORTD=0x00; } //****************主程序*************************** void main(void) { while(1)//设置一个死循环，不断读取 PA 口的输入逻辑电平 { init_devices();//调用初始化函数 t=PINA&0x1f; //屏蔽掉 PA 口的高三位数据位 if(t==0x00) {stop();} else { switch(t) { case 0x01:zuozhuan();break; case 0x07:zuozhuan();break; case 0x02:zuozhuan();break; case 0x03:zuozhuan();break; case 0x04:runforth();break; case 0x0e:runforth();break; case 0x06:zuozhuan();break; case 0x08:youzhuan();break; case 0x10:youzhuan();break; case 0x0c:youzhuan();break;
case 0x18:youzhuan();break; case 0x1c:youzhuan();break; } } } }
智能寻迹小车（ 电路 程序 论文）下载 2010-04-19 16:02 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经 过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应 de 信号给驱动芯片驱动电机
转动，从而控制整个小车 de 运动。系统方案方框图如图1所示。
图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线 de 白纸 “路面”上行驶， 由于黑线和白纸对光线 de 反射系数不同， 可根据接收到 de 反射光 de 强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也 比较普遍 de 检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色 de 物理表面具有不同 de 反射性质 de 特点。在小车行 驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小 车上 de 接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上 de 接收管接收不到信号。 传感器 de 选择 市场上用于红外探测法 de 器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以 使用结构简单、工作性能可靠 de 集成式红外探头。ST 系列集成红外探头价格便宜、体积小、 使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了 ST168反射传感器作为红外光 de 发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：
图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测 方式。ST168de 检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下 shi 它 de 检测盲区，而大于 15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10 毫米时，检测效果最好。 R1限制发射二极管 de 电流，发射管 de 电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流 50mAde 影响，用 R1=150de 电阻作为限流电阻,Vcc=5V 作为电源电压，测试发现发射功率完 全能满足检测需要；可变电阻 R2可限制接收电路 de 电流，一方面保护接收红外管；另一方 面可调节检测电路 de 灵敏度。因为传感器输出端得到 deshi 模拟电压信号，所以在输出端增 加了比较器，先将 ST168输出电压与2.5V 进行比较，再送给单片机处理和控制。 传感器 de 安装 正确选择检测方法和传感器件 shi 决定循迹效果 de 重要因素， 而且正确 de 器件安装方法 也 shi 循迹电路好坏 de 一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4 个红外探测头，进行两级方向纠正控制，将大大提高其循迹 de 可靠性，具体位置分布如图3 所示。
图3 红外探头 de 分布图 图中循迹传感器全部在一条直线上。其中 X1与 Y1为第一级方向控制传感器，X2与 Y2 为第二级方向控制传感器， 并且黑线同一边 de 两个传感器之间 de 宽度不得大于黑线 de 宽度。 小车前进时，始终保持(如图3中所示 de 行走轨迹黑线)在 X1和 Y1这两个
第一级传感器之间， 当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测 de 信号送给小车 de 处理、控制 系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。第二级方向探测器实际 shi 第一级 de 后备保 护，它 de 存在 shi 考虑到小车由于惯性过大会依旧偏离轨道，再次对小车 de 运动进行纠正， 从而提高了小车循迹 de 可靠性。 软件控制单元 单片机选型及程序流程 此部分 shi 整个小车运行 de 核心部件， 起着控制小车所有运行状态 de 作用。 控制方法有 很多，大部分都采用单片机控制。由于51单片机具有价格低廉 shi 使用简单 de 特点，这里选 择了 ATMEL 公司 deAT89S51作为控制核心部件，其程序控制方框图如图4所示。
图4 系统 de 程序流程图 小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接 de 单片机 I/O 口，一旦检测到某 个 I/O 口有信号变化，程序就进入判断程序，把相应 de 信号发送给电动机从而纠正小车 de
状态。 车速 de 控制 车速调节 de 方法有两种：一 shi 用步进电机代替小车上原有 de 直流电机；二 shi 在原有 直流电机 de 基础上，采用 PWM 调速法进行调速。考虑到机械装置不便于修改等因素，这里 选择后者，利用单片机输出端输出高电平 de 脉宽及其占空比 de 大小来控制电机 de 转速，从 而控制小车 de 速度。经过多次试验，最终确定合适 de 脉宽和占空比，基本能保证小车在所 需要 de 速度范围内平稳前行。 电机驱动单元 从单片机输出 de 信号功率很弱，即使在没有其它外在负载时也无法带动电机，所以在实 际电路中我们加入了电机驱动芯片提高输入电机信号 de 功率， 从而能够根据需要控制电机转 动。根据驱动功率大小以及连接电路 de 简化要求选择 L298N，其外形、管脚分布如图5所示。
图5 L298N 管脚分布图 从图中可以知道，一块 L298N 芯片能够驱动两个电机转动，它 de 使能端可以外接高低 电平，也可以利用单片机进行软件控制，极大地满足各种复杂电路需要。另外，L298Nde 驱 动功率较大，能够根据输入电压 de 大小输出不同 de 电压和功率，解决了负载能力不够这个 问题。 结语 此方案选择 de 器件比较简单，实际中也很容易实现。经过多次测试，结果表明在一定 de 弧 度范围内，小车能够沿着黑线轨迹行进，达到了预期目标。不足之处，由于小车采用直流电 机，其速度控制不够精确和稳定，不能实现急转和大弧度 de 拐弯。
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红外遥控小车笔记—接收电路 最近读者： 登录 后，您 就出现 在这 里。
红外遥控小车笔记—发射电路
基于单片机的智能寻迹小车设计
设备技术网 来源：设备技术网 作者：李毅 卢仁义 吴甜 时间:2010-3-31
摘要： 摘要： 本文介绍了一种基于51单片机的小车寻迹系统。该系统采用两组高灵敏度的光电对管，对路面黑色 轨迹进行检测，并利用单片机产生 PWM 波，控制小车速度。测试结果表明，该系统能够平稳跟踪给定的路 径。
关键词： 关键词： 智能小车；光电对管；寻迹；脉冲宽度调制
在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、 机、 电于一体的简易智能小车题目。 笔者通过论证、 比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小 车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。 总体方案
整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处 理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的 运动。系统方案方框图如图1所示。
图1 传感检测单元
智能小车寻迹系统框图
小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到
的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探 测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断 地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到 黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简 单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST 系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用 途广泛，所以该系统中最终选择了 ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路 均较为简单，如图2所示：
图2
ST168检测电路
基于单片机的智能寻迹小车设计
设备技术网 时间:2010-3-31
ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检 测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过 多次测试、比较，发现把传感器安装在距
离检测物表面10毫米时，检测效果最好。
R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA 的影响， 用 R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V 作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻
R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。因为传感器输出端 得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了比较器，先将 ST168输出电压与2.5V 进行比较，再送给单片机 处理和控制。
传感器的安装 正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏 的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控 制，将大大提高其循迹的可靠性，具体位置分布如图3所示。
图3 红外探头的分布图 图中循迹传感器全部在一条直线上。其中 X1与 Y1为第一级方向控制传感器，X2与 Y2为第二级方向控 制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持(如图3中 所示的行走轨迹黑线)在 X1和 Y1这两个第一级传感器之间， 当小车偏离黑线时， 第一级传感器就能检测到黑 线，把检测的信号送给小车的处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。第二级方向探测器 实际是第一级的后备保护，它的存在是考虑到小车由于惯性过大会依旧偏离轨道，再次对小车的运动进行纠 正，从而提高了小车循迹的可靠性。
基于单片机的智能寻迹小车设计
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单片机选型及程序流程 此部分是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。控制方法有很多，大部分都采 用单片机控制。由于51单片机具有价格低廉是使用简单的特点，这里选择了 ATMEL 公司的 AT89S51作为控 制核心部件，其程序控制方框图如图4所示。
图4 系统的程序流程图 小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机 I/O 口，一旦检测到某个 I/O 口有信号 变化，程序就进入判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。
车速的控制 车速调节的方法有两种：一是用步进电机代替小车上原有的直流电机；二是在原有直流电机的基础上， 采用 PWM 调速法进行调速。考虑到机械装置不便于修改等因素，这里选择后者，利用单片机输出端输出高
电平的脉宽及其占空比的大小来控制电机的转速，从而控制小车的速度。经过多次试验，最终确定合适的脉 宽和占空比，基本能保证小车在所需要的速度范围内
平稳前行。
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设备技术网 电机驱动单元 从单片机输出的信号功率很弱，即使在没有其它外在负载时也无法带动电机，所以在实际电路中我们加 入了电机驱动芯片提高输入电机信号的功率，从而能够根据需要控制电机转动。根据驱动功率大小以及连接 电路的简化要求选择 L298N，其外形、管脚分布如图5所示。 时间:2010-3-31
图5 L298N 管脚分布图 从图中可以知道，一块 L298N 芯片能够驱动两个电机转动，它的使能端可以外接高低电平，也可以利用 单片机进行软件控制，极大地满足各种复杂电路需要。另外，L298N 的驱动功率较大，能够根据输入电压的 大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够这个问题。 结语
此方案选择的器件比较简单，实际中也很容易实现。经过多次测试，结果表明在一定的弧度范围内，小 车能够沿着黑线轨迹行进，达到了预期目标。不足之处，由于小车采用直流电机，其速度控制不够精确和稳 定，不能实现急转和大弧度的拐弯。 参考文献： 参考文献：
1.
赵家贵、付小美、董平，新编传感器电路设计手册，中国计量出版社，2002
2. 3.
李华等，MCS-51系列单片机实用接口技术，北京航空航天大学出版社，2003 王晓明，电动机的单片机控制，北京航空航天大学出版社，2002