基于模塊化控制的多功能智能小車(chē)設計

　　由于使用了硅光電池采樣方案，系統的靈敏度可以被有效調節。程序設定只有當采樣電壓達到了某一規定值時(shí)，才來(lái)比較三路采樣電壓。調整這一規定電壓值就可以改變系統的趨光靈敏度了，根據環(huán)境設定合適的規定值就能較好的避開(kāi)環(huán)境光的干擾。

　　1.6 測距模塊

　　在電機的轉軸上安裝兩塊小磁鐵，并將霍爾傳感器固定在轉軸正上方的車(chē)身上，當電機轉動(dòng)，磁鐵經(jīng)過(guò)霍爾元件時(shí)，霍爾傳感器的輸出端就會(huì )產(chǎn)生電頻跳變，通過(guò)記錄電頻跳變的次數N,即可根據行駛距離公式L2=（N × 2πR）/ 2 測量出小車(chē)行駛的距離。其中R表示車(chē)輪半徑。所測距離可通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。

　　2 軟件設計

　　在硬件設計基礎上，通過(guò)在單片機中燒寫(xiě)程序來(lái)控制小車(chē)功能的實(shí)現。本系統中采用模塊化控制方法，將各個(gè)獨立的功能作為一個(gè)獨立的子程序，在主程序中按照邏輯順序來(lái)調用各子程序。這樣使得程序條理清晰，提高了程序的執行效率，也便于程序修改和調試，主程序設計流程如圖2所示。

　　如循跡模塊中所述，在程序1 中，采用模糊控制算法，控制小車(chē)沿著(zhù)軌道行駛，不至于失控。子程序2判斷小車(chē)與障礙物間的距離，控制小車(chē)轉彎避障。子程序3 根據硅光電池采集的光照強度，控制小車(chē)左右輪轉動(dòng)，確保小車(chē)進(jìn)庫成功。程序采用動(dòng)態(tài)掃描，實(shí)時(shí)監測，使得小車(chē)一直處于動(dòng)態(tài)調整中。

　　3 實(shí)物測試及結果分析

　　為了測試小車(chē)的性能，按照比賽要求為小車(chē)設計了如圖3所示的小車(chē)賽道。測試地點(diǎn)選擇在四周較開(kāi)闊、自然光較弱的地方，小車(chē)從起點(diǎn)沿著(zhù)黑色的牽引線(xiàn)行走，離開(kāi)牽引線(xiàn)后避開(kāi)障礙物，開(kāi)始趨光進(jìn)庫。在牽引線(xiàn)下方放有若干枚用于檢測的硬幣，小車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)檢測到硬幣并報警，將記錄的硬幣個(gè)數顯示到液晶屏上。

　　由于在尋跡模塊的硬件設計中加入了靈敏度調節，并在軟件設計中采取了模糊控制算法，因此，小車(chē)尋跡測試結果比較理想，能按照設計路線(xiàn)行駛。測試結果如表1所示。

　　在避障模塊中，由于超聲波模塊對反射物體的形狀和表面積都有要求，當放置的障礙物不滿(mǎn)足要求時(shí)，就會(huì )接收不到反射信號，造成避障失敗。同時(shí)在測試時(shí)周?chē)€站有人，也能形成反射源，對測試造成干擾。測試結果如表2所示。表3所示為趨光模塊測試結果。

　　趨光模塊采用硅光電池采樣，具有連續可變的無(wú)極比較，比目前廣泛使用的光敏電阻只比較高低電平更靈敏精確，從而提高了系統的準確性。但同光敏電阻一樣自然光的影響不能完全避免，因此仍然不能達到100%的準確。

　　4 結語(yǔ)

　　本系統使用一片8 位單片機，采用模塊化設計思想，實(shí)現了智能小車(chē)多功能的設計。設計時(shí)將多種傳感器綜合到一個(gè)系統中，并把采集到的多路信號送入單片機進(jìn)行分析處理、作出判斷。

　　同時(shí)，系統還設計了友好的人機交換界面，可方便地讀出檢測到的金屬片數量、行駛路程和行駛時(shí)間。由于運用模塊化控制方法，各模塊相互影響較小，因此還可對系統進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在本系統上增加更多模塊，實(shí)現其他擴展功能，例如在系統上增加語(yǔ)音芯片，可實(shí)現語(yǔ)音播報功能；加上攝像頭和無(wú)線(xiàn)模塊可實(shí)現小車(chē)的探測功能等