基于ATmega16控制的自主寻线避障智能车设计(终稿)

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（1.西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010）

摘  要：设计并实现一种基于ATMEGA16单片机控制的自主寻线、避障、检测火焰并报警的智能小车。该智能车通过火焰传感器检测火焰，红外传感器检测轨道信息，红外对管检测障碍物，传感器将采集到的信息返回到单片机，单片机对信息做出相应的指挥控制，从而实现小车的自主寻线，稳定避障及检测火焰等功能。实验证明该小车寻线稳定、避障准确、检测火焰灵敏。

关键词：智能车；Atmega16；避障；寻线；火焰检测

中图分类号： 文献标识码：TM 

Atmega16 control based obstacle avoidance intelligent autonomous hunt car design

Jing Lu  Hao Deng Jian Huang

(1. School of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology , Mianyang621000, China)

Abstract: Design and implement a microcontroller-based control of autonomous ATMEGA16 hunt, obstacle avoidance, detection and fire alarm smart car. The Smart car is detected by the flame flame sensor, an infrared sensor to detect the track information, infrared obstacle detection tube, the sensor will be collected information back to the microcontroller, the microcontroller for information to make the appropriate command and control, in order to achieve the autonomy of the car hunt, stable flame avoidance and detection functions. Experiments show that the stability of the car hunt, obstacle avoidance accurate and sensitive detection of flame.

Keywords: smart car; Atmega16; avoidance; hunt; flame detection

0引言

智能车是当今智能机器人研究领域的一个重要分支，它体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域的交叉和综合，随着科学技术的不断发展，具有自动识别道路功能的智能车是目前研究的热点。本文介绍的自主寻线避障智能车，是基于ATMEGA16单电机设计的，小车在如图1所示的主路线上以巡线方式前进，在主路线分支上设有物品检测分支节点，其中一个分支节点为蜡烛火焰检测节点，小车能检测到燃烧的火焰。节点检测完成后小车自行按主路线继续前进，达到路线终点后停止。

图1. 任务示意图

1系统框架设计

整个系统以ATMEGA16单片机为控制器，分为6个模块：电源模块，寻线模块，避障模块，算法模块，火焰传感器模块，驱动模块。

单片机需要5V的电压，电机需要12V电压，而电池只提供12V电压，所以需要电源模块为各个模块提供所需要的电压。寻线模块采集轨道信息，并将信息返回给单片机，单片机根据信息控制驱动模块，使沿着轨道平稳运行。避障模块采用红外对管检测障碍物，将信息返回到单片机，单片机控制小车更改路径，绕过障碍物，从而实现稳定避障。各模块既有明确的分工，又有紧密的联系，密切合作是小车顺利完成任务。系统结构简图如下图所示。

图2.系统结构框图

2硬件模块设计

整个硬件模块由电源模块，寻线模块，避障模块，火焰传感器模块，驱动模块组成。

电源模块为各个模块提供需要的电压值，稳定的电压可保证小车正常工作，是小车顺利完成任务的前提。本次设计采用的电源是12V的电池，而单片机需要5V电压，所以采用7805稳压芯片，该芯片输入电压可高达12V，输出电压精度达5%，价格便宜，经济适用；

寻线模块采用红外传感器检测轨道信息，引导智能车的运动，使小车沿着轨道平稳前进。红外反射式光电传感器利用发射管发射的红外线在不同颜色物体的表面有不同的反射强度特点，小车在行驶的过程中不断向地面发射红外线，红外线在白色地板上发生漫反射，反射光被接收管接收，红外线遇到黑色线则被吸收，单片机根据返回来的信息便可确定黑线的位置和小车的行走路线；

驱动模块驱动电机的正转、翻转，控制小车的前进、后退、左转、右转。本次设计采用LM298芯片驱动的步进电机，该电机可实现精确的转脚输出，便于控速；

火焰传感器模块检测火焰信息，并将数据返回给单片机。火焰传感器使用特制的红外线接收管检测火焰，把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号输入到单片机中，单片机根据信号的发化做出相应的程序处理；

避障模块通过红外对管检测障碍物，单片机通过返回来的信息对小车的运动做出指挥，红外线发射管主要负责发射红外线，光敏接收管负责接收返回来的红外线，利用红外线遇到障碍物距离的不同反射强度不同的原理,进行障碍物远近的检测。

3寻线算法

小车的轨道可等效为一种非线性数据结构，遍历非线性的数据结构，关键是确定合理的搜索路径，保证每个节点都可被遍历到。非线性结构的数据算法可分为先序遍历、中序遍历、后序遍历。本次智能车的寻线算法采用后序遍历，即小车行驶到路口时，先遍历左边的节点，其次遍历右边的节点，最后遍历中间的节点。

4结语

智能车系统涵盖了控制、模式识别，传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。整个智能车系统以ATMEGA16单片机为主控系统，分析设计了整个系统的硬件组成和软件结构。整个系统避障效果好，响应速度快，寻线稳定，拥有良好的动力和转向性能。

参考文献

[1]石振东，吕科，喻清州等.基于红外路径识别的智能车控制系统设计[J].湖北汽车工业学院学报，2007(3):11-14.

[2]唐文彦.传感器[M].北京:机械工业出版社,2007.

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