【《红外避障小车系统的硬件和软件设计案例》5300字】

页4红外避障小车系统软件的设计2.1软件系统的总体设计方案本避障小车的程序设计，也就是说怎么对小车进行控制。控制模块就是把每个传感器传来的信息进行分析和处理，作出最优的解决方法来，并控制避障小车作出相应的判断来。避障小车的软件整体上设计是这样的。本避障小车分为3模式状态，它的模式分别为自动循迹模式、红外和超声波联合避障模式和自动寻光灭火功能。其中，避障功能是做为小车的主程序来设计的，自动循迹功能和自动寻光灭火功能是基于自动避障功能拓展功能。这样，是为了对小车的使用性进行一定的扩展和智能避障小车的全面性与优化性。本避障小车通过开关的变换来进行模式的切换，当按下启动开关后，显示器上的数字会显示为1。这个时候小车呢，就进入了它的自动循迹功能。这时的小车就会沿着已经画好的黑线来进行自动循迹了。当再一次按下模式转换开关后，显示器上的数字就会变为2，这个数字的出现就代表着小车可以进行自动避障了，进一步来讲，也就是小车的红外传感器和超声波传感器就开始工作了。这时候小车就可以自动检测障碍和进行自动避障操作了。当在一次按下模式开关后，显示上的数字就会变为3，此时的小车就具有了寻光灭火的功能了。此时的小车可以根据光源信号自动向光源信号移动。当小车移动到光信号附近时，小车会根据传递过来的热信号通过对风扇的控制，来对火灾进行小灭。行进过程当中避障小车同时，还具备着自动避障功能。其可选模式如图2.1.1所示。其电机初始化设置如图2.1.2所示。电机行进程序设置如图2.1.3所示。图2.1.1避障小车模式选择功能示意图图2.1.2避障小车电机初始化程序设计图2.1.3避障小车行进程序设计2.2避障程序的设计本避障小车是这样工作的：当开关打到2位置时，小车即将进入避障的工作模式当中。首先，小车会进行初始化设置，当初始化搞定后，小车的避障就是可以使用的了。此时的小车会按照设定好的初始方向进行前进（即沿着车头的正前方直线向前行进），同时，红外传感器与超声波传感器开始工作。行进过程当中小车会不断地向周围发射红外信号与超声波信号，避障小车通过接受到的光信号和红外信号来进行判断小车的前方存在障碍物，来做出相应的避障操作。因为本避障小车采用的是红外模式和超声波模式联合避障的方法来进行避障。所以，小车的避障判断是，小车先是对红外做出判断，如果红外传感器检测到的信号是前方路段有障碍，那么小车就进行避障功能。当红外检测的的信号为前方路段无障碍，那么，小车就要进行到下一步了，开始超声判断。如果这是超声波检测到的信号也是前方无障碍，那么小车就会根据原来的方向进行前进；如果超声波检测到的信号为前方有障碍，那么便驳回红外传感器的避障小车前方无障碍物的信号，来执行超声波传感器检测到的信息（即小车前方有障碍）去驱动小车来进行避开操作。当小车避开障碍后，小车会在检测周围的环境是否存在相应的障碍，同时重复上述过程当中的操作，以求小车避障向前。智能避障小车的避障程序框图入图2.2所示。图2.2小车避障程序框图2.2.1红外避障程序其中，避障小车的红外避障程序的具体设计程序如下：首先，避障小车在方式为模式2的情况下，在将初始化工程完成后。避障小车的红外对Y管将会发射出红外信号来，对小车前方的障碍物进行检测。避障小车遇到的障碍物情况大体上可分为3种情况，分别是小车的左侧存在障碍物，小车的右侧存在障碍物。避障小车要想达到避障的情况，就要在这3种情况下做出正确的判断来达到避障的情况。Y首先要有一个标准，以小车中线为基，将小车分为左和右侧。当障碍物出现在小车左中线范围内，这样就是说呢，下车的左侧出现了障碍物。同理，当障碍物实在避障小车的右中线范围内，这样就是说呢，小车的右侧出现了障碍物。对于特殊的情况而言，小车中线出现障碍物，才将障碍物定义为小车的正前方出现障碍物。当小车的左侧出现障碍物时，控制模块便会控制小车右电机停止，左电机运行，来达到小车右转弯的目的。当小车左边线检测不到有障碍物的存在的情况，这个时候小车就要向前走了，那么这时控制模块就要控制电机动作了。同理，当小车的右侧出现障碍物时，单片机就会控制小车的左电机停止，右电机运行。已达到智能小车的左转弯。同理，当小车的右边线检测不到障碍物的存在情况下。小车就又该前进了，控制模块又该控制电机了。当小车的中线出现了障碍物了。小车两个电机就应该要停止了，达到停车的目的。小车停下来了，接下来小车就要有一定的动作了，它要根据小车的默认设计开回应了。避障小车会默认的向小车的左侧转角30，这样熟悉的情节又来了，小车可以判读它的障碍物的情况了，这个时候小车发现没有障碍了，小车就要前进了。假设条件不好的情况下车的右边线仍然存在障碍物信息时，小车仍然会停止前进。在这向左转30度，小车又可以进入到障碍物判断的环节了。没有小车就可以前进了，如果有那么小车右要进入的障碍判断阶段了。这个过程会一直持续到小车检测不到障碍物为止。上述过程就是红外避障模式的全过程了。其部分红外避障程序设计如图2.2.2所示。2.2.2超声波避障程序超声波避障程序作为红外避障的联合避障程序，其避障方法与红外避障的方式是相同的。超声波避障程序只是进反馈的光信号改为了超声波信号吧了。当红外判断小车左侧、右侧和前方无障碍时，这个时候超声波就要开始对小车的障碍进行进一步的判断了。当超声波信号与红外判断一致时，小车就可以前进了。不过一旦小车检测到以上个信号不一样的反应时，智能小车就会根据上述红外避障模块的方式进行避障。当超声波避障完成后小车才会进行前进。这样小车就达到了联合避障的目的了。这样不仅加大了避障小车的避障精确性，同时，还开阔了智能小车的适用范围。如图2.2.1所示为智能避障车的具体避障方式。如图2.2.3为部分超声波避障程序设计。图2.2.1避障小车具体避障程序框图图2.2.2避障小车红外避障部分程序设计图2.2.3避障小车超声波避障部分程序设计2.3自动循迹程序设计自动循迹程序的设计主要是通过红外传感器作为检测信号的工具，避障小车的目标车道是黑色的，在白色地面上粘贴上黑色的胶带；当避障小车在黑色车道上行进时，装在车头底部的红外发射管就会发出红外检测信号，当检测信号照射到黑色跑道后，黑色车道会吸收大量的红光，反射回来的信号较少，这样就表示智能小车行进在预定轨道上。当检测到反射回来的信号轻度较大是，这就表明小车已经偏离了预定轨道，智能小车将会根据相应的情况，做出相应的判断。若智能避障小车左侧感应到强光，那么小车就会想右侧偏离，以回到预定的黑色轨道上。同理，当小车感应到右侧有较强反射光时，小车便会向左侧偏离，以回到预定的黑色轨道上面。因技术限制，小车预定的黑色轨道上不会出现左右两侧同时出现强射光轨道（即智能小车预定轨道弯度都比较大不会出现小于100度的弯）。以上就是避障小车的自动循迹功能。如图2.1.1所示为小车自动循迹灭火功能程序框图。如图2.1.2所示为部分循迹程序设计。如图2.1.2所示为部分循迹程序设计。图2.1.1避障小车循迹模式程序框图图2.1.2避障小车部分循迹程序设计2.4自动寻光灭火程序设计避障小车的自动寻光灭火功能的程序设计，引入了光传感器和舵机。小车会根据空间中的光信号来控制小车的换向操作，当光传感器接收到光信号的反馈时，单片机会根据左右两个光传感器检测到的光信号来判断光的位置。当左侧光传感器检测到光信号时，单片机便会控制舵机向左方向转向。来控制小车向左转弯的目的。当右侧光传感器检测到光信号时，单片机就会控制舵机向右转向，使得小车达到右转弯的目的。当左右两个传感器同时检测到光信号后小车直行。在小车寻光过程当中，小车的自动避障功能也会同时运行。当小车发现“此路不通”的信号时，小车就要开始躲避障碍了。当找到通路后，小车就要再一次寻光找路了，已到达精确到达光源信号位置。当小车向光源信号位置靠近到设定距离时。温度传感器将会检测光源处传来的温度信号，小车就要看看它是不是火焰信号了。当达到设定的温度信号