摘要：气味源的循迹是现在的研讨热门之一，在今后的日常日子以及出产方面有着较为广泛的运用。本文介绍了一种依据 STC12C5A60S2单片机规划的简洁智能气味循迹小车。选用两个气味传感器，依据浓度差判别气味流向，并经过PID算法操控舵机打出偏角，使小车循着气味行走。整个硬件模块的规划结构简略灵敏，经过试验仿真，在室内时变气流场的环境下，该小车能到达气味循迹要求。
要害词：单片机;PID;气味;循迹小车
气味循迹可以从事寻觅有毒有害气体走漏源、寻觅爆破源等相关作业，遭到科研人员高度重视，开展十分敏捷。一起，跟着人们日常日子智能化程度的增强，具有智能操控体系的小车、机器人层出不穷，而这些智能体将在未来工业出产和日常日子中扮演更重要的人物。智能车，是一种能感知环境和主动有意图地行进的归纳体系。咱们也可以这样以为，智能车也是智能机器人的一种方式，它的双腿咱们用轮子替代，因而愈加简略完成和操控。
耗时长、跟从功用差是当下智能气味循迹车在循迹过程中遍及存在着的状况。本文介绍的智能气味循迹车的操控中心是STC12单片机，能主动感知邻近特定的气味，并使用
PID算法调理舵机，操控方向遵从气味来向前行，试验成果显现能有用缩短循迹时刻，改进智能车的跟从功用。
1 硬件体系及其作业原理
1.1 硬件体系规划
智能车的体系(图1)的组成模块有：电源模块(变压稳压)、操控处理模块、传感器模块(探寻气味)、转向操控模块、电机驱动模块和状况显现模块等。操控处理模块为STC12 C5A单片机，由ULN2003APC驱动电机，选用后轮驱动，舵机由单片机直接操控，而舵机操控前轮转向。部分电路图(图2)和电路板实物图(图3)如下。
1.2 作业原理简介
本规划中，智能小车先由气味传感器感知两个方向的气味浓度，传送给单片机的AD口，由单片机进行判别，判别两个方向的浓度凹凸，然后经过PID算法，操控舵机打出偏角，跟从轨道前行。
2 芯片装备及其功用
2.1 单片机STC12C5A60S2介绍
STC12C5A60S2引脚图如图4所示。
此单片机具有如下装备：RAM具有1 280字节，具有40个通用I/O口，复位后为准双向口/弱上拉。具有EEPROM、看门狗功用。5.0 V单片机为：11～17 MHz，3.3 V单片机为：8～12 MHz。Power Down形式可由外部中止唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCPO/P1.3，CCPO/P1.3。
双串口，RxD2/P1.2，TxD2/P1.3。
气味传感器是气味循迹小车的要害模块，气体感应的精确性关系着小车终究能否寻觅到气味源。本试验选用一个MS5100传感器。MS5100通电后，圆圈内的金属化合物能感知特定气味，其电阻随气味浓度升高而下降，则增大，输送给单片机的AD口，因为单片机能判别此气味传感器所在方位的气味浓度。(电路图如图5)
2.2 舵机模块
本规划中舵机(图2中舵机部分)选用PWM信号(脉宽调制信号)作为操控信号，操控周期为20 ms，具有0.5～2.5 ms的脉冲宽度，以及0～180度的舵盘偏移视点，呈线性改动。也就是说，给它供给必定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的视点上，不管外界转矩怎样改动，直到给它供给一个别的宽度的脉冲信号，它才会改动输出视点到新的对应的方位上。
2.3 电机驱动模块
因为单片机供给的电流无法直接驱动小车上的直流电机，故本规划选用外接驱动芯片达林顿管，即ULN2003作为电机驱动(图2中电机驱动部分)，操控电机滚动。此芯片能接受较高的作业电压和电流，选用编程发生有序的PWM波，对电机进行操控，能到达速度可调的作用。
2.4 指示灯显现模块
本规划中选用发光二极管，将将传感器的收集成果直接输出，可直观了解到各个传感器的作业状况。经过对调查传感器作业状况与的行进小车状况，可判别小车是否正常作业。
2.5 电源模块
本规划中单片机、电机驱动等%&&&&&%的正常作业均需求安稳的电压，因而选用LM7805和LM7806并配上稳压滤波电路分别将干电池的电源直接变压成5 V和6 V的直流电源，来供给单片机、舵机、电机等元件作业所需电源。
3 试验
智能车追寻气味源的要害在于快速地剖析气味的流向，并敏捷精确地操控舵机打出偏角。然而在接连转弯时，因为曲率改动过大，加上小车具有必定的速度，舵机呼应又需求必定的时刻，所以在实践中经常出现小车来不及掉头而随意抵触的状况。本规划中选用PID算法来操控舵机转向，在智能车对气味的跟从功用上有显着改进，能完成快速精确地操控(图8)。PID算法公式：
其间：Kp为份额操控参数;
KI为积分操控参数;
KD为微分操控参数。
C言语是试验的首要编程言语，上述PID算法代码可用下面句子完成：
PID_out=(servo_P*error_history[2]//份额
+servo_I*error_sum/10//积分
+servo_D*(error_history[2]-error_history[1])//微分
)/10;//这儿的能将小数核算转化成整数核算，以减轻单片机的担负
4 结束语
本规划体系的主控模块选用的STC12C5A60S2单片机，可以将气味传感器输入的模拟量经过AD转化转化成数字量然后使运算愈加简洁，加上适宜的 PID运算，能对舵机进行较为精确的操控，然后可以到达智能车跟从气味行走的意图。本方案体系规划合理有序。缺乏的当地就在于传感器的灵敏度，本规划需求传感器能较为精确地判别比较两个传感器所在方位的浓度差，而一般的传感器不能很好的到达这一要求。本试验终究的成果完成了智能小车对气味的感知，并能寻觅高浓度的方向。经过对智能气味循迹车增加PID算法操控的试验证明：增加算法后，小车循迹愈加敏捷精确，有较强的适应能力。
