基于单片机的智能小车设计(红外避障)
单片机系统课程设计智能小车(避障及循迹)的设计
学院:
班级:
姓名:
学号:
同组成员:
指导老师:
日期:
摘要
智能作为现代社会的新生产物，是未来的发展的一个重要方向，它可以按照预定的模式在特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等对智能化机器人，智能家用电器等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。
整个智能小车设计主要以单片机为控制核心，通过红外遥控实现小车前后左右的移动，以及对小车功能模式的转换；通过红外传感器,实现小车的避障功能和循迹功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从红外遥控，红外循迹和避障，都严格按照科学严谨态度完成。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。
关键词：智能小车避障循迹遥控
ABSTRACT
Smart as a new product of modern society, it is an important direction of future development, it can be according to the predetermined pattern in a specific environment of automatic operation, without human management, can achieve expected goal. This design mainly reflects the multi-function car intelligent mode, the theory in the design of scheme, analysis method and special features and innovation point of intelligent robot, intelligent home appliances such as the design of automatic semi-automatic robot and popularity have certain reference significance.
The smart car design mainly by the single chip processor as the core, through infrared remote control to realize the car moving around, as well as to the car function mode conversion; Through the infrared sensor, achieve the function of car obstacle avoidance and tracking function. Independent design USES contrast to choose, module, integrated processing methods. Combined with actual situation comparing scheme to design and choose the optimal solution. From the infrared remote control, infrared tracking and obstacle avoidance, are in strict accordance with the scientific rigorous attitude to complete. Through debugging test module, get the correct output signal, realize its function. Finally combine the modules of various debugging success on car body, combined with the program, through the single-chip microcomputer control, to effectively integrate various modules together, achieve the expected goals, complete the final design and production, can make the car intelligent operation in a certain environment.
Keywords: intelligent car avoidance tracking control
第一章绪论 (1)
1.1 设计的背景和意义 (1)
1.2 智能小车的发展现状 (2)
1.3 该设计的主要内容和目的 (4)
第二章系统总体方案设计与论证 (5)
2.1 系统的总体方案设计 (5)
2.2 主控系统 (6)
2.3 电机驱动模块 (6)
2.4 循迹模块 (6)
2.5 显示模块 (6)
第三章系统硬件电路设计 (7)
3.1 主控模块的电路设计 (7)
3.1.1 AT89S52单片机的简介 (7)
3.2 红外避障模块的电路设计 (9)
3.2.1 LM393双电压比较器集成电路 (9)
3.2.2红外对管工作原理 (11)
3.2.3红外避障电路图及工作原理 (12)
3.3红外循迹电路的设计 (13)
第四章系统软件设计 (15)
4.1 主程序 (15)
第五章总结 (25)
附录1程序清单 (26)
附录2硬件原理图 (35)
附录3 实物图 (36)
第一章绪论
1.1 设计的背景和意义
随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年交2003年增长52%，而传统玩具的年销售额仅增长3%。英国玩具零售商协会选出的2001圣诞节最受欢迎的十大玩具中，有7款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩家行业发展的主流。如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智能系统，人们要求系统变得越来越智能化。显然传统的控制观念是无法满足人们的需求，而智能控制与这些传统的控制有机的结合起来取长补短，提高整体的优势更好的满足人们的需求。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化开辟了广阔前景。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。
1.2 智能小车的发展现状
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等功能于一体的综合系统。它集中的运用了计算机、传感器、信息。通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
一.国外智能车设计竞赛
(1)美国的智能车大赛
美国国防部与院校、企业和发明家联合开展，全球领先的智能汽车竞赛。
2007年11月，美国第三届智能汽车大赛在加州维克托维尔举行。本届智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程160km的自主控制汽车。
参赛汽车的车顶上有旋转的激光器，两边有转动的照相机，完全由电脑控制，利用卫星导航、摄像、雷达和激光，人工智能系统可判断出汽车的位置和去向，随后将指令传输到负责驾驶车辆的系统，丝毫不受人的干涉，用传感器策划和选择路线。参赛的无人驾驶智能汽车沿着附近公路飞奔。
(2)韩国大学生智能车大赛
韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办，以HCS12单片机为核心的大学生智能模型汽车竞赛。
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。
二.国内智能车辆竞赛现状研究
(1)竞赛的起源
2005年11月，中国教育部高等学校自动化专业指导分委员会与飞思卡尔半导体公
司签署了双方长期合作协议书。协议书规定从2006年起，飞思卡尔将至少连续5年协办“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛，提供参赛队的标准硬、软件技术平台和竞赛优胜者奖金,并为主办单位提供一定的竞赛组织经费,我国智能车竞赛由此开始.
(2)智能车竞赛的地位
教育部：与老牌的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛并列，被认定为国家教育部正式承认的五大大学生竞赛项目.
各高校：清华、交大、科大等名校均参加，最投入为北京科大，每年均举行校内赛（09年规模为79支队伍）.
校内：综合类竞赛（A类）仅3种，分别为智能汽车、机器人、挑战杯。
(3)竞赛历史——第一届邀请赛
2006年8月20日至21日在清华大学进行，共有来自全国57所高校的112支参赛队参加。赛道中只有直道和弯道，没有上下坡。从赛车寻迹技术方案来看，赛道检测方式也大体分
为红外发射/接受管检测方式和CCD/CMOS摄像头检测方式两类。摄像头方案的成绩普遍好于红外传感器方案。
(4)竞赛历史——第二届，赛区+总决赛
扩大到全国具有以自动化专业为主的理工类高等本科学校约300余所。采取赛区和全国总决赛结合的形式。全国分为5个赛区，总决赛在上海交大举行。总决赛中出现上下坡的限制，比赛变得复杂了。小车的平均速度较比上年有了显著的提高，采用摄像头方案的成绩更加明显（决赛前十名的队伍全为摄像头队伍）。同比韩国的智能车大赛，我们的竞赛成绩已经超过了韩国。
(5)竞赛历史——第三届，赛区+总决赛
第三届智能车大赛在东北大学举行，有551支代表队伍参加了分区赛，104支队伍参加了总决赛。第三届比赛保留了前两届的要求，同时又增加了跑完全部路程起跑线在3米内停车的限制，对起跑线的识别又提出了严格的要求。与前两届摄像头与光电同条件参加比赛不同，本次竞赛分为光电与摄像头两个赛题组。
(6)竞赛历史——第四届，赛区+总决赛
第四届智能车总决赛在北京科技大学举行，有780支代表队伍参加了分区赛，120支队伍参加了总决赛。第四届比赛保留了前三届的要求，同时又增加了窄道、更复杂的背景、三角形标识识别等更具有难度的内容。增加了创意组，共有10个队经过初选进入复赛。
(7)竞赛的发展—第五届，更具难度
增加电磁组，扩大创意组规模；赛道变窄，提高小车控制难度；措施更严密。
1.3 该设计的主要内容和目的
智能小车主要由由四大组成部分：红外避障部分、红外循迹部分、执行部分、CPU。智能小车要实现循迹识别路线，避障后退并选择其他前进路线。该设计主要通过对系统硬件电路的设计，软件设计和程序的编写，然后通过后期软硬件调试达到设计目的，使其具有上述功能。
第二章系统总体方案设计与论证
2.1 系统的总体方案设计
该系统以AT89S52单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，利用红外遥控器代替开关按键控制小的启动和停止，能够轻松自如的实现小车的启动停止、左转、右转和前进后退等功能，假如我们希望小车运行到黑线上来检测是否有循迹功能，就可以用遥控器控制小车行驶到有黑线的地方，当小车遇到有黑线时，会自动启动循迹功能模块，让小车沿黑线跑，遇到障碍物时会后退并选择其他路线躲避障碍物。每个模块都是相互独立又相互协调配合，实现了小车的智能控制。系统控制框图如图2.1所示：
图2.1 系统控制框图
2.2 主控系统
我们采用单片机作为整个系统的核心，通过其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。所以，我们选定了AT89S52 单片机作为本设计的主控装置。
2.3 电机驱动模块
采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一因此选用L9110。
这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。
2.4 循迹模块
采用两只红外对管，分别置于小车车身左右两侧，根据两只对管接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向。
2.5 显示模块
常用的数码显示器件主要有LED数码显管和LCD液晶显示器。考虑实用性最终选择了5611BS：0.56英寸一位共阳红色数码管，实用性强且价格低廉。
第三章系统硬件电路设计
3.1 主控模块的电路设计
3.1.1 AT89S52单片机的简介
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。引脚图如图3.1
图3.1 AT89S52引脚图
AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XTAL1(19 脚)和XTAL2(18 脚)为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9 脚)为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40 脚)和VSS(20 脚)为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口(32~39 脚)被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS(18脚)和SCLS(19脚)端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
3.2 红外避障模块的电路设计
3.2.1 LM393双电压比较器集成电路
图3.2.1-1 LM393
LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入-输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生
由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写:IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入-输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。
图3.2.1-2
特点：
工作温度范围:0°C -- +70°C
SVHC(高度关注物质):No SVHC (18-Jun-2010)
器件标号:393
工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～ 36V，双电源：±1～±18V；
消耗电流小， ICC=0.8mA；
输入失调电压小， VIO=±2mV；
共模输入电压范围宽， VIC=0～VCC-1.5V；
输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；
输出可以用开路集电极连接“或”门；
表面安装器件:表面安装
功能：
输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。
3.2.2红外对管工作原理
图3.2.2-1图3.2.2-2
上图中，红外光电管有两种，一种是无色透明的LED，此为发射管，它通电后能够产生人眼不可见红外光，另一部分为黑色的接收部分，它内部的电阻会随着接收到红外光的多少而变化。
无论是一体式还是分离式，其检测原理都相同，由于黑色吸光，当红外发射管照射在黑色物体上时反射回来的光就较少，接收管接收到的红外光就较少，表现为电阻大，通过外接电路就可以读出检测的状态；同理，当照射在白色表面时发射的红外线就比较多，表现为接收管的电阻较小，此时通过外接电路就可以读出另外一种状态，如用电平的高低来描述上面两种现象就会出现高低电平之分，也就是会出现所谓的0和1两种状态，此时再将此送到单片机的I/O口，单片机就可以判断是黑白路面，进而完成相应的功能，如循迹、避障等。
3.2.3红外避障电路图及工作原理
图3.2.3-1
图3.2.3-2
特点：
该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，停止一段时间并后退，有效距离范围2～4cm，工作电压为3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点。
1、当模块检测到前方障碍物信号时，前方侧位红色指示灯点亮电平，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～4cm。
2、传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。
3、传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO
4、比较器采用LM393，工作稳定；
5、可采用3-5V直流电源对模块进行供电。
3.3红外循迹电路的设计
图3.3-1 图3.3-2
图3.3-3
原理与避障基本一致，LM393为内部集成了四路比较器的集成电路。因为内部的四个比较电路完全相同，这里仅以一路比较电路进行举例。如图4所示为单路比较器组成的红外检测电路图，比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同输入端，用“+”号表示，另一个称为反相输入端，用“－”表示。用作比较两个电路时，任意一个输入端加一个固定电压作参考电压（也叫门限电压），另一端则直接接需要比较的信号电压。当“+”端电压高于“－”端电压时，输出正电源电压，当“－”端电压高于“+”端电压时，输出负电源电压（注意，此处所说的正电源电压和负电源电压是指接比较正负极的电压。
第四章系统软件设计
4.1 主程序
避障系统主程序
#include
sbit LeftLed=P2^0; //定义前方左侧指示灯端口
sbit RightLed=P0^7; //定义前方右侧指示灯端口
sbit FontLled=P1^7;
sbit LeftIR=P3^5; //定义前方左侧红外探头端口sbit RightIR=P3^6; //定义前方右侧红外探头端口sbit FontIR=P3^7; //定义前方正前方红外探头端口
红外避障小车设计说明
红外避障小车
前言 --------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录 前言------------------------------------------------------------------------------1 目录------------------------------------------------------------------------------2 摘要------------------------------------------------------------------------------3 功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7
基于51单片机设计智能避障小车
单片机设计智能避障小车 摘要 利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C51单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由L298N 驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。本文首先介绍了智能车的发展前景，接着介绍了该课题设计构想，各模块电路的选择及其电路工作原理，最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图，和本设计实物图，及完整的C语言程序。 关键词：智能小车；51单片机；L298N；红外避障；寻迹行驶 abstract Using infrared detection black and obstacles to the line and STC89C51 microcontroller as the control chip to control the speed of the electric car and steering, so as to realize the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which the car driven by the L298N driver circuit is completed, the speed of the microcontroller output PWM wave control. This article first introduces the development of the intelligent car prospect, then introduces the design idea, the subject selection of each module circuit and working principle of the circuit, the design process of the subject is summarized and prospect with each module circuit principle diagram, and the real figure design, and complete C language program. Key words: smart car; 51 MCU; L298N; infrared obstacle avoidance; track driving
红外避障小车讲解
目的： 本毕业设计是红外蔽障小车的设计，通过设计使学生系统的熟悉和掌握单片机控制系统设计方面的内容体系、开发流程和程序设计，培养学生具有综合运用所学的理论知识去开拓创新及解决实际问题的能力。培养学生掌握设计题的思想和方法，树立严肃认真的工作作风、培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。同时是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去，怎样能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 目录 一、任务书...............................P1 二、引言..............................P2 二、要求与发挥...........................P4 三、设计摘要.............................P6 四、模块方案比较.......................P7 1.避障模块 2.驱动模块
3.控制模块 五、程序设计.........................P9 1.程序流程图 2.程序编写 六、工作原理.........................P13 七、结论............................P13 八、参考文献........................P14 九、毕业设计（论文）成绩评定表.....P15 任务： 利用单片机、红外实现避障，要求具有下述功能： 1.小车前进可以避开（前、左、右）20cm的障碍物； 2.实现下车前进时，不碰障碍物； 3.具有声音播报功能。 引言 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A/D转换器、D/A转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，目前人
智能小车循迹,避障,红外遥控C语言知识学习代码
//智能小车避障、循迹、红外遥控C语言代码 //实现功能有超声波避障，红外遥控智能小车，红外传感器实现小车自动循迹，1602显示小车的工作状态，另有三个独立按键分别控制三种状态的转换 //注：每个小车的引脚配置都不一样，要注意引脚的配置，但是我的代码注释比较多，看起来比较容易一点 #include
超声波引脚控制 ******************************/ sbit ECHO=P3^2; //超声波接收引脚定义兼红外遥控按键state_total =2 sbit TRIG=P3^3; //超声波发送引脚定义 /////红外控制引脚配置 sbit KEY2=P3^7; //红外接收器数据线兼循迹按键state_total= 0 sbit KEY1=P3^4; //独立按键p3.4控制自动避障state_total=1 uchar state_total=3,state_2=0;//总状态控制全局变量0为自动循迹模块1为自动避障模块2为红外遥控 uchar state_1,DAT; //红外扫描标志位 uchar time_1=0,time_2=0;//定时器1中断全局变量time_ 2控制PWM脉冲计数time_1控制转弯延时计数也做延时一次0.005s uchar time,timeH,timeL,state=0;//超声波测量缓冲变量state为超声波状态检测控制全局变量 uint count=0; //1602显示计数 /**************************/ unsigned char IRCOM[7]; //红外接收头接收数据缓存IRCOM[2]存放的为数据unsigned char Number,distance[4],date_data[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; //红外接收缓存变量 /***********/ void IRdelay(char x); //x*0.14MS 红外头专用delay void run();
红外避障小车课程设计报告
前言 --------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录 前言------------------------------------------------------------------------------1目录------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7电机转速控制电路------------------------------------------------------------7电源电路------------------------------------------------------------------------8电机驱动电路---------------------------------------------------------------9主程序设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------23
红外避障电动小车C51程序
红外避障电动小车C51程序 时间:2009-05-13 来源: 作者: 点击：1400 字体大小:【大中小】 #include"reg51.h" #include
毕业论文：智能避障小车
毕业论文：智能避障小车 摘要 避障是智能小车应具备的基本功能之一以P89C51RA芯片为核心采集前方障碍信息并对智能小车进行控制选用红外避障传感器检测智能小车前方的障碍物设计了智能小车的自动避障系统并阐述其工作原理该系统设计简单成本低实时性好在室环境中取得了预期的实验结果使智能小车无碰撞到达目的地关键词P89C51RA智能红外避障传感器 Abstract The obstacle avoidance is one of the main functions that an independently intelligent carriage should be provided Use the P89C51RA as a key component collecting the environmental information and controlling the intelligent carriage a kind of obstacle avoidance system of intelligent carriage is designed In this system infrared obstacle avoidance sensors are used to detect the barrieswhich are front of distance between the intelligent carriage and the barriers The systems design is simple and has lower cost and better real time features And at the same time this system has obtained anticipated experimental results in the indoor environment That is the intelligent carriage can arrive at the destination without any collision Keywords P89C51RA intelligent infrared obstacle avoidance sensors
毕业设计+智能循迹避障小车设计
单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计 学院：通信与电子工程学院 班级：电子131 姓名：初清晨 学号： 2013131013 同组成员：孟庆阳张轩 指导老师：王艳春 日期： 2015年12月24日
组员分工 1、组长：张轩，实物焊接，报告整理，程序设计 2、组员：孟庆阳，实物焊接，仿真测试，报告整理 3、组员：初清晨，实物焊接，报告整理，仿真测试
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1智能小车的意义和作用 (2) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (3) 2.1 主控系统 (3) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (5) 2.4 避障模块 (6) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (7) 第三章硬件设计 (7) 3.1 AT89S52单片机的简介 (8) 3.2总体设计 (11) 3.3驱动电路 (12) 3.4信号检测模块 (13) 3.5主控电路 (14) 第四章软件设计 (15) 4.1主程序框图 (15) 4.2电机驱动程序 (15) 4.3循迹模块 (16) 4.4避障模块 (20) 结束语 (25) 致谢 (26) 附录一循迹加红外避障综合程序 (28) 附录二实物图 (32)
摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。因此，智能电动小车具有再编程的特性，是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成，采用模块化的设计方案，运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；L9110；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode
红外避障小车课程设计报告材料
标准文案 前言 --------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录 前言------------------------------------------------------------------------------1目录------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7 电机转速控制电路------------------------------------------------------------7 电源电路------------------------------------------------------------------------8电机驱动电路---------------------------------------------------------------9主程序设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------23
红外避障小车实验
红外避障小车实验报告 一、实验简介 在本实验中，我们在“创意之星”模块化学习套件所提供的机械构件基础上，组装出四轮驱动式小车结构。利用机器人的控制器和系统程序，通过多传感器融合技术结合逻辑判断算法对智能小车的运行状态进行实时调控，最终实现自主探路、判断及选择正确的行进路线功能，完成自主躲避障碍物的任务。 二、实验目的 （1）掌握基本构型和传感器的安装方法，并能搭建出能完成一定功能的机器人，利用创意之星组件，进行避障小车的组 装，调试，利用红外传感器进行路障感应，完成避障功能。（2）会用控制器联机调试舵机工作状态，会查询各种传感器的数据。 （3）通过 NorthStar 的流程图功能，实现简单的逻辑控制（4）能通过编程实现智能小车自主躲避障碍物的功能 （5）对避障小车的避障原理有充分的理解，掌握其避障的方法，能够对实验过程中出现的问题进行解决，发现问题， 解决问题。
三、实验器材 计算机（ 1 台）；标准版控制器（ 1 个）；红外接近传感器（ 2 个）；红外测距传感器（ 1 个）；直流电源（ 1 个）；充电器（ 1 个）；数字舵机（ 4 个）；多功能调试器（ 1 个）；轮子（ 4 个）；螺丝刀（ 1 个）； KD （ 4 个）； L3-1 （ 4 个）； U3H （ 5 个）；I7 （ 1 个）；螺丝和垫片（若干） 四、实验原理 利用红外传感器，其优点是对近距离的障碍物反应速度灵敏，不同方位的传感器之间信号不会相互干扰，最终选择红外传感器作为小车的眼睛，进行避障。 由于本次实验小车轮子没有实现转弯功能，所以通过设定左右两组轮子的不同前进速度来实现转弯功能。当向右转时，左侧轮子的速度要比右侧轮子的前进速度快，反之实现左转功能，此设计需小心谨慎，防止出现轮子不同步，无法实现转弯功能。 五、实验内容 （ 1 ）搭建智能小车，掌握基本构型的组装方法，主要包括舵机和轮子的连接、传感器的安装以及舵机和传感器的接线 （ 2 ）通过编程控制智能小车的前进、后退、变速以及转向（ 3 ）将控制策略的流程图用真正的程序语言实现，并下载到
智能循迹避障小车方案设计书
封面
作者：PanHongliang 仅供个人学习 目录 摘要………………………………………………………………………………………2 ABSTRACT………………………………………………………………………………
…2 第一章绪论 (3) 1.1智能小车的意义和作用 (3) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (4) 2.1 主控系统 (4) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (6) 2.4 避障模块 (7) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (8) 第三章硬件设计 (8) 3.1总体设计 (8) 3.2驱动电路 (9) 3.3信号检测模块 (10) 3.4主控电路 (11) 第四章软件设计 (12) 4.1主程序模块 (12) 4.2电机驱动程序 (12) 4.3循迹模
块 (13) 4.4避障模块 (15) 第五章制作安装与调试 (18) 结束语 (18) 致谢……………………………………………………………………………………… 19 参考文献 (19) 智能循迹避障小车 摘要：利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由 L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。 关键词：智能小车；STC89C52单片机； L298N；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and theroad obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car。STC89C52 MCU。L298N。Infrared Emitting Diode 第一章绪论 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视
毕业设计红外线避障小车的设计
摘要 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。 关键词：避障光电开关红外线漫反射差分控制
Infrared obstacle avoidance car Abstract With the development needs of the production automation, robots have been more and more widely applied to the automation of production, with the development of science and technology, the robot more and more types of sensors, including infrared sensors has become an important component of the automatic walking and driving . Infrared Typical applications for autonomous intelligent navigation systems, robotics to achieve automatic obstacle avoidance must be perceived obstacles, perceived obstacles to the robot quite a visual function. Intelligent obstacle avoidance system based on infrared sensor, infrared sensor front obstacle detection and determine the obstacle distance. Due to the limited time and the level of our most basic obstacle avoidance temporary as the design goal. Design by car carrier recombination by AT89S51 as the core of the control panel can achieve its basic functions, supplemented plus diffuse photoelectric switch obstacle avoidance circuit 555 comprising a speed control circuit, power circuit, a differential drive circuit. You can improve the entire design. Keywords: obstacle avoidance photoelectric switch infrared diffuse reflectance differential control
自动避障红外电动小车C51程序
自动避障红外电动小车C51程序 #include"reg51.h" #include
基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作
基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作 随着科技的高速发展，人们对生活质量的要求越来越高，无人驾驶汽车已经被广为研发和试用，由此智能小车的快速发展也是在情理之中。通过对基于单片机的智能小车的硬件及软件设计分析，实现红外避障循迹功能，并给出程序系统框图加以分析，最后通过实践证明这一设计的可行性和可靠性。 标签：AT89S52 单片机；智能小车；系统框图；红外避障；循迹 1 系统总体设计 2 系统的硬件设计与制作 在智能小车红外避障循迹系統的设计上，其硬件设计主要在电机模块和传感器模块等这两个部分的内容。 2.1 硬件的设计 硬件的设计主要体现在电机和传感器的选择上，在电机设计上采取360度伺服舵机，可以实现连续的速度与位移控制，且其本身存在分别负责伺服舵机的电源、接地、信号控制的红、黑、白三条输入线，还存在基准电路及比较器。这一结构可以更好地实现智能小车的控制。传感器的设计上选择了QTI红外传感器，通过接受不同的反射光强度，实现对不同颜色物体的探测，且探测QTI传感器能够自动输出不同的电平信号，为智能小车避障的实现提供了有力的保障。 2.2 硬件的制作 硬件的制作主要介绍电路板的焊制及焊制方法，为智能小车的功能实现提供坚实的基础。 2.2.1 电路板的焊制 电路板的焊制优劣直接影响到成果的效果展示，电路板的焊接内容主要是焊接电阻、电容、发光二极管、晶振、三极管、STM32、USB、三端稳压、电机驱动。 2.2.2 元件的焊制方法 按照先焊一边再焊另一边的方法，先把焊锡丝放在焊盘的中间，放上电烙铁，焊锡丝融化后立马拿开焊锡丝，再拿开电烙铁，一定要注意焊锡的量不能过多也不能过少，一只手用镊子把贴片元件放平夹着，另一只手用电烙铁把焊盘上的焊锡融化，马上把贴片元件的一端推到焊锡处，再把元件的另一端焊盘焊上少量焊锡，推到元件的一端处。由于元件种类较多，一般按照元件的大小从小到大的顺
红外避障小车设计报告
红外避障小车 学校: .senxiao. 学院:电子信息学院 : .lovebjb. 班级: 07级电子二班 前言
--------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录 前言------------------------------------------------------------------------------1 目录------------------------------------------------------------------------------2 摘要------------------------------------------------------------------------------3 功能概述------------------------------------------------------------------------3 硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4 单片机电路---------------------------------------------------------------------7
自动追光自动避障电动小车
目录 摘要 (2) 1 引言 (2) 2方案设计与论证 (2) 2.1总体方案描述 (2) 2.2微处理器模块的比较与论证 (3) 2.3电机的比较与论证 (3) 2.4追光模块的比较与论证 (4) 2.5避障模块的比较与论证 (4) 2.6自动停止模块的比较与论证 (4) 3系统硬件、软件的实现 (5) 3.1硬件实现 (5) 3.1.1 微处理器电路 (5) 3.1.2电机驱动电路 (5) 3.1.3 追光模块电路 (6) 3.1.4 超声波避障电路 (6) 3.1.5 电源保护模块电路 (7) 3.2软件实现 (7) 3.2.1 流程图 (7) 4系统测试 (9) 4.1主要测试用的仪器 (9) 4.2测试结果 (10) 4.2.1 追光模块测试 (10) 4.2.2 避障模块测试 (10) 4.2.3 太阳能电池板追光测试 (10) 4.2.4 自动停止模块测试 (11) 4.2.5 基本部分测试 (11) 4.2.6 发挥部分测试 (11) 5总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 附录1电路图： (14) 附录2主程序： (15)
摘要 本设计基于MSP430F149单片机为控制器，设计实现了一个带有自动寻光、自动避障、自动追光太阳能充电系统的电动小车。本系统包含控制器、步进电机及驱动、小车寻光、超声波避障、太阳能板充电以及太阳能板自动追光等模块。该电动小车能够在场地内自动寻找光源前进并能够检测前方多个障碍物并能绕道前行;车上太阳能板能够自动追光始终对准光源并给电池充电，且有LED显示充电状态:小车能在规定的时间内跑完全程并能自行停止。整个系统实现了全部功能要求，运行稳定。 关键词：MSP430F149；超声波传感器；太阳能电池板；电动小车 1引言 随着汽车产业的快速发展，汽车产业目前已经进入调整期，目前，全球石油资源紧缺，且油价不断上涨，冲击了各个行业，尤其是汽车产业，同时人类面对着全球变暖、水平面上升等世界性问题。因此未来的汽车将走向电动汽车的时代，而太阳能是目前作为最清洁的能源，对人类来说无疑是一种新型的能源。本设计便是针对太阳能供电小车的研究，其中的主要难点在于追光与避障功能的实现，而本设计已经完美的完成了这两点，并且充分利用绿色资源，实现了小车的智能化。 2方案设计与论证 2.1总体方案描述 使用100W的白炽灯作为电源，通过太阳能电池板收集电能，然后通过升压电路给蓄电池充电，再由蓄电池给电动小车供电。小车在启动以后，使用光敏三极管寻找光源，发现光源后，由单片机MSP430F149控制，驱动电动小车沿着光源方向运动。在沿光源运动的道路上，放置3个障碍物，电动小车前端使用超声波传感器，超声波传感器发现障碍物后，将信号传给单片机MSP430F149，驱动电动小车能够自动避开，然后继续沿光源方向运动，同时太能能板始终正对着光源。运动到一定距离以后，利用太阳能电池板距离光源远近不同所产生的电压不同，利用此原理实现对电动小车的自动停车。