循迹避障小车设计报告
项目名称：智能小车
系别：信息工程系
专业：11电气工程及其自动化姓名：刘亮、崔占闯、韩康
指导老师：王蕾
目录
摘要： (3)
关键词： (3)
绪论： (3)
一、系统设计 (4)
1.1、任务及要求 (4)
1.2车体方案认证与选择 (4)
二、硬件设计及说明 (5)
2.1循迹+避障模块 (5)
2.2主控模块 (6)
2.3电机驱动模块 (6)
2.4机械模块 (7)
2.5 电源模块 (7)
三、自动循迹避障小车总体设计 (7)
四、软件设计及说明 (8)
4.1系统软件流程图 (9)
4.2系统程序 (9)
五、系统测试过程 (12)
六、总结 (13)
七、附录：系统元器件 (13)
摘要
本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管，用以对有无障碍与黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N专用电机驱动芯片，单片控制与传统分立元件电路相比，使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机，经单片机处理过后对L298N发出指令进行相应的调整。通过有无光线接收来控制电动小车的转向，从而实现自动循迹避障的功能。
关键词：智能循迹避障小车，STC89C52单片机，L298N驱动芯片，信号检测模块，循迹避障
绪论
（一）智能小车的作用和意义
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。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是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一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引循迹功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、cpu、执行部分。机器人要实现自动循迹避障功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD 传感器而考虑使用价廉物美的红外光电传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。（二）智能小车的现状
现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我们此次的设计主要实现循迹避障这
两个功能。
一、系统设计
本组智能小车的硬件主要有以STC89C52单片机作为核心的主控器部分、自动循迹+避障部分、电机驱动部分。电机驱动部分和其他部分由一个电源通过串联供电。
小车硬件系统示意图如下：
1.1、任务及要求
设计一个基于直流电机的自动循迹避障小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹和道路两侧的挡板（没有黑线时），并沿着黑色轨迹和挡板行驶。
1.2、车体方案认证与选择
方案一：自己动手制作电动车，一方面材料缺少，另一方面制作过程要花费大量的时间，而且同学中手艺也不好，制作出来的小车还可能机械性能不好。考虑到时间与性能这两方面，我们放弃了这一方案
方案二：购买小车全套零件，购买的小车全套零件具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。易改装，好控制。机械性能有保障。
小车图片如下：
综合考虑，最终选择方案二
二、硬件设计及说明
2.1循迹+避障模块
我们选择四路红外探测寻迹光电传感器
此模块是为智能小车、机器人等自动化机械装置提供一种多用途的红外线探测系统的解决方案。使用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，并使用LM339 电压比较器（加入了迟滞电路更加稳定）做为核心器件构成中控电路。此系统具有的多种探测功能能极大的满足各种自动化、智能化的小型系统的应用。
此模块的特点：
易于安装，使用简便；
4 路分别独立工作，工作时不受数量限制；
中控板与探头分开，安装位置不受限制；
模块高度≤10 毫米；
安全工作电压范围在 3伏特至 6 伏特之间；
4 路全开工作电流 30 毫安至 5
5 毫安之间。
2.2主控模块
我们采用宏晶公司的STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个高速，低功耗，超强抗干扰的8位单片机，片内含32k 空间的可反复擦写100,000 次Flash 只读存储器，具有4K 的随机存取数据存储器（RAM），32 个I/O口，2个8位可编程定时计数器，且可在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。
时钟电路和复位电路（与单片机构成最小系统）
1）采用外部时钟，晶振频率为12MHZ
2）采用按键复位
2.3电机驱动模块
电机
电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。
由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。
可选用减速比为1：74 的直流电机，减速后电机的转速为100r/min。若车轮直径为6cm，
则小车的最大速度可以达到
V=2πr·v=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s
能够较好的满足系统的要求。
驱动
驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片，L298N 是一个具有高电压大电流的全桥
驱动芯片，其响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机。以下为L298N的引脚图
和输入输出关系表。
图L298N外部引脚表1 L298N输入输出关系
驱动电路的设计如图2 所示：
图2 L298N电机驱动电路
L298N 的5、7、10、12 四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可实现两个直流电机的PWM调速控制。
2.4电源模块
采用4节普通1.5V干电池单电源供电，采用串联方式同时给单片机与电机供电。三、自动循迹避障小车总体设计
3．1 总体电路图
四、软件设计及说明
4.1系统软件流程图
4.2循迹避障程序
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
unsigned char zkb1=0 ;
//**左边电机的占空比**//
unsigned char zkb2=0 ;
//**右边电机的占空比**//
unsigned char t=0;
//**定时器中断计数器**//
sbit LSEN2=P2^0;
sbit LSEN1=P2^1;
sbit RSEN1=P2^2;
sbit RSEN2=P2^3;
//**传感器***/
sbit IN1=P1^0;
sbit IN2=P1^1;
sbit IN3=P1^2;
sbit IN4=P1^3;
sbit ENA=P1^4;
sbit ENB=P1^5;
//**********初始化定时器中断***********// void init()
{
TMOD=0x01;
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
//***********中断函数+脉宽调制***********// void timer0() interrupt 1
{
if(t ENA=1; else ENA=0; if(t ENB=1; else ENB=0; t++; if(t>=50) {t=0;} } //******************直行******************// void qianjin() { zkb1=50; zkb2=50; } //***************左转函数1***************// void turn_left1() { zkb1=0; zkb2=50; } //***************左转函数2***************// void turn_left2() { zkb1=0; zkb2=50; } //***************右转函数1***************// void turn_right1() { zkb1=50; zkb2=0; } //***************右转函数2***************// void turn_right2() { zkb1=50; zkb2=0; } //***************循迹函数*****************// void xunji() { uchar flag; if((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)) { flag=0; } //*******直行*******// else if((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)) { flag=1;} //***左偏1,右转***// else if((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1)) { flag=2; } //***右偏1,左转***// else if((RSEN2==0)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)) { flag=3; } //***右偏2,左转***// else if((RSEN2==1)&&(RSEN1==0)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==0)) { flag=4;} //***左偏2,右转***// switch (flag) { case 0:qianjin(); break; case 1:turn_right1(); break; case 2:turn_left1(); break; case 3:turn_left2(); break; case 4:turn_right2(); break; default: break; } } //****************主程序****************// void main() { init(); zkb1=50; zkb2=50; while(1) { //******给电机加电启动******// IN1=1; IN2=0; IN3=1; IN4=0; ENA=1; ENB=1; while(1) { xunji(); //*********寻迹**********// } } } 五、系统测试过程 本小车能实现循迹避障功能，它能沿着地面上黑色轨迹行驶实现循迹功能，也能检测到跑道两侧的挡板，沿挡板行驶实现避障功能。 寻迹避障小车轨迹图介绍：轨道由循迹部分（黑线）和避障部分（道路两侧加挡板）两部分 组成，小车先进入循迹轨道，沿黑线行驶，到达两部分连接处进入避障轨道沿挡板行驶，从而实现寻迹和避障功能的展示。轨道示意图如下： 为保证小车能正常行驶，循迹部分的黑线宽度应在3.5至4cm。避障轨道的宽度应大于20cm 小于25cm。 六、总结 测试结果表明：本组智能小车能很好的完成了循迹和避障功能，循迹跑道是由黑色胶布在白色地面上拉线完成，小车可以从O型跑道的任何段为起点，跑完全程。避障跑到是通过摆放障碍物，小车可以走出障碍区间。 七、附录：系统元器件 L298N模块/步进电机直流电机驱动模块/小车电机驱动模块/输出5V 四路红外探测寻迹光电传感器寻迹小车循迹避障模块黑白线识别 51单片机最小系统板/USB下载程序/51单片机开发板 智能小车底盘/寻迹小车/机器人/带码盘/强磁电机/ZK-2WD 四节五号电池板组附带四节五号干电池 导线若干 毕业设计(论文) 课题名称智能循迹避障小车设计 学生姓名 XXX 学号00000000000000 系、年级专业 XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师 XXX 职称讲师 2016年5月18日 摘要 自从首个工业智能设施诞生以来，智能设施的发展已经扩展到了包括机器、刻板、电子、冶金、交通、宇航、国防等产业领域。近年来智能设施水平迅速上升，大大的改变了大多数人类的生活方式。在人类的智能化技术不断飞速进步的过程中，能够取代手动的机器人在更加人性化的同时也越来越智能化。 本文主要讨论了基于单片机的智能循迹避障小车的设计。智能自动循迹制导系统在驱动电路的基础上，实现自动跟踪汽车导线，而智能避障是使用红外传感器测距系统来实现功能来规避障碍。智能寻光避障小车是一种采用了多种传感器，以单片机为核心，电力马达驱动和自动控制为技术，根据程序预先确定的模式，而不是人工管理来实现避障导航的自动跟踪高新技术。这项技术已广泛应用于智能无人驾驶、智能机器人、全自动工厂等许多领域。 这个设计使用STC89C52单片机[1]作为小车的智能核心，使用红外传感器对智能小车跟踪模块识别引导线跟踪，收集模拟信号并将信号转换成为数字信号，使用C 语言编写程序，设计的电路结构简单，易于实现，时效性高。 关键词：智能化；单片机最小系统；传感器；驱动电路 ABSTRACT From the first level of industrial intelligent facilities since birth, the development of intelligent facilities has been broadened to include machinery, electronics, metallurgy, transportation, aerospace, defense and other fields. Intelligent facilities level rising in recent years, and rapidly, significantly changed the way people live. People in the process of thinking, improvement, learning and intelligence of replace the manual machine is more and more. This paper mainly discusses the intelligent tracking based on single chip microcomputer control process of the obstacle avoidance car. Intelligent automatic tracking is based on the driving circuit of the guidance system, to achieve automatic tracking car line; obstacle avoidance is the use of infrared sensor ranging system to realize the function to evade obstacles. Intelligent tracking obstacle avoidance car is a use different sensor , motor drive for power and automatic control technology to realize according to the procedures predetermined mode, not by artificial management can realize the automatic tracking of obstacle avoidance navigation of high and new technology. The technology has been widely used in unmanned intelligent unmanned line, intelligent robot and so on many fields. Using infrared sensors for car tracking module to identify the guide line tracking, collecting analog signal and converts the signal into digital signal; Using C language to write the program, the design of the circuit structure is simple, easy to implement,timeliness is high. Keywords: Intelligent; Single chip microcomputer minimum system; The Sensor; Driver circuit H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 设计题目：超声波避障小车 院系：电气学院自动化测试与控制系 班级： 设计者： 学号： 指导教师：周庆东 设计时间：9.2~9.13 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 *注：此任务书由课程设计指导教师填 开题报告 1立项依据 1.1立项目的 （1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 （2）进一步学习单片机原理及其应用，提高程序的编写能力。 （3）掌握单片机系统外扩器件的连接与使用，了解超声波传感器的工作原理。 （4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 在当今社会，汽车成为了越来越普遍，人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加，随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。所以随着汽车工业的快速发展，我们必须加强对汽车安全性能的考虑。所以，智能汽车概念应运而生，他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。 2主要设计内容及方案 2.1总体方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下，快速前进，在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候，慢速前进。在与障碍物距离很近需要转向避障时，方案上将尝试进行转向，来进行避障。 2.2设计原理 该智能车系统可分为三个主要模块：单片机主控核心模块，传感器避障模块，电机驱动模块。系统主要原理是：通过超声波避障模块（即感测模块）实时监测路面情况并及时传输给单片机。由单片机主控核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动工作状态。电机驱动模块驱动两电机转动，实现前进或者左、右转。 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 单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题：自动避障小车 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计地点：31-630 设计时间： 单片机系统课程设计 课程设计名称：自动避障小车 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计地点：31-630 课程设计时间： 单片机系统课程设计任务书 目录 1概述-------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景----------------------------------------------------- 4 1.2设计思想及基本功能------------------------------------------- 4 2总体方案设计------------------------------------------------------ 4 2.1方案论证----------------------------------------------------- 4 2.2系统框图----------------------------------------------------- 5 2.3总体方案设计------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 7 3.1电源电路----------------------------------------------------- 7 3.2晶振电路----------------------------------------------------- 8 3.3复位电路----------------------------------------------------- 8 3.4键盘电路----------------------------------------------------- 8 3.5显示电路----------------------------------------------------- 9 3.6超声波测距电路---------------------------------------------- 10 3.7舵机电路---------------------------------------------------- 11 3.8电机驱动电路------------------------------------------------ 11 3.9电机转速测量电路-------------------------------------------- 13 3.10设计PCB和腐蚀电路板--------------------------------------- 14 4系统软件设计----------------------------------------------------- 16 4.1分模块程序设计---------------------------------------------- 18 4.2主程序设计-------------------------------------------------- 20 5系统调试 ------------------------------------------------------- 20 6总结 ----------------------------------------------------------- 22参考文献：------------------------------------------------------- 23附录A硬件电路图------------------------------------------------- 24附录B 源程序 ---------------------------------------------------- 25 毕业设计智能循迹避障 小车设计 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 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： 13 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 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 第一章绪论 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。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传 下载可编辑 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 单片机系统课程设计 令狐文艳 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 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 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 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 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 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 单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题：自动避障小车 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计地点：31-630 设计时间： 单片机系统课程设计 课程设计名称：自动避障小车 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计地点：31-630 课程设计时间： 单片机系统课程设计任务书 目录 1概述 ----------------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景------------------------------------------------------------- 4 1.2设计思想及基本功能 ------------------------------------------------- 4 2总体方案设计 -------------------------------------------------------------- 5 2.1方案论证------------------------------------------------------------- 4 2.2系统框图------------------------------------------------------------- 5 2.3总体方案设计 -------------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计 -------------------------------------------------------------- 7 3.1电源电路------------------------------------------------------------- 9 3.2晶振电路------------------------------------------------------------ 10 3.3复位电路------------------------------------------------------------ 10 3.4键盘电路------------------------------------------------------------ 10 3.5显示电路------------------------------------------------------------ 10 3.6超声波测距电路----------------------------------------------------- 12 3.7舵机电路------------------------------------------------------------ 13 3.8电机驱动电路 ------------------------------------------------------- 13 3.9电机转速测量电路--------------------------------------------------- 15 摘要 本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用红外线传感器进行寻线，控制电动小汽车的自动循迹，并再通过光电开关探测障碍，从而控制电机转向，实现进行壁障功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高，实验测试结果满足要求。本文着重叙述了该系统的硬件设计方法、软件设计方法及测试结果分析。小车运行方案，在现有玩具电动车的基础上，加装红外线光电开关模块和红外寻线模块，实现对电动车位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。 关键词：80C51单片机、红外线传感器、光电开关、电动小车 Abstract The system requirements of the design project for the purpose of the 80C51 microcontroller for the control of the core,the use of the hunt and infrared sensors,automatic obstacle acoidance control of electric cars,and the photoelectric switch to the barrier function.The electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyse. Car is running the program, under the existing toy electric car, based on the installation of super sonic sensor and infrared sensors, to achieve the location of electric vehicles,operational status of the real-time measurement, and measurement data sent to the microcontroller for processing, then SCM detected according to a variety of data to achieve intelligent control of electric vehicles. Key words: 80C51 single chip computer, infrared sensors, photoelectric switch, the electric car智能循迹避障小车设计
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