毕业设计论文智能超声波避障小车

编号：

毕业设计(论文)说明书

题目：智能超声波避障小车

系别：电子工程系

专业：电子信息工程

题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发?应用研究

随着当今社会智能化越来越高，智能性交通工具的改善是必不可确少的，由于交通工具的普及，由于驾驶员的长时间驾驶引起精神注意力不集中而发生许多严重的交通事故比比皆是，所以智能车的诞生是必然的，它致力于提高汽车的安全性、适应性、舒适性、和提升良好的人车交互界面。自主智能寻迹避障小车是通过单片机、传感器、信号处理器、电机驱动以及自动控制等技术来实现环境感知和自动行驶相结合的高新技术综合体，随着不断提高企业生产技术以及不断加深对自动化技术的要求，智能车已广泛的应用于许多工业部门。可以说它已日益深入到社会和工业的各个方面，例如：智能车在物流运输方面的应用；智能车在军事领域的应用；智能车在社会生活中的应用；智能车在智能运输系统上的应用等等。这些应用可以使社会上正在面临各种各样的问题得以有效解决，对于城市公共交通服务质量的提高，缓解各地交通拥堵，减轻交通管理，道路建设压力起到积极的推动作用。

在我国高科技水平的日益提高的同时，工业自动化进程也在不断地推进，智能小车能够通过自动采取一些躲避障碍物的措施，有效避免交通事故的发生，同时也被广泛应用于各种玩具和其他产品的设计中，极大地丰富了人们的生活。

本次设计主要是利用ATmega16单片机，超声波传感器、红外线传感器和L298N完成避障小车的制作。以ATmega16为主控芯片，利用超声波传感器对距离的检测，将前方障碍探测出，并且通过超声波的传回数据以及红外线传感器对小车两侧的障碍物位置的确定，进行判断，1602液晶显示所测距离，然后由ATmega16单片机发出指令，控制电机转动，电机驱动采用常用的PWM方式进行电机的调速控制。

关键词：智能小车；单片机；超声波；避障

As intelligent in today's society more and more high, the improvement of the intelligent transportation is will not do less, due to the popularity of traffic tools, because the driver from driving for a long time of the spirit of inattention and many serious traffic accidents, so the birth of smart cars is inevitable, it aims to improve vehicle safety, adaptability, comfort, and promote good interactive interface, autonomous intelligent tracing car obstacle avoidance is by single-chip computer, sensor, signal processors, motor drive and automatic control technology to realize environmental awareness and the combination of autonomous driving technology, along with the continuously improve enterprise production technology as well as the growing demand for automation technology, intelligent vehicle has been widely used in many industrial sectors. It has increasingly deep into the social and industrial aspects, such as: intelligent car applications in logistics; Smart car in the field of military application; Smart car in the application of social life.

High-tech level rising in our country at the same time, industrial process automation is in constant propulsion, smart car can automatically take some measures to avoid obstacles, effectively avoid the happening of traffic accident, but also are widely used in the design of all kinds of toys and other products, greatly enriched people's life.

This design mainly use ATmega16 single chip microcomputer, ultrasonic sensors, infrared sensors and L298N complete obstacle avoidance car production. ATmega16 as main control chip, using ultrasonic sensors to the detection of the distance, will be in front of the obstacle detection, and returned by ultrasonic and infrared sensors data for determining obstacles on either side of the car position, judge, 1602 liquid crystal display measured distance, and instructions issued by the ATmega16 single chip microcomputer to control motor rotation, the motor driver uses the commonly used PWM motor speed control in the form of control.

Key words :intelligent car; Single chip microcomputer; Ultrasound; Obstacle avoidance

目录

引言 (1)

1 系统设计 (1)

1.1 任务要求 (1)

1.2 总体设计 (1)

2 方案论证 (2)

2.1 系统控制模块设计方案论证 (2)

2.2 电机的选择方案论证 (3)

2.3 避障模块设计方案论证 (4)

2.4 显示模块设计方案论证 (5)

2.5 直流调速方案设计 (5)

2.6 电源模块设计方案论证 (5)

3 元器件介绍 (6)

3.1 AVR单片机主控芯片介绍 (6)

3.2 L298N驱动芯片 (6)

3.2.1L298N驱动芯片介绍 (6)

3.2.2L298N驱动芯片特点 (6)

3.3 直流电机 (6)

3.4 超声波传感器 (7)

3.4.1超声波传感器概述 (7)

3.4.2接口说明 (8)

3.4.3超声波测距原理 (8)

3.5 光电传感器 (8)

3.6 LCD1602液晶显示 (9)

3.6.1液晶显示LCD实物图 (9)

3.6.2液晶显示原理 (9)

3.6.3管脚功能 (9)

4 系统单元电路的设计 (10)

4.1 超声波收发电路 (10)

4.2 红外线收发电路 (10)

4.3 单片机主控电路 (11)

4.4 电源电路 (11)

4.5 LCD1602显示电路 (12)

4.6 电机驱动电路 (13)

4.6.1直流电机H 桥驱动方案的选择 (14)

4.6.2PWM调速原理 (14)

4.7 光警示电路 (16)

4.8 单片机复位电路 (16)

4.9 单片机时钟震荡电路 (17)

5 软件设计 (18)

5.1 主程序 (19)

5.2 避障子程序 (19)

5.3 电机驱动子程序 (20)

5.4 显示子程序 (21)

5.5 测量距离子程序 (23)

5.6 光警示子程序 (24)

6 调试与仿真 (24)

6.1 调试仿真工具Proteus介绍 (24)

6.2 硬件的制作与调试 (26)

6.3 电路与程序调试过程 (28)

6.3.1电路的仿真调试 (28)

6.3.2电路的调试 (28)

7 结论 (30)

谢辞 .......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献.. (31)

附录 (32)

引言

智能，是指在非结构环境下运作并能够自动预先设定模式，不需要人为的操作就能达到预期或是更高的目标，为人类提供必要服务的集成智能化装备。作为当今社会的新产物，智能对我们的实际工作生活具有很大的实用性。超声波避障的研究对于我国智能车的普及有一定的指导作用并且有着深远的意义，同时小车也成为现代智能玩具的一种良好的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。

本题目设计的是具有自动避障功能的智能小车。主要开发一个能根据红外线和超声波检测结果，自动避开障碍物的智能小车控制系统。设计选择通用、价廉的ATmega16单片机作为主控芯片，选择通用的电机模型车为机械平台，系统通过采集超声波传感器和光电传感器的数据，通过相应的比较计算来对PWM波的输出进行控制操作，对电机的转速实现实时调节；通过超声波传感器接收回的数据来计算小车与障碍物之间的距离，从而实现小车的避障功能。通过细化要求，本系统以ATmega16为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、显示模块、避障模块构成。通过电机控制技术和传感器技术相关知识的结合，设计完成以由超声波前方测距、避障与红外线左右自动避障组成的硬件模块，结合软件程序设计组成智能避障小车，共同实现了小车的前进、后退、左转、右转，通过超声波自动根据前方距离范围内障碍物测距，检测障碍物停止再绕行，达到设计目标。

智能小车系统的设计思路采用了模块化的方法，电路结构简单，系统成本低，调试方便，系统反应快速、灵活，小车调速平滑，功耗低，设计方案正确、实施性强，各项指标可靠、稳定，基本满足设计要求。稍加改动便可应用于简单的实际生产生活中，也可作为高校学生以及广大机器人爱好者学习研究使用。

1 系统设计

1.1 任务要求

（1）检测障碍物并且避障：由超声波和红外探头共同实现；

（2）小车电机由L298N驱动；

（3）速度由单片机输出的PWM波控制；

（4）超声波能实现对障碍物的测距，LCD屏显示了超声波检测到前方的距离。1.2 总体设计

硬件电路系统的设计通过采用模块化的设计方法，由单片机最小系统模块，超声波避障、红外线避障模块，电机驱动，电源模块，显示模块以及光报警模块七部分组成。其中小车使用A VR单片机为主控芯片，它通过小车前端超声波返回的数据来获取小车距离障碍物的距离，并且用LCD1602显示出来，当小车与障碍物的距离大于某设定的距离时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于某设定的距离时，小车左转或者右转以避开障碍物；车头两侧由红外线对管自动避障组成的硬件模块组成，实现小车

左转和右转功能；并且此时LED闪烁。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。

系统硬件构成框图如图1-1所示。

图1-1 系统硬件构成框图

2方案论证

2.1系统控制模块设计方案论证

AT89S52单片机与ATmega16单片机的选择。

方案一：AT89S52单片机具有十分完备的功能，不仅能够对片内某些特殊功能寄存器的某位进行传送、置位、清零、测试等处理，还能进行位的逻辑运算，使用起来得心应手。特点是控制简单、价格便宜，具有完整的输出输入、端口控制、以及内部程序的存储空间，程序烧写方便，支持USB口或者是串口两种下载程序方式，并且是我们平时上课学习与使用的。能够使用外接A/D，D/A转换电路与运放芯片来实现采集传感器传送信息的功能，且能够通过以点阵或LCD液晶以及外接按键实现人机交互[1]，能通过内部众多I/O端口与步进电机连接来对外围设备进行精确操控。

方案二：ATmega16单片机，特点是取指周期短，有可预取指令，实现于流水作业，故可高速执行指令。采用精简指令集，克服了瓶颈现象，指令执行速度(1Mips/MHz)得以提高，功能增强；由于硬件结构得到了简化了，降低了对外设管理的开销和成本。ATmega16单片机的I/O口功能强大，因为它具有能够单独设定为输入或输出的功能，设置上拉电阻，并且有高阻输入、驱动能力强等特性，这使的得I/O口得到充分的利用。片内集成多种频率的RC振荡器，能够自动上电复位、并且有看门狗和启动延时等功能，所以ATmega16单片机外围电路相对AT89S52简单，系统更加稳定可靠。

经过比较，因为AT89S52单片机，具有位运算，能较方便的应用I/O口。但PWM 利用定时器中断函数，模拟产生PWM脉冲，由于PWM频率较高，势必导致定时器中断被频繁触发。此时，如果有其他对时序要求较高的模块被同一单片机控制的话，有可能导致时序紊乱，无法控制。对于超声波模块，频繁的中断触发，会导致计时不准，使得换算出来的距离具有一定的误差。而A VR单片机，由于采用的是精简指令集，其不支持位操作，但具有较高的效率，抗干扰性和可靠性。它的4通道PWM，具有硬PWM

时序功能，使用时只需设置相关寄存器即可实现PWM的产生。其PWM的产生为硬件生成，不会占用CPU的资源。即不会对其他驱动程序产生影响。但缺点是PWM必须使用一个定时器，对于一般三轮车，要消耗两个定时器。ATmega16单片机不用考虑定时器做PWM引起的资源分配问题。因此选择方案二。

2.2电机的选择方案论证

直流电机与步进电机的选择：

电机是系统的动力来源，电机有着不同的类型，其中步进电机和直流电机最为常用。直流电机的特点是加上合适的电压通过电机驱动即可进行转动，但转圈精度不高；步进电机的工作方式与直流电机不同，通过脉冲控制电机按照节拍进行转动，根据电机不同转动的角度也各有差异，精确度高，但速度慢。电机的驱动方式各有不同，一般小型步进电机可以通过ULN2003进行驱动，直流电机需要的工作电流与步进电机相比较大，需要使用L298N这类专用的驱动芯片控制，控制时单片机通过输出PWM波调节转动速度。直流电机和步进电机都可以用于小车驱动。故有两种方案。

方案一：直流电机。直流电机由于加上了适当减速比的减速器，具有良好的调速性能[2]，通上电源即可连续不停的转动，所以控制起来也相对简单。调节电压的大小可以改变电机的速度。L298N模块做成的驱动电路可实现直流电机的控制，可配合PWM 调速机制（即脉冲宽度调制方式）调速。此方案电路和控制都相对容易，相对性能比较好。

方案二：步进电机。步进电机之所以可以精确的实现位置控制，是因为它是通过输入一个电脉冲信号就能使电机的输出轴转动一定的角度，通过连续不断的输入点脉冲信号，步进电机连续的转动，外加的脉冲频率的不同，转速的大小也不一样[2]。步进电机的转动并不受电压波动和负载变化以及温度、气压等环境因素的影响，仅与控制脉冲有关，但步进电机的速度十分缓慢，且消耗I/O资源过多，不适合本作品。具体差别见表2-1。

表2-1 电机控制方式对比

如表2-1所示，步进电机和直流电机都有各自的特点。步进电机虽然能够进行精确的位置控制，但行动缓慢；鉴于直流电机易于控制、驱动电路相对简单，足以满足本

设计位置控制的精度。故本设计选择使用直流电机。

2.3避障模块设计方案论证

超声波传感器与光电传感器的选择。

方案一：使用一个超声波探头。超声波传感器价格便宜，不容易受到粉尘、光线、电磁类的干扰，并且自带温度补偿。但由于时间关系没有添加温度补偿措施所以易受到环境中温度的影响。但它不受光照强弱和能见度的影响，能耗低、灵敏度高，即使在较复杂的环境内也可以工作。超声波的发射器能够不断发射声脉冲，由于频率越高反射能力越强，接收换能器接收到遇到障碍物就反射回来的超声波信号，根据回声探测法，通过对声速以及时间的计算，实现超声波的测距及避障功能[3]。

使用一个红外线探头。红外线具有可见光直线传播、反射、折射等特性。红外传感器发光管发出具有可见光直线传播、反射、折射等特性的红外光，通常阈值的设定及判定模块是由电压比较器与可调电位器构成的[1]，由于接收管接收的光强根据反射物体的距离而变化，接收管的电压与障碍物的距离成反比，通过判断发射光的强弱，实现红外线测距以及避障的功能。

方案二：使用舵机带动一对超声波探头进行180度旋转。由于方案一单个探头会有检测不到车头两侧的障碍物，当障碍物多时，会导致前方避障之后撞到两侧的障碍物。而当使用舵机带动探头的方案时，通过扫描检测到各个方向的障碍物，过单片机对各方向返回的数据通对比，可以很好的分析出障碍物方向，通过调节小车两侧左右电机转速差控制行驶方向实现小车避障功能。舵机是以周期为20ms、宽度从0.5ms~2.5ms的脉宽调制信号作为控制信号的，相对对应舵盘的位置是0~180度，呈连续线性变化。也就是说，给它提供特定宽度的脉冲信号，它的输出轴就会转动到一个与之相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会将输出角度转动到新的对应的位置上。舵机有一个内置的基准电路，其不断产生周期的20ms，宽度1.5ms的基准信号；另有一个比较器，将外加信号与基准信号进行比较，判断出转动方向和转动角度大小，进而产生电机的转动信号。由此可见，舵机是一种精度很高的位置伺服的驱动器，转动最大角度不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以停滞的驱动当中。但此方案具有编程复杂，占用资源多，判别速度慢等缺点。

方案三：采用多方向超声波测距分析来实现避障。由于方案二的舵机在避障过程中不能及时的转会前方继续探测，同样也会有撞到障碍物的情况发生[3]。因此，在小车的车身前端左、中、右三方向放置超声波探头，单片机通过对三个方向超声波返回的测距数据进行对比分析，确定障碍物位置，再通过调节小车左右电机转速差控制小车行驶方向实现避障。但是考虑到可能会有一发射端发射的超声波会被另外一端的接收端接收的问题，为了防止3对超声波探头信号的相互干扰，所以各个超声波发送信号都要相互间隔，为了消除上一次发出的超声波影响，两次测量时间应为20ms，这就使小车的反应变得非常迟钝。

综上所述，超声波传感器测距范围一般在30~300cm之间，设定测量的周期为20ms 一次才能防止相互干扰；而红外测距传感器的测量速度十分快，可以在一定程度上弥补超声波传感器的缺点，大大增加了小车的反应速度。因而，本设计采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集。

2.4显示模块设计方案论证

方案一：采用七段LED数码管显示相关数据。数码管简易且常用，显示具有高亮、光衰弱少、可视距离远、寿命长的优点。但数码管一般只适合数字显示，一位数码管能显示一位数据，且占用的I/O多，编程相对复杂。由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上四位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示而不会有闪烁感[4]。

方案二：采用LCD1602液晶显示。液晶显示界面较为友好，成本较低，具有耗能少、可同时显示数据多、电路简单、占用I/O口少、PCB布线简单、控制指令简单、编程简单等优点[4]。

经过对两种显示方案优缺点的衡量，本设计决定采用方案二。

2.5直流调速方案设计

在智能避障小汽车的研制开发过程中，智能小车要能够根据周围障碍物的具体位置情况自动控制行驶方向是非常关键的。主要功能是单片机当接收到避障模块返回的数据时，通过驱动两个车轮调节小车的行驶速度，然后改变两个车轮的转速差，利用万向轮，调节行驶方向。

本设计根据PWM脉宽调制原理，电机速度的改变是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从零到百分之百变化而实现的，它的优点是电源的输出电压在工作条件变化时能够保持恒定，能量功率、能得到充分利用，电路的效率高。

电机控制采用的脉冲宽度调制（PWM）技术，单片机输出的方波的频率是恒定的，该脉冲宽度调制，用于改变电机的旋转速度，输出电压的平均值的方波，当输出低电平时，电机停止时，输出电平高，电机最高速。在软件实现上，采用定时器中断来实现方波的产生，使电机速度的控制不受其他影响。当定时器定时到固定的时间便产生中断，将输出电平取反，不断循环计时便能产生稳定的方波，不会因为其他程序的延时而改变输出频率。

2.6电源模块设计方案论证

第一种方案可以用双电源，7.5V和5V单独供电，这样具有很好的抗干扰能力，但是，成本很高，做出来的东西比较笨重。

第二种方案是使用7.5V电池，首先输出给电机供电，然后通过7805稳压管稳压出5V的电压给传感器和单片机供电。考虑的就是小车的带负载能力，通过试验得知，小车在运行时质量越大，避障的可靠性越差。通过电容进行滤波，并且安置拨码开关，使小车运行的开关更加方便、稳定。

通过对比两种显示方案的优缺点，本次设计决定采用方案二。

3 元器件介绍

3.1 AVR单片机主控芯片介绍

ATmega16是全静态的基于增强的A VR RISC结构的高性能、低功耗8 位CMOS微控制器。由于其大多数指令执行时间为单个时钟周期，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，拥有只需两个时钟周期的硬件乘法器、非易失性程序和数据存储器。16K 字节的系统内可编Flash，擦写寿命为一万次，同步进行读与写的操作，擦写寿命为十万次。同时Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程是由SPI 接口实现的。从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾以及通过锁定位的编程来加密用户程序[5]。

ATmega16微控制器的特点是：掉电检测上可电复位并可编程，片内经过标定的RC 振荡器，片内或片外有中断源，有32 个可编程的I/O 口，PDIP 封装的40引脚,TQFP 封装的44引脚和MLF封装的44 引脚。

ATmega16的工作电压为4.5~5.5V，速度等级是0~16 MHz，在1MHz，3V，25℃时的功耗：在正常模式下是1.1 mA，空闲模式下为0.35 mA，掉电模式则小于1μA。

3.2 L298N驱动芯片

3.2.1L298N驱动芯片介绍

L298N是ST公司开发的一种尺寸为8c m×4.5cm的采用15脚封装、高电压、大电流电机驱动芯片。L298N有可达46V最高工作电压以及可达3A瞬间峰值电流，2A的持续工作电流，最大工作电流为2.5A，25W的额定功率。L298N信号控制采用的是逻辑电平标准，控制信号直流工作电压是5V，电机的直流电压是3V~46V，一般建议使用小于36V。L298N内有两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，能够用来驱动步进电动机和直流电动机、继电器线圈等感性负载[2]。

3.2.2L298N驱动芯片特点

L298N驱动芯片具有信号指示、转速可调抗干扰能力强、PWM平滑调速，可实现正反转等特点，由于过电压和过电流的保护，L298N芯片驱动电机可以单独控制两台直流电机，因此，对于本设计起到了至关重要的作用。

3.3 直流电机

我们通常将可以把直流电能与几点能相互转换的电机称为直流电机，当它将电能转换为机械能时是直流电动机，而将机械能转换为电能的时候称为直流发电机。

由于直流/步进两用驱动器L298N可以直接控制两台直流电机。分别为M1和M2，引脚A，B用于控制电机的速度通过PWM脉宽调制信号的输入。当不需要改变速度时，将两引脚接5V电压，使电机工作在最高速状态，即可通过短接帽短接来实现电机正反转。输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平，电机M1正转，反之IN1接低电平输入端IN2接高电平，则反转。而另一台电机的控制方法同样是输入信号端IN3接高电平，输入端IN4接低电平，电机M2正转，反之则反转。PWM信号端A控制M1调速，PWM信号端B

控制M2调速。驱动器驱动直流电机方式见表3-1。

表3-1 驱动器驱动直流电机方式

3.4 超声波传感器

3.4.1超声波传感器概述

超声波测距模块具有GPIO、串口等多种通信方式，宽电压输入的范围是2.4~ 5.5V，在稳定可靠的工作环境下，可以实现0m~4.5m的测距，静态功耗低于2mA，在测距的过程中，传感器并不用接触到物体，在-20 到+70度的工作环境下，能够通过自带温度传感器对超声波模块的测距结果进行校正。有两种输出方式，分别是电平方式和UART （跳线帽选择）方式，无奇偶校验的UART 模式下串口配置的波特率为9600，起始位为1位，停止位为1位，数据位为8位[8]。低于15度的感应角度，探测距离为0.02m到4.5m，探测精度保持在0.3cm+1%。

本模块实物图的正面图与背面图如图3-1、3-2所示：

图3-1 US-100正面图

图3-2 US-100背面图

3.4.2接口说明

本模块共有两个接口，一个是模式选择跳线接口，如图3-1所示，他的间距是2.54mm，当插上跳线帽时为UART（串口）模式，拔掉时为电平触发模式。

另一个是2.54mm间距弯排针的5 Pin接口，如图3-4所示。从左到右排针依次的编号为1，2，3，4，5。1号Pin接VCC 电源（供电范围2.4V~5.5V）。2号Pin脚当为UART模式时，接外部电路UART的TX端；当为电平触发模式时，接外部电路的Trig 端。3号Pin当为UART模式时，接外部电路UART的RX 端；当为电平触发模式时，接外部电路的Echo 端。4号Pin与5号Pin接外部电路的GND。

3.4.3超声波测距原理

超声波测距的实现是通过发射器发射出长约6mm、频率为40KHZ的超声波信号，接收头接收到被物体反射回来的超声波，并且产生毫伏级的微弱电压信号，计算出时间差来实现的。设t是通过传感器发出超声波到接收到超声波脉冲所经历的时间，v是超声波在空气中的传播速度，则从传感器到目标物体的距离S = vt /2 。

3.5 光电传感器

光电传感器是光源、光学通路和光电元件组成的对环境进行检测的传感器，他能够将检测到的环境中的变化转化成光信号的变化，再通过光电元件将光信号转化为电信号。它由三部分构成：用于锁定目标发送光束的发送器，光束来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管；过透镜和光圈等来接收信号的接收器，由光电二极管、光电三极管、光电池组成；能够滤出有效信号并应用信号到目标位置的检测电路。

光电检测方法的优点有精度高、反应快、传感器的结构简单、非接触可测参数多、形式灵活多样等。光电传感器可以检测的方面有很多，非电量如光强度、光照度、辐射、测温、气体成分等直接引起光量的变化，还有通过转化而成光量变化的，如表面粗糙度、零件直径、速度、位移、加速度、振动、应变，以及物体的形状、工作状态的识别等非电量。

3.6 LCD1602液晶显示

3.6.1液晶显示LCD实物图见图3-5。

图3-3液晶显示LCD实物图

3.6.2液晶显示原理

LCD1602指的是显示的内容为16×2，即可以显示两行，每行16个字符的液晶模块。

4.5~

5.5V的芯片工作电压，2.0mA(5.0V)工作电流，模块最佳工作电压是5.0V。采用标准的16脚接口，专门用来显示数字、符号、字母等的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，一个点距作为每位之间的间隔，字符尺寸为2.95×4.35(W×H)mm每个点阵字符位都可以显示一个字符，每行之间也有间隔，所以在LCD1602显示中也是有字符间距和行间距的。通过电压对液晶显示进行区域控制，有电即可以显示出图形。具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动的特点[4]。

3.6.3 管脚功能

图3-4 LCD1602管脚图

LCD1602采用16脚接口，其中1脚VSS为电源地，2脚VCC接5V的正极电源。3脚液晶显示器对比度的调整端V0，对比度最弱是当接正电源时，对比度最高时是当接地电源由于对比度过高即可能产生―鬼影‖，可使用一个1K的电位器来调整对比度。4脚为寄存器选择RS，选择数据寄存器时为高电平1、低电平0时选择指令寄存器；5脚为读写信号线RW，1为高电平，用于进行读操作，0为低电平，用于进行写的操作；6脚为使

能端E(EN)端，1为高电平，用于读取信息，负跳变时执行指令。7~ 14脚为8位双向数据端D0~ D7；15~ 16脚为背灯电源或空脚：15脚为背光正极，16脚为背光负极。

4 系统单元电路的设计

4.1 超声波收发电路

要驱动超声波模块，首先利用单片机输出一个40kHz触发信号，把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波模块作为超声波模块的启动信号，然后由超声波测发射器将向所对应的方向发射超声波，在发射超声波的同时单片机清零定时器计数寄存器，并开始计时。超声波由空气进行传播，途中如果遇到障碍物则被弹回，当超声波模块接收器接收到超声波的反射波后，将会产生一个提示信号并由Echo脚反馈给单片机，此时单片机将立即停止计时器的计时，并取出计数寄存器中的值进行换算。由于声波在空气中的传播速度大约为340m/s，根据单片机计时寄存器的值可换算所出声音传播的时间t，继而就可以换算出障碍物与超声波模块的距离，其公式为：S=VT/2。超声波接口电路见图4-1。

图4-1超声波接口电路

4.2 红外线收发电路

红外线收发电路如图4-2所示，R2、R6为上拉电阻，起到限流的作用。

图4-2 红外线收发电路

4.3 单片机主控电路

此模块是小车的单片机驱动部分，它负责控制超声波模块、红外线测距模块、液晶显示模块、L298N控制模块及警示灯模块的工作。单片机主控电路如图4-3所示。

单片机利用计时器统计超声波发射和接受的时间再经过换算，得出小车距离障碍物的距离，通过LCD显示当前距离值。通过输出不同脉宽的脉冲来控制直流电机的速度。

图4-3 单片机主控电路

4.4 电源电路

使用7.5V电池，首先输出给电机供电，然后通过7805稳压管稳压出5V的电压给传感器和单片机供电。如图4-4电源电路所示，因为电容两端不会有电压突变，C1与C2为滤波电容，其中C2是用来消除纹波的；前级之所以不加滤波，是因为电池的电压比较稳定，没有太大必要滤波；R1为限流电阻。在本模块中，还增加了一个拨码开关，这样可以随时关闭电源，以便调试。本模块之所以采用单电源，考虑的就是小车的带负载能力，通过试验得知，小车运行时质量越大，避障的可靠性越差，故不采用较可靠的双电源电路[12]。

图4-4电源电路

本模块只需要一组电源7.5V即可满足智能小车的电机驱动、单片机控制、传感器等所有单元的供电，需求设计非常合理。

也可接直流稳压电源作为外部电压输入，进行调试，节约成本。

4.5 LCD1602显示电路

本设计利用LCD1602显示电路。利用LCD1602液晶屏，用于显示测量出来的距离。在单片机电路中利用一组I/O口进行数据的传输，再从另一组I/O口分配三个I/O口作为指令与数据选择和控制。具体的显示是利用单片机来控制LCD1602的数据显示，把单片机计算出来的数据距离实时显示出来。如图4-5 LCD1602显示电路所示，电阻R8用于设置一个偏压，也就是液晶字颜色深度；R9设置一个偏压，设置液晶的背光亮度。

图4-5 LCD1602显示电路

4.6 电机驱动电路

图4-6电机驱动电路

本设计使用直流电机。由于从单片机中输出的信号功率很弱，即使在没有任何外在负载的情况下也无法正常带动电机，为了解决这一点我在实际电路中加入了电机的驱动芯片以提高输入电机信号的功率，从而能够根据需要控制电机转动。利用直流电机常用的PWM，即脉宽调制方式调节电机速度。在本设计中我利用电机驱动芯片L298N，一款集成的H桥芯片。L298N中有两套H桥电路，有效地控制两个电机运行。它的具有几个时能端子可以外接高低电平进行控制，本设计利用单片机进行软件控制，极大地满足本设计的功能需求。

电机驱动电路如图4-6所示，L298N的二极管，叫做续流二极管，这是为了防止反向击穿的。因为电机有很大的电感，而根据电感的原理，在断电瞬间会有和电源一样的电势。也就是说相当于会给L298N内的MOS管一个反向电压，有可能击穿，加了续流二极管的话会组成一个回路，就能消耗掉电感的能量，其他脚的则是根据L298N的引脚定义连的[12]。

L298N芯片具有较大的驱动功率，可在6~46V的直流电压下，提供最大2A的额定电流，并且具有过热自动关断及电流反馈检测的强大功能，十分安全可靠；但为了能保证L298N的正常工作，我另外安装了几个续流二极管。可根据输入电压的大小输出不同的电压及功率，解决了负载能力不够这个问题。利用单片机调整出PWM脉冲和高低电平对直流电机进行驱动和控制。

L298集成H桥芯片。其外形、管脚分布如图4-7所示。

图4-7 L298N管脚分布图

4.6.1直流电机H 桥驱动方案的选择

H桥驱动电路是为了更好驱动直流电机而专门设计的一种较为常见的电路，它可以实现直流电机的正及反向转动，其典型电路如H 桥驱动电路图4-8所示：

图4-8 H 桥驱动电路

由图4-8可以看出，之所以叫H 桥驱动电路其形状类似于字母―H‖，而作为其负载的直流电机位于―桥‖ 的上方，所以我们称之为―H 桥驱动电路‖。其4个开关被称为―桥臂‖。

从电路中我们可以看出，如果开关A、D导通，那么电机的工作方向为正向转动，如果开关B、C导通时，直流电机则为反向转动。通过这个原理实现了直流电机的正反转。

同时我们借助这4 个―桥臂‖我们还可以实现电机的 2 个特殊的工作状态：

(1）刹车——导通A 、C（或B、D）开关，这时电机会由于惯性转动所产生的电势将被短路，一个阻力达到一个―刹车‖的作用。

(2）惰行——如果4个开关全部都断开，那么电机惯性所产生的电势就将无法形成一个完整的电路，这就使得电机将惯性转动较长的时间。

4.6.2PWM调速原理

在本次设计中，直流电机提供了主要的动力，而改变电机速度的最好方法是改变其电压，使电机的功率变化，从而改变电机的速度。要想可控制地改变电压比较麻烦，所以就产生了通过利用断续供电的方式即脉宽调试方式改变供给电机的平均功率，这同样

也实现改变电机速度的目的。因为开关电路比模拟电路在控制方面和电路设计方面都很方便，且具有较高的效率，所以基本取代了当前改变电压的方式。这种断续供电的方式被我们称为―PWM脉宽调制‖。PWM 改变功率的方式是通过改变波形的占空比，也就是当前供电时间和断电时间之比，而其幅值不变具体的实现是只改变其晶闸管的闭合时间，实现通过改变脉冲宽度来进行电压的调制，最终实现调速。采用PWM进行电机调速控制，实际是保持加在电机电枢上的脉冲电压频率保持不变，调节脉冲的宽度。直流电机的一个惯性环节，它电枢中的电流转速均不能产生突变，如果将高的频率的PWM 加在直流电机上，其效果可以等效为施加了一个恒定的直流电压。如图4-9所示。这个电压可以通过调节脉冲的宽度来改变[13]。

图4-9 PWM等效图示意图

PWM方式可以方便地实现调速功能。本设计的PWM信号由单片机提供，其使用非常方便。并且由于硬件电路上不复杂，驱动电路的输入端也可以不用进行光耦合隔离，将单片机引脚与其直接相连即可。

由于公式F – f = ma，其中F 为驱动力，f 为阻力，在两者相等的情况下，加速度才可能为零，速度才不会变化。但由于阻力 f 是无法确定的，因为在不同的电机、不同的减速箱、不同的转速都会使 f 产生变化，所以无法保证每次电机的阻力 f 相同，这就使得同样的PWM 得不到同样的速度。

此外，由PWM输出的功率可分析出，由于电机的电流通常较大，其启动电流更是十分大，一般不采用稳压电路，直接采用电池进行供电。但电池的在电电压是随电量消耗而减小的，且由于电池内阻的因素，电池的电压随着消耗而减小。这就使得即便是同样的PWM脉冲，由于其幅值的不同，导致输出功率也会不相同，所以其产生的驱动力F 也就自然不同了，这也将导致电机的速度不同。

影响直流电机转速的原因还有一点，这是由电机的原理决定，在电机的额定电压下，电机的最快转速就是在其的空载速度，也就是说，当电机负载很轻时，稍加驱动功率就能使其达到了最快的速度，此时即使再提高PWM也无法继续提高电机速度了，应为PWM的改变并不会再次提升电压，因此当电机具有很轻的负载时，PWM连改变速度的能力也大为减弱。所以，有时为了让PWM改变速度的效果明显些，还需刻意增加一些阻力。

蓝牙控制&自动避障小车的设计(毕业论文)

目录 摘要 (2) 一、绪论 (3) （一）避障小车的作用和意义 (3) （二）避障小车的的现状 (4) 二、方案设计与论证 (4) （一）避障模块 (4) （二）主控系统 (5) （三）电机驱动模块 (7) （四）机械系统 (8) （五）电源系统 (8) 三、硬件设计 (9) （一）信号检测模块 (9) （二）主控电路 (9) （三）驱动电路 (10) （四）总体设计 (11) 四、软件设计 (13) （一）总体结构框图 (13) （二）总体程序流程图 (14) （三）总程序 (15) 五、安装和调试 (23) 结束语 (25)

参考文献 (25)

论文摘要 利用红外光对管检测黑线，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 红外光对管

蓝牙控制&自动避障小车的设计 —基于STC89C52单片机 王聪 （开封大学机电工程学院应用电子专业） 一、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。 机器人要实现避障功能就必须要感知障碍物，避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知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。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反射式传感器来充当。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和速度。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，

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

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

智能超声波避障小车地设计与制作

江阴职业技术学院项目设计报告 项目：超声波避障小车的设计与制作 专业 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期

摘要 智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。 本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作（以下简称智能小车），论文对智能小车的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试，该智能小车的电路结构简单，调试方便，系统反映快速、灵活，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。

Abstract Smart cars can be programmed to perform a specific task means the miniaturization of robot, it has to make cost is low, circuit simple structure, convenient program test. Because of it has strong interest, intelligent robot car favored by the majority of the university students' enthusiasts and love. This paper introduces the is a automatic obstacle avoidance function of intelligent car design and production (hereinafter referred to as the smart car), the thesis to the intelligence of the car scheme selection, design idea, and the implementation of hardware and software function and working principle of a detailed analysis and discusses. After practice acceptance test, this intelligent car circuit structure is simple, convenient debug, fast, flexible system reflect, correct and feasible design scheme, each index is steady and reliable.

超声波避障小车开题报告

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。

基于单片机的智能寻迹小车毕业设计

基于单片机的智能寻迹小车毕业设计 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。 采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小 车可以 前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声 音控 制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single- chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD: P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed 1

智能寻光避障小车设计论文

2015年吉林化工学院电子设计竞赛智能寻光避障小车 参赛队员：刘立民李宏达张阵雨 指导教师：于军 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology

摘要 本作品智能寻光避障小车实现了可以从发车区出发，并自动进入光源区寻找光源，在寻找光源前进的过程中可以自动避开障碍物的干扰，找到光源并可以自动启动制动装置停车；停车后还可以自动开启车前闪烁灯光，并根据灯光的闪烁频率，开启同频智能报警。在智能寻光、避障的过程中利用了安装在车前角的光电开关的检测，使小车可以成功的避开前进过程中遇到的障碍物；利用了安装在车上部的光敏二极管的检测，保证了小车的前进方向。 关键词：寻找光源避开障碍

摘要....................................................................................................................... I 2.3各模块方案的选择............................................................................- 4 - 2.3.1电机驱动模块.........................................................................- 4 - 2.3.2障碍检测模块.........................................................................- 4 - 2.3.3光源检测模块.........................................................................- 5 - 第3章系统的软件设计................................................................................- 5 - 3.1主程序流程图....................................................................................- 5 - 第4章测第1章方案选择与论证..........................................................- 1 - 1.1车体设计与论证................................................................................- 1 - 1.2系统控制基本方案...........................................................................- 1 - 1.3各模块方案的选择............................................................................- 1 - 1.3.1电机与驱动模块的选择.........................................................- 2 - 1.3.2障碍检测.................................................................................- 2 - 1.3.3光源检测.................................................................................- 2 - 第2章系统的硬件设计................................................................................- 3 - 2.1系统硬件的基本组成部分................................................................- 3 - 2.2控制器部分........................................................................................- 3 - 试结果与总结 (7) 4.1测试方法 (7) 4.2测试仪器 (7) 4.3 测试结果 (7) 4.4整车测试 (7) 4.5总结 (7)

自动避障小车课程设计

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

基于stm32的智能小车设计毕业设计

海南大学 毕业论文（设计） 题目：基于stm32的智能小车设计学号：20112834320005 姓名：陈亚文 年级：2011级 学院：应用科技学院（儋州校区） 学部：工学部 专业：电子科学与技术 指导教师：张健 完成日期：2014 年12 月 1 日

摘要 本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制

Abstract This experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control

红外避障小车课程设计报告报告

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

智能避障小车设计--毕业设计完整版-附程序编程

毕业设计设计题目：智能避障小车设计 系别：机电工程系 班级：测控技术与仪器 姓名：XXX 指导教师： XXX

智能小车设计 摘要 随着近年来机器人的智能水平不断提高，其中机器人的感觉传感器种类越来越多，而视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。智能小车可应用于无人工厂，仓库，服务机器人等领域解决一些高危环境下的难题。同时单片机技术的迅速发展使得机器人的智能控制更加智能化，人性化。 该设计是利用光电传感器以一定的频率发射红外线来检测障碍物，然后将检测信号发送到STC89C52单片机，并以STC89C52单片机为控制芯片进而电动小汽车的速度及转向，以此实现自动避障的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波调速控制。本设计结构简单，较容易实现，与实际相结合，现实意义很强，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 关键词：智能小车; STC89C52单片机; L298N; PWM波

Design Of Smart Car Abstract Along with the robot's intelligent level rises ceaselessly, the types of robot sensory sensor are more and more, and the vision sensor have become the important part in the automatic walking and driving .Smart car can be applied to unmanned factory, warehouse, service robot and etc. to solve some high risk environment problems，At the same time,The rapid development of MCS technology makes the intelligent control of robot more intelligent ang humane. This design uses a photoelectric sensor sending a certain frequency transmitting infrared to detect obstacles, and then sends a detection signal to a STC89C52 MCS. While the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52 MCS.This design is practical ,easy realization and simple in the structure, but highly intelligent, humane, Intelligent in some degree. Key words:Smart Car; STC89C52 MCS; L298N; PWM Signa

智能循迹避障小车_论文设计

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 肖维 物理与电子信息学院电子信息工程专业 2006级9班指导教师：刘汉奎 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 Xiao Wei School of Physics and Electronic Information,Grade 2006 Class 9 ,Instructor:Liu Hankui 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

超声波避障小车论文

河南科技学院新科学院2012届本科毕业论文 智能小车运动控制技术研究 学生姓名：xxx 所在院系：新科学院信工系 所学专业：计算机科学与技术导师姓名：xxx 完成时间：2012年5 月5日

智能小车运动控制技术研究 摘要 本系统采用STC89C52单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，然后把数据传送给单片机，当超声波检测到距离小车前方20CM有障碍物时单片机就发出指令让小车左转一定角度，然后停止运行继续探测.如果前方20CM没有障碍物就直走，否则继续左转一定角度。如此通过超声波不断的循环检测周边环境的情况进行自动避障。该系统在驱动方面采用L298驱动4个直流电机带动小车运行。并且，用PWM系统调速,控制小车前进的速度。 关键词：STC89C52，PWM调速，电动小车，超声波 I

SMART CAR MOTION CONTROL TECHNOLOGY Abstract The system uses STC89C52 single chip to control the core,The use of ultrasonic sensors to detect road obstacles,Then send data to the microcontroller,When ultrasonic testing to distance the car in front of 20CM there is an obstacle, the microcontroller issued a directive to allow the car to turn left at an angle,Then stop the run to continue detection,If the front 20CM there are no obstructions on the straight,Otherwise, continue to turn left at an angle,So by the ultrasonic continuous loop to detect the surrounding environment, the automatic obstacle avoidance,This system L298 drive 4 DC motors to drive the car running in the drive,And speed control of the PWM system to control the forward speed of the car. Keywords:STC89C52;PWM control;electric car; ultrasonic II

红外避障小车课程设计报告.docx

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

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