智能循迹避障小车设计

智能循迹避障小车设计
智能循迹避障小车设计

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

目录

第1章绪论 (1)

1.1智能小车的发展近况与趋势 (1)

1.2课题研究的目的及意义 (1)

1.3课题研究的主要内容 (2)

第2章方案设计 (3)

2.1系统概述 (3)

2.2硬件模块方案 (3)

2.3软件模块方案 (5)

第3章硬件设计 (6)

3.1电源模块 (6)

3.2核心控制模块 (6)

3.3循迹模块 (7)

3.4避障模块 (8)

3.5无线遥控模块 (9)

3.6电机驱动模块 (10)

3.7拓展模块 (13)

第4章软件模块 (15)

4.1循迹程序模块 (15)

4.2避障程序模块 (16)

4.3无线遥控程序模块 (17)

4.4寻光拓展程序模块 (18)

4.5驱动电机程序模块 (19)

第5章系统测试与分析 (20)

5.1硬件调试 (20)

5.2软件调试 (21)

总结 (22)

参考文献: (23)

附录 (24)

致谢 (25)

第1章绪论

1.1智能小车的发展近况与趋势

1.1.1智能小车的发展近况

现阶段智能汽车的发展十分的迅速,从智能玩具到其他各行各业都有实质性的结果[1]。基本可以实现跟踪和避障测试、光学信息存储等日常生活中基本能够涵盖到的功能,智能汽车的电子设计竞赛中的声音控制系统开发以及人工智能化是近几年中一个非常大的侧重点。

1.1.2智能小车的发展趋势

现今的智能小车的科技含量已经非常的高了,目前在研究和发展阶段的中,各种外部的传感器构成,使得小车能够通过感官系统外部环境的信息采集来进行精密的描绘外部环境的变化[2]。智能循迹小车能根据环境的转变,依靠其本身内置的程序模块知识库,在很多十分复杂多变的场景中依旧能够完成所制定的功能模块,并具有一定的决策和适应能力、自我学习能力和自我组织的能力[3]。为了让智能小车能更加完善的完成预订的功能模块,在应该所具有较高的智能化和普遍的应用化技术研究,另一方面也应该探讨多类传感器信息融合技术的发展,以获得小车途径中周围环境更准确,更全面的信息。

1.2课题研究的目的及意义

1.2.1课题研究目的

智能化机器人的不断涌现和此技术的迅速发展,使得传统的生产发生了根本的改变,让人类的生产方式从繁重且机械式劳动进入到了机械与自动化智能的新时代。机器人技术是科学研究领域的一个极重要的焦点[4]。机器人研究集物理力学、电子、机械工程、计算机科学和自动控制为一个有机整体,是一个综合性十分强的全面化学科。

1.2.2课题研究意义

伴随着社会的飞速发展,科学技术水平的提高,人们都希望创造一种能够代替人类来完成部分的危险或者其他的要求且拥有高等精度的工具,于是便诞生出了智能化学科。现在所涌现出来的智能小车都发展的非常迅速,从智能化玩具到其他的各行各业都有了很大且实质性的效果。可以实现基本的跟踪循迹、避障、寻光进库、规避悬崖等功能,部分电子设计大赛的智能汽车的重点都在在语音控制系统开发上有了非常大的偏移。

1.3课题研究的主要内容

包括距离感应器在内的机器人传感器,使得自动化行驶成为一个机器人的重要组成部分。视觉传感器的典型应用领域就是自主智能导航系统,因为各种不同的视觉图像处理技术的发展,机器视觉技术和基于图像理解技术,需要通过大量的作业就可以知道一些简单的结构化的环境目标[6]。核心的设备是一个自动化场效应管或视觉感光传感器,视觉感光传感器已经能够基本的实现自动化对焦。但是视觉感光传感器的价格昂贵,使用得其在某些方面的优势是非常微弱的,所以在不需要一个非常清晰的图像而只需要粗略感觉下,自动化场效应管传感器的使用系统被认为是一个最为实用和有效的选择方法。

机器人要达成独立导向引导效果以及避障的功能模块,就必须要规范和感知障碍,这就需要给予智能化设备一个十分精准的视觉引导线性函数。智能避障控制系统是基于自动化智能引导车辆系统(A VG -自动引导车辆),在此系统实现自动识别的基础上,让我们的智能汽车能够自动避开障碍,并且选择正确的行驶道路[5]。使用一个优秀可行的传感器以及一个接近完美无重大问题的函数算法是小车能够作出正确的判断和相应的步骤的一个至关重要的点。

智能汽车已经可以说成为了智能机器人的一个十分典型的重要代表。它可以在结构上大致的分为三个部分:传感器检测部分、执行部分和中央智能处理器。机器人如果基本达成了自动避让障碍物的效果模块,还能够将此功能应用到感知轨道、远离干扰物等其他方面。

第2章方案设计

2.1系统概述

根据实际的所需要求,所以使用以下解决方案:基于现有的电动智能化玩具汽车,配备基础并精准的光电传感器,实现电动智能小汽车的运行速度、位置都能够进行实时检测,将数据传输到单片机中进行处理,然后根据所检测到的不同的测试数据,反馈到单片机以实现智能控制此智能化电动小汽车。这个方案可以实现在进行实时运动的过程中同时使得电气控制具有灵活、可靠、精度高的特点[6]。

由单片机作为整个系统的控制核心来控制的汽车性能指标。一个完整的分析系统,关键是要意识到汽车的自动控制,在这一点上,单片机将显示其优势,其控制方便简单,迅速快捷。因此,可以充分利用其丰富的资源和更加强大的控制功能,可以解决其他控制核心出现的操作功能,价格等缺点。

2.2硬件模块方案

2.2.1硬件模块系统结构

使用简洁明了的系统设计方案。在智能循迹模块中,使用红外感应以及高精度光电二极管来判断所设置路径,并进行跟踪功能的工作;在智能避障模块中,使用超声波测距模块检测前方障碍。在获得传感器数据后,然后再由单片机通过IO口控制驱动模块改变两个直流电机的工作状态,最终实现自动跟踪。

如图2.1所示:

图2.1 智能循迹小车控制系统结构框图

2.2.2各模块功能概述

整体模块可以分为以下几个部分:

核心控制模块:使用STC89C52单片机芯片作为主要控制单元。此单片机优点十分的多,也是我们在大学时使用频率最高的一款单片机型号,因为其所具有的操作简便,成本低廉,抗干扰能力十分强的特点而受到广大电子技术者的喜爱。

循迹模块:使用了红外传感器,因为其的信号稳定性以及波形制式等原因,可以有效的减少外界的干扰因素所带来的影响。信号采集部分相当于是智能循迹避障小车的眼睛,黑色引导线的识别和执行的高电平和低信号传送到控制单元中,控制驱动模块和单片机指令生成控制两个直流电机的工作状态,完成自动跟踪。

避障模块:采用反射式超声波测距换能器,只要有物体反射超声波时就能有信号输入,再将接受信号的计时器值减去发送信号时计数器的值,就可以得出小车至所测量到的干扰物的距离。将此距离信息发送给核心控制模块,单片机将会根据程序设定使小车的行驶发生偏移,从而达到规避干扰物的目的。

红外遥控模块:采红外模块分为一个红外接受元器件与一个红外发射元器件(即红外遥控器),通过红外发射元器件发射对应频率的红外接受元器件中。使得红外接受元器件的信号发生改变,再将这个信号传送到单片机中,单片机开始输出控制指令,从而实现红外控制。

驱动模块:采取电机驱动芯片L293D作为智能循迹避障小车的驱动。这是一款具备有稳定的H桥电机驱动系统的智能化芯片。L293D能够同时对两个直流电机进行控制。L293D可以使用外部核心进行控制,也可以使用单片机控制软件,满足各种复杂的电路。此外,L293D驱动的功率较大,可以根据不同的输入电压和输出电压的大小和功率选择不同的负载能力[7]。

直流电机:分为左右两个直流电机。相比异步电动机,直流电机的控制方法更为简单,只需要添加适当的电压电就可以使电机旋转,在正常工作电压范围内,电压越高直流电机的旋转速度越快。

电源模块:由四节的1.5V的干电池作为电源。

2.3软件模块方案

现今,52系列单片机编程所使用的主要语言有两种即汇编语言和C语言。

汇编语言是最接近机器语言,也是真正的面向对象的一种机器语言。它广泛的应用于程序相关的系统硬件,如访问I / O端口,中断处理程序等等,是最快速和最具有效力的语言之一,在有一定的空间和时间需求的情况下使用汇编语言程序是最好的选择,但汇编语言也有其自身的缺点与局限性,如项目开发周期长,浮点运算处理缓慢,复杂的和糟糕的应用程序的可移植性等等。

在程序设计过程中,设计C语言的思想是:模块化编程思想。在很多时候为了有效地完成任务,该语言将任务分为几个相互独立但仍然有着一定连接的一些个模块。这些模块中,每一个模块的任务相对简单,其模块对外部数据交换也相对轻松,易于编写,容易检测,易于阅读和维护。而且C语音编程的可移植性强,便于更多

第3章硬件设计

3.1电源模块

电源模块只需所有器件采用统一的一种单一电源(即4节AA电池)。这样供电简单快捷、电压稳定,成本低廉。

3.2核心控制模块

本次设计中所采用的控制中心为STC89C52RC。该模块主要分为供电部分、晶振电路部分、复位电路部分、下载接口部分、控制部分五大块。其中供电部分给予单片机电源能量动力;晶振电路部分相当于是单片机的心脏,给予单片机一个稳定的时钟,让单片机能够在此时钟的基础上制造一定的时序;复位电路部分是将单片机进行初始化的过程中所需要的,在本次设计中并未使用;下载接口是用来给单片机进行程序下载的;控制核心即单片机,相当于是人类的大脑,整个设计的控制中心。

具体输入输出口配置如图3.1所示:

图3.1单片机系统简单原理图

3.3循迹模块

红外感应器的传输方式因为其抗干扰能力强、发射功率十分的巨大,已普遍应用于智能化生产[8]。红外感应器根据其工作形式的不同大体上可以分为主动红外探测器和被动红外探测器,这两种工作模式都是通过光的阴影以及光学方法如反射、折射来检测对象至目标的位置。被动红外探测器本身是不发射光源的,它只能被动的利用其他光源,通过接受目标其所被发现的特殊性特征光谱辐射来测量并探测物体本身至目标的位置、温度或红外成像。此工作模式下电机驱动系统十分的方便迅速,不过同时其功能精准性以及模块抗干扰能力也相对来说比较差,主动红外探测器由于其调制模式的连接通信问题,可以解决了交换耦合直流放大器漂移问题,这样就可以大大的提高探测精度。与此同时,大部分的时间信号干扰由于环境光直流或低频分量可以用所预先设计的过滤器加以隔离开来,所以抗干扰能力十分的强大,缺点是具有相对被动红外探测器来说更为复杂的系统。具体原理图如图3.2所示。

图3.2循迹模块设计原理图

根据方案选择采用了被动式红外循迹检测方法,这种方法根据使用所发射信号的在具有差异的对象的不同光谱中有不同的曲射特性,智能小汽车在地面中驾驶的连续过程中不断的发射一定的特征红外感光光线,特征红外感光光线漫反射在地板上的白光再转换为反射光,被安装在小车底部的红外自动接收管;而我们预先设置好的黑色引导线会将特征红外感光光线吸收,不可能会让一个自动红外接收管所接收到。根据核心控制模块所接收到的信号反馈来实现对引导线的距离以及小车的前进方向进行调整。红外探测器探测范围也是有一定局限性的,一般来说是不会超过3厘米的。但由于我们是将红外探测器安装在小车底部,从地面近距离的漫反射到传感器的距离十分的近,所以在此设计中红外探测器的使用是足以实现跟踪功能的。

3.4避障模块

本次设计中采用的是反射式超声波测距换能器,相比红外传感器,反射式超声波测距换能器的设计模块系统更加简单方便,同时因为其超声波的特性,在不同的介质中传输速度更为稳定,而红外避障模块的整体设计更为复杂,抗干扰能力也相对反射式超声波测距换能器来说更差,所以使用反射式超声波测距换能器更为合适。原理图如图3.3所示。

超声波测距的原理是利用单片机持续的输出一个频率为40KHZ的输出触发电平信号,将之前所发出的输出触发电平信号通过三角针输入至超声波测距模块,再通过发射器的一个方向发射超声波,超声波测距模块在单片机软件定时器时钟电路的开始时刻开始进行计数计时。超声波在空气中进行传播,遇到障碍物之后将会在进行返回[9]。超声波测距模块接收到遇到障碍之后返回的反射波之后,接收到回波信号之后生成的响应将会反馈到单片机,在这个时候单片机就会立即停止计时。如下图是超声波模块的电路原理图,由于超声波的传播速度为已知,故可以根据计时器开始记录的时间,以及遇到一个障碍物之后返回时单片机收到的反馈时间就可以计算的距离。为使得超声波模块能够更加的精确,故将其独立设置一个电源模块,下图3.4为超声波模块电源原理图。

图3.3超声波模块原理图

图3.4超声波模块电源原理图

3.5无线遥控模块

无线遥控模块根据方案论证是使用红外遥控来实现的。

一般来说常用的红外遥控系统通常是由一个红外发射器件(即红外电子遥控器)以及红外接受两个模块构成的,使用已经高度集成的专业编码芯片运行程序所需的指令。放射模块一般都包括有:外设键盘矩阵、编码调制解读器、红外发送器件等,而接受部分包括光电数模放大稳压器件、解码电路、解调电路等部分构成的。具体流程图如图3.5所示。

图3.5红外无线遥控系统示意图

在红外发射器(即遥控器)发射红外信号时,首先得根据信号的不同选择相应的矩阵按键,根据命令的不同,所需的按键遥控编码也是不相同的。其具体的波形图如图3.6所示。

图3.6红外遥控解码波形图

红外接受器件可以选择使用集成了光电放大器一级红外接收器于一体的红外接受器件,不在需要外加任何的外部器件。十分的简洁方便。且能够正常的完成由接受到的红外信号到转换为数字信号的过程中的所有工作,同时体型相当的小巧,相应的电路也更加简单。

3.6电机驱动模块

3.6.1直流驱动电机的原理

直流驱动电机是根据一个稳定的直流稳压电源的能量输入,再根据输入的电压以及所设置的电路来输出不同机械能的机械。如下图所示为常用的驱动电机原理内部设计图。一般来说我们称呼这个电路为“H桥驱动电路”,因为此电路的整体外形像是英文中的大写字母的“H”[10]。一共有四个稳压电源的三极管环绕在驱动电机的四周。要使得驱动电动机能够正常的工作,必须要让所处与对角线上的两对稳压三极管同时导通。根据所需要求的不同,在不同的条件下稳压三极管的传导电流的方向可变,可以是从左到右穿过电动机,也可以是从右到左穿过驱动电动机。根据传导电流方向的不同从而控制驱动电机的转向。如下图3.7所示。

图3.7“H”桥驱动电路原理图

如上所述,要使得驱动电动机能够正常的工作,必须要让所处与对角线上的两对稳压三极管同时导通。举个例子:当左上角的稳压三极管与处于其对角线的右下角稳压三极管同时进行工作,这个时候电机的电流就会从电源的正极经过左上角稳压三极管从左至右穿过我们的驱动电机,之后再经过右下角稳压三极管回到驱动电机电源的负极,此时电机将会向右偏移。这种状态下,驱动电机将会顺时针转动。同理当左下角稳压三极管与处于其对角线的右上角稳压三极管同时导通,这个时候电机的电流就会从电源的负极经过左下角稳压三极管从右至左穿过我们的驱动电机,之后再经过右上角稳压三极管回到驱动电机电源的正极。这种状态下,驱动电机将会逆时针转动。

3.6.2直流电机驱动电路

在本次设计中,直接使用封装好的电机驱动电路,即使用电机驱动芯片L293D。

如下图3.8为L293D的电路图:

图3.8L293D电路图

可以看出此芯片其内部电路就是H桥驱动电路。下图3.9为L293D的引脚图:

图3.9L293D引脚图

相比于普通的直流驱动电机电路,使用L293D芯片是通过控制脉冲负载比算法来实现速度控制。这种方式具有更加良好的调速特性、平和调整速度、可调速度更大、装载能力也更加强大。

由于在本次设计中,驱动电机是靠单片机来控制的。所以说我们最终是靠单片机的I/O的脉冲来控制H桥中稳压三极管的导通与短路,从而控制直流驱动电机封装L293D进行左转、右转、前进或后退等不同的指令。

下表为L293D芯片的四个输出口在不同的导通情况下所执行的状态指令。

其中“1”指此I/O口输出高电平,“0”指此I/O口输出低电平。

根据如上所示的原理即设计,便可得出如图3.10所示的电路原理图。

图3.10电机驱动模块原理图

3.7拓展模块

在本次设计中,除了必要的循迹功能模块以及避障功能模块外,还加入了一些可拓展模块。此类模块功能更为复杂,所以完成难度更高。

3.7.1智能寻光模块

智能寻光模块中,寻光性的收集信息来源是使用光敏电阻的电气特性,将电压比较器的原始信号和处理信号输入到单片机中,利用此信号就能够对光线的强弱进行比较,从而得出光强的多少来完成相应的模块功能。利用软件程序来代替冗长的硬件原理模块,这样还可以使系统更加的灵活,使系统硬件更加的简洁,更容易实现各种各样的功能[11]。

使用光敏电阻的电气特性寻光有两种方法:采用光敏二极管的感光特性来实现对光源的检测,在这种方法下,二极管响应快,制作十分简洁,同时用到的材料还环保,但是一般灵敏度比光敏电阻低,而且稳定性差;而利用光敏电阻的高灵敏感光特性,除了所得到的信号具有光谱特性一致性等优点以外,在外部环境十分恶劣的情况下,也能够十分稳定的保持其功能模块的可靠性;即使是在完全黑暗的环境里,它的电阻值依旧很高,而当其受到光线照射时,其电阻成线性函数关系改变。

下图3.11为智能寻光拓展模块原理图。

图3.11智能寻光拓展模块原理图

在此模块中使用的电压比较器是否适合是寻光模块是否能够运行,运行结果是否精准的重点,在本次设计中我使用的是电压比较器LM393。

如下图3.12为LM393电压比较器内部结构图。

图3.12LM393内部结构图

它可与光敏二极管的输入端相连,接收由电阻值变化产生的光,将模拟信号转换为输入电压比较器的输入电压,该电压信号的变化与电压比较器的反相输入端的基准电压相比,电压比较器的输出电压高于电压比较器的输出电压,这个时候同相电压将会大于反向侧电压,当相同的相电压小于反向电压时,电压比较器的输出端将输出一个低电平电压,并且将电压信号发送给单片机。从而能够实现寻光的目的[12]。

下图3.13中为电压比较器的引脚图。

图3.13LM393电压比较器引脚图

第4章软件模块

4.1循迹程序模块

智能循迹模块流程图如下图4.1所示:

图4.1智能循迹模块流程图

当单片机进行初始化之后,智能循迹避障小车将会先前进一小段,之后将会让左前灯指示左前红外探测状态,即如果左侧红外探头检测到黑色引导线,探头正常工作,则智能循迹避障小车前方左侧指示灯就会发光。同理右前灯指示右前红外探测状态。同时,蜂鸣器根据红外探头的状态开始发出声音。

在初始化之后,单片机根据红外探头的状态检测,与其对应的I/O进行扫描。再根据所得到的扫描结果检测红外探头是否检测到黑色引导线。假设右侧红外探头没有信号但左侧红外探头有信号时,即黑色引导线在向左侧偏移,此时开始电机开始左转,在经过十分短暂的延时之后,再次判断是否还需继续左转,直至角度正确为止。同理,假设左侧红外探头没有信号但右侧红外探头有信号时,即黑色引导线在向右侧偏移,此时开始电机开始右转,在经过十分短暂的延时之后,再次判断是否还需继续左转,直至角度正确为止。

4.2避障程序模块

智能避障程序流程图如下图4.2所示:

图4.2智能避障程序流程图

智能避障程序主要是根据小车前方的避障模块是否有接收到所发出的信号来决定的。当小车前方检测到前方出现不明干扰物的时候,蜂鸣器将会开始鸣叫发声,提示小车开始准备避开障碍物。在这个时候小车开始停止运行,为了防止稳压电机的反向冲击电压进入单片机中,导致单片机系统开始初始化复位,从而使得程序坏死,故在此设置一个短暂的延时程序。在小车停止之后,为避开障碍物,小车将会开始向后行驶短暂的距离,使得障碍物与小车保持一定的空间。在成功避开障碍物后,驱动电机开始左向偏转,小车左转。待调整到一个合适的角度,小车继续向前行驶,直至其再次遇到其他障碍物。

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

智能循迹小车设计

智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计

一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找,对智能循迹/避障小车有了大致的了 解, 一般有三个模块: 1、最基本的小车驱动模块,使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动,前轮最好用万向轮,能使小车更好地转弯; 2、小车循迹模块,在小车底部有三个并排安装的红外对管,对黑色与白色的反射信号不同,经单片机处理后对小车进行相应处理; 3、避障模块,我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的(即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后,就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平,这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理),但是在程序结构框图中,我不太会表示中断处理方式,所以就用查询的方式画了。

N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮(假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向),网上有很多种驱动芯片,在仿真时我只使用L298N 芯

片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号,经一个与门与三极管开关连接到P3_3口,中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测,并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块,所以将外部中断0用于避障,外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块: 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机,电机的电压为12V。

智能循迹避障小车设计

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

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.

毕业设计智能循迹避障小车设计

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

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

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

智能寻迹避障小车寻迹系统设计说明

第二章智能寻迹避障小车寻迹系统设计 1.任务 任务一:产生智能寻迹避障小车沿黑线转圈的控制程序; 任务二:产生智能寻迹避障小车带状态显示沿黑线转圈的控制程序; 2.要求 (1)能控制智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能; (2)行走过程中小车一直压着黑线走,不得冲出黑线圆圈之外或之; (3)智能寻迹避障小车可以从小于90度的任意方向寻找到黑线圆圈; 2.1 项目描述 该项目的主要容是:在智能寻迹避障小车电机控制系统之上扩展寻迹电路,然后运用C 语言对系统进行编程,使智能寻迹避障小车实现沿黑线转圆圈的功能,并且在行走过程中小车一直压着黑线走,不得冲出黑线圆圈之外或之;当人为将小车拿开,再从小于90度的任意方向放置小车,小车应能重新找回轨道,并沿黑线继续转圈。通过该项目的学习与实践,可以让读者获得如下知识和技能: 继续掌握单片机I/O端口的应用; 掌握红外线收、发对管的工作原理与控制方法; 掌握数码管的工作原理与控制方法; 掌握单片机C语言的编程方法与技巧; 能够编写出智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能的控制函数; 2.1 必备知识 2.1.1 关于红外线传感器 红外线定义:在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线,红外线是不可见光线。所有高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。 红外线发射器:红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段,如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异,850NM波长的主要用于红外线监控设备,875NM主要用于医疗设备,940NM波段的主要用于红外线控制设备。如:红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。 红外线对管应用:本项目中,小车的寻迹功能采用红外线收、发对管实现。具体工作过程如下:两对红外线收、发对管安装在智能寻迹避障小车底盘正前方,红外发射管一直发射信号,接收管时刻准备接收信号。两对对着地的红外管发射红外信号,信号在白色的地面上反射回接收管,通过接收管把信号送回单片机进行处理,完成相应的动作。假如在黑色的地面上,信号被地面吸收,就无信号返回,单片机检测到无信号,根据程序也会做出相应的动作。如图2.1所示为红外线收、发对管外型示意图。

避障小车制作讲解

智能避障小车实验报告与总结 学院:机电工程学院 专业年级:09级电气工程及其自动化 队员姓名:

智能避障小车实验报告与总结 摘要:本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车,以单片机为小汽车的“大脑”,红外线探头为小汽车的“眼睛”,电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物,当“眼睛”看到障碍后,由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。 关键词: 单片机红外线传感器避障小车 一、设计任务与要求 小车从无障碍地区启动前进,感应前进路线上的障碍物后,根据障碍物的位置选择下一步行进方向。 二、方案设计与论证 本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车,以单片机为小汽车的“大脑”,红外线探头为小汽车的“眼睛”,电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物,当“眼睛”看到障碍后,由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。电路原理简单,结构明了。如图为整个系统的框图。 根据设计要求,我们的自动避障小车主要由六个模块构成:车体框架、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。各模块分述如下: 1、小车车体 在设计车体框架时,我们有两套起始方案,自己制作和直接购买车身。 方案二:自己设计制作车架自己制作小车底盘,用两个直流减速电机作为主动轮,利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大,转速较慢,易于控制和调速,符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架,可以根据电路板及传感器安装需求设计空间,使得车体美观紧凑。但这种方法费时费力且成本较高。 方案二:购买半成品小车底盘改装,此种方案方便简洁而且价格低廉,小车各个机械部分安装完整,只需稍加改装就可以使用。而且我们主要是目的是小车控制系统的设计,因此我们采取该方案。 2、主控板 小车的主控系统,即小车的大脑,我们采用了STC89C52单片机制作的最小系统。 3、避障模块 避障方案选择,方案一:采用超声波避障。超声波受环境影响较大,电路复杂,而且地面对超声波的反射,会影响系统对障碍物的判断。

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

毕业设计+智能循迹避障小车设计之令狐文艳创作

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

4智能避障小车系统的设计与实现

智能避障小车系统的设计与实现 电子信息工程 200709837 王小龙 罗维薇 摘要 本设计以单片机STC89C52为控制核心,设计实现具有避障和里程显示功能的智能小车。其主要由三部分组成:液晶显示模块、避障模块和电机驱动模块。 智能避障小车分别运用直接反射式红外传感器TCRT5000和霍尔传感器3144来进行路径检测和里程计算,并将实时数据传送到液晶显示模块和单片机分别进行显示和数据处理。并用L298N电机驱动芯片控制小车的运行状态。 Abstract This design based on the single chip computer STC89C52 as control core, design a car with obstacle avoidance and mileage display function. It mainly consists of three parts: the liquid crystal display module, obstacle avoidance module and motor driver module. Intelligence obstacle avoidance car detecting external environment by direct reflex respectively infrared sensor TCRT5000 and hall sensor 3144, transfer the real-time data to LCD module and single chip microcomputer to display respectively and data processing. And use L298N motor drive chip to control the operation status of the car. 一、绪论 1.课题背景介绍 随着单片机技术的迅速发展,其控制能力越来越强大。人们利用单片机强大的控制功能设计出各种各样的系统,全国电子设计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。本设计就是在这样的背景下提出的,设计的智能小车能够通过光电开关完成避障功能,并且可以计算和显示出小车的行驶距离。 2.设计的主要内容 (1)采用STC89C52单片机作为控制小车的核心器件,用收发一体的红外传感器光电TCRT5000来检测和感应外界环境。 (2)用L298N驱动芯片控制电动小车的运行。 (3)用霍尔传感器计算小车行驶的距离并用1602液晶显示器显示。 这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,可满足对系统的各项要求。 二、系统的总体设计 1.硬件总体设计 以AT89C51单片机为核心的控制电路,采用模块化的设计方案,运用红外光电传感器、霍尔传感器,实现小车在行驶中自动躲避障碍物、测量里程等问题。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小车的智能化控制。 在本系统中,反射式红外光电传感器检测障碍物,然后将信号传送到单片机系统进行处理,使小车沿轨道自主行走;通过霍尔元件测量小车行驶里程;采用L298N芯片控制电机的转向,实现电动小车的正反向行驶、快慢速行驶及转弯;采用1602液晶显示器显示小车行驶的路程。此系统采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分,使系统硬件简洁化,各类功能易于实现,能满足系统的要求,其原理图如图1所示。

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

智能循迹避障小车报告

摘要:本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片,以直流电机,光电传感器,超声波传感器,电源电路以及其他电路构成。系统由STC89C52通过IO口,通过红外传感器检测黑线,利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向,循迹由TCRT5000型光电对管完成。 一、系统设计 1、小车循迹,避障原理 这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走,通常采取的方法是红外探测法。红外探测法,即利用红外a在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地板时,发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光,单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限一殷最大不应超过3cm。 而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号,通过接收反射回来的超声波信号,从而实现的避障。当前方有障碍物时,超声波会向单片机串口发送一串数字,这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。当串口接收到信号时,会引发串口中断,单片机通过读取距离值,并且对此数值进行分析是不是距离小车很近,是的话就进行转向;否则继续循迹。当小车遇到第一个障碍后,就计数一次,这样当遇到第二个障碍物时,小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。 2、选用方案 (1):采用成品的小车地盘,通过改装来完成任务; (2):采用STC89C52单片机作为主控制器; (3):采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。 (4):采用TCRT5000型红外传感器进行循迹; (5):L298N作为直流电机的驱动芯片; (6):通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向; 3、系统机构框图如下所示: 超声波模块 主控制芯片STC89C52 红外传感器 直流电机L298N 稳压电源模块 电压比较器

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:

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