简易智能小车
智能小车设计文档
目录一、智能小车硬件系统设计 .................... 错误!未定义书签。
1.1智能小车的车体结构选择............................................... 错误!未定义书签。
1.2智能小车控制系统方案................................................... 错误!未定义书签。
1.3电源系统设计................................................................... 错误!未定义书签。
1.4障碍物检测模块............................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1超声波传感器......................................................... 错误!未定义书签。
1.5电机驱动模块................................................................... 错误!未定义书签。
1.5.1驱动电机的选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.5.2转速控制方法......................................................... 错误!未定义书签。
1.5.3电机驱动模块......................................................... 错误!未定义书签。
1.6速度检测模块................................................................... 错误!未定义书签。
智能小车实验报告
智能⼩车实验报告简易智能电动⼩车摘要：本系统基于运动控制原理，以MSP430为控制核⼼，⽤红外传感器、超声探头、光敏电阻、霍尔传感器之间相互配合，实现了⼩车的智能化，⼩车完成了⾃动寻迹、避障、寻光⼊库、铁⽚检测、⾏程测量的功能，整个系统控制灵活，反应灵敏。
关键词：MSP430 传感器运动控制系统Abstract:This system based on motion control principle, as control core, with MSP430 infrared sensors, ultrasonic probe, photoconductive resistance, hall sensors, realize the interaction between the intelligent of the car, the car completed the automatic tracing, obstacle avoidance, found the light inventory, iron detection, the function of the trip, the whole system measurement control flexible, sensitive reaction.Keywords: MSP430 sensor motion control system⽬录摘要： (2)⼀、⽅案的设计和论证 (4)1、控制器的选择 (4)2、执⾏部件电动机 (5)3、电机驱动 (5)4、传感器 (6)4.1、引导线的检测 (6)4.2、⾦属的探测 (6)4.3、路程的测量 (7)4.4、障碍物的探测 (7)4.5、寻光⼊库 (8)5、电源 (8)6、系统总体设计⽅案 (8)⼆、硬件设计 (9)1、前向通道 (9)1．1、循迹 (9)1.2、⾦属探测 (11)1.3、路程测量 (11)1.4、避障 (12)1.5、寻光⼊库 (14)2、后向通道 (14)2.1、步进电机驱动 (14)2.2、直流电机驱动电路 (15)2.3、声光信号 (15)3、电源 (16)三、软件设计 (16)四、综合调试 (18)五、测试结果与分析 (18)六、总结分析 (18)七、参考⽂献 (19)⼀、⽅案的设计和论证根据题意可知，本系统是由电动机、功率放⼤与变换装置、控制器及其相应的传感器所构成的典型运动控制系统，其整体结构如图1所⽰：将题中所给的各个指标转化为数字信号，并将其当作给定信号送给控制器，经过必要的算法处理，最后通过执⾏部件电动机反映⾄⼩车的运动状态上，传感器的作⽤在于实时检测⼩车的这种状态，并将运动的⾮电量转换为电压信号反馈给控制器，从⽽构成整个运动控制系统。
智能寻迹小车以及程序
寻迹小车在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。
笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。
整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
总体方案整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。
首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。
系统方案方框图如图1所示。
图1 智能小车寻迹系统框图传感检测单元小车循迹原理该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。
笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
传感器的选择市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。
ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：图2 ST168检测电路ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。
ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。
笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。
R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。
自动往返电动小汽车设计
自动往返电动小汽车设计摘要智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创意性设计。
一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。
本系统以SST系列单片机为核心控制模块，充分利用了自动检测技术、单片机最小系统、液晶显示模块电路，以及声光信号的控制、电机的驱动电路。
通过Keil C和PROTEUS的仿真，通过实践操作与调试，实现自动往返小车设计。
综合运用单片机技术、自动控制理论、检测技术等。
使小车能在无人操作情况下，借助传感器识别路面环境，由单片机控制行进，实现初步的无人控制。
单片机具有体积小、重量轻、耗电少、功能强、控制灵活方便且价格低廉等优点。
智能小车采用单片机为控制器核心，其集成度高、体积小、抗干扰能力强，具有独特的控制功能，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。
本设计以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号和循线运动。
运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动加速、限速、减速、定时、前进、后退、左转、右转、显示行驶速度、行驶路程、行驶时间等智能控制系统。
关键词：SST单片机，自动控制，电动小车， PWM调速，传感器THE DESIGN OF AUTOMATIC ELECTRIC CARSABSTRACTSmart cars, also called wheeled robots, is a kind of automobile electronic background, intelligent control, pattern recognition and sensing technology, electronic, computer, machinery and multidisciplinary science creative design. Generally consists mainly of path recognition, speed acquisition, angle control and speed control module.System design for the core of SST series microcontroller control module. Make full use of the automatic detection technology, MCU smallest system, LCD module circuit, the control of signal, and the motor drive circuit. Through the simulation Keil C and PROTEUS, practice and debugging, and the realization of automatic car design. Comprehensive use of microcontroller technology, automatic control theory, the detection technology, etc. That car in unattended operation circumstance, using sensor identify road environment. Travel by single-chip microcomputer control, the preliminary no control.MCU is well established for its flexible operations, small volume, light weight, less consumption, powerful functions, and low in price. This design based on singlechip, peripheral circuit, by using photoelectric detector signal detection and followed the movement. Using MCU to realize the automatic forward, backward, left, right, and display speed, driving distance, time of intelligent control system.The application of MCU is fundamentally changing the traditional control system design ideas and design method.KEY WORDS: SST microcontroller, automatic, PWM speed adjusting, sensor目录前言 (1)第1章绪论 (2)§1.1 设计背景 (2)§1.2 设计概述 (2)§1.3 设计任务和主要内容 (3)第2章系统方案论证与分析 (4)§2.1小车车体选择 (4)§2.2主控单片机 (5)§2.2.1采用凌阳16位单片机 (5)§2.2.2采用SST89E516RD单片机 (5)§2.3 电机模块 (6)§2.3.1 采用步进电机 (6)§2.3.2 采用直流电机 (6)§2.4 电机驱动调速模块 (6)§2.5 电源管理 (8)§2.5.1采用单电源供电 (8)§2.5.2采用双电源供电 (8)§2.6 路面黑线探测模块 (9)§2.6.1采用对射式红外光电传感器 (9)§2.6.2采用反射式红外光电传感器 (9)§2.7 测速及里程计量模块 (10)§2.7.1采用霍尔传感器 (10)§2.7.2采用U型红外光电传感器 (10)§2.8 计时模块 (11)§2.9 显示模块 (11)§2.9.1采用LED数码管 (11)§2.9.2采用LCD液晶显示 (11)第3章智能小车系统设计 (12)§3.1主控单片机功能设计 (12)§3.1.1 单片机硬件结构 (12)§3.1.2单片机引脚锁定 (13)§3.2电机驱动控制设计 (15)§3.3 PWM调速控制设计 (17)§3.4传感器设计 (20)§3.4.1 黑线检测传感器设计 (20)§3.4.2 测速、里程计量传感器设计 (25)§3.5液晶显示功能设计 (28)第4章128×64液晶功能分析............................................. 错误!未定义书签。
Arduino智能小车实验报告解读
“蓝牙手柄避障小车”设计设计者：严梓桓（34%），汤楷宸（33%），梁德棋（33%）1. 项目背景本作品为基于Arduino控制的智能小车。
智能小车在技术上和移动机器人有着密切相关的联系，有着关于自动控制、传感器技术、电子电路上的重要实践意义。
通过对基本功能进行不同方向，多种多样的扩展，可以为我们的生活提供各种各样的便利。
这类设备可以应用于复杂多样的工作环境，在民用和军用上都可以有各种各样颇有意义的用途。
一般来说，红外避障实现方便、技术要求相对简单、易于做到实时控制。
并且，一般的红外避障装置在测量精度方面能达到实用的要求，因此成为常用的避障方法。
利用红外传感器来实现小车的智能避障时，通过测量小车与障碍物的距离，实现小车多角度检测障碍物，从而加以判断转向、后退和前进，使小车能成功的躲避障碍物，并按照控制者的意愿前进。
受到现有的产品和技术的启发，我们小组制作简易的智能小车。
这款简易的智能小车，可以通过操作人的遥控进行操控，进行各种运动，当遇到障碍物时，可以灵活地进行自动避障。
而小车的舵机转向，更加的贴合我们的现实汽车的模型，对实现智能无人汽车的出现有一定的借鉴优势。
我们还计划为它加装通过Wi-Fi连接的摄像头模块，将拍到的图像数据传输到电脑上。
除此之外，我们还希望将来可以通过手机App来对小车进行操控，让小车使用更为方便，功能更加强大。
2. 创意描述这款简易的智能小车，可以通过操作手柄进行遥控操控，进行各种前进、后退、转弯、变速等运动。
切换模式后，当遇到障碍物时，它可以通过红外避障模块，探测到障碍物，灵活地进行自动避障。
创新点：使用手柄操作，操纵方便，具有很大的娱乐性。
3. 功能及总体设计该作品主要可以分为两个部分：小车的运动、转向部分和红外避障部分。
对于运动和转向部分，经由Arduino UNO板，再用PM-R3多功能扩展板连接电机和舵机，实现小车运动。
操作时，通过蓝牙和遥控手柄连接主板，达到操纵的目的；红外避障部分，分布在小车各侧的多个红外小板通过红外传感器模块感应到障碍物，进而控制舵机的转动，避开障碍物。
智能无线控制小车设计
智能无线控制小车设计摘要智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段。
目前，智能移动机器人，无人自主车等领域的研究进入了应用的阶段，随着研究的深入，对移动机器人的自主导航能力，实时监控功能，动态避障策略和时间等方面提出了更高的要求。
本次设计的简易智能小车，采用AT89C51单片机作为小车的检测和控制核心；采用无线蓝牙来实现对小车运动的状态的控制；采用霍尔元件来测量小车运行速度，旋转角度；采用智能手机来实现小车的视频传输模块。
无线控制模块使小车具备启动停止，加减速、转向等功能;视频传输模块使小车具备实时监控，定位等功能；最后将两者通过单片机联系到一起，实现所智能无线控制小车的基本功能。
本设计的智能小车结构简单，技术发展成熟，较容易实现，但各模块之间的联系、软件设计以及整个系统的优化都具有很大的灵活性。
不管采用什么思路，智能化、人性化，一定程度在小车上得以体现。
关键词蓝牙控制模块；霍尔元件；太阳能电池板；单片机The research on Intelligent Wareless Robot CarAbstractAs a new product of modern society, intelligence is the trend in future development. It can work in some specific environment according to the mode which sets in advance. Dispensing with behavior adjustment management,but it can achieve the expected, even higher goal.With the rapid development of computer, network, mechanical, electronic, information, automation and artificial intelligence technology, the mobile robot has entered a new stage. Currently, the study about intelligent mobile robot,unmanned autonomous car and some relevant areas are reaching a application stage.With further research, the mobile robot autonomous navigation capabilities, real-time monitoring, dynamic obstacle avoidance strategies and time put forward higher requirements.The design takes micro control unit AT89C51 as center control unit,use the Bluetooth to control the moving status,use Hall Element to measure the speed of the car and the angle of rotation; use intelligent mobile phone as the Video transmission module. Combine wireless unit and video transmission module together, the the car become the so called mobile robot. It can be controlled to move forward, move backward, turning, speed up and slow down. We can also read this moving status,watch the robot’s surroundings through computer or intelligent mobile phone.The design of the smart car structure is simple and the technology is developed, thus making it easy to achieved. But the combination of all modules,the Bluetooth unit is still challengeable. Besides, the software design,optimization of the entire system is also flexibility. No matter what ideas, artificial Intelligence can be applied with the intelligent toy car.Keywords Bluetooth control module; Hall Element; solar panel; MCU目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.................................................................................................... - 1 - 1.1 课题背景 ............................................................................................... - 1 - 1.2 智能小车的研究现状........................................................................... - 2 - 1.3 本章小节............................................................................................... - 2 - 第2章智能小车的可行性分析.................................................................... - 4 - 2.1 题目分析 ............................................................................................... - 4 - 2.2 方案选择 ............................................................................................... - 4 - 2.3 总体方框图 ........................................................................................... - 5 - 2.4 本章小节 ............................................................................................... - 6 - 第3章硬件设计............................................................................................ - 7 - 3.1 主控模块的设计 ................................................................................... - 7 -3.1.1 单片机的内部结构......................................................................... - 8 -3.1.2 单片机的引脚功能......................................................................... - 8 -3.1.3 单片机最小系统............................................................................. - 9 - 3.2 无线通讯模块设计 ............................................................................. - 12 -3.2.1 蓝牙模块的选择.......................................................................... - 13 -3.2.2 蓝牙模块BF10 ............................................................................. - 13 - 3.3 小车车体设计 ..................................................................................... - 16 -3.3.1 小车车体的结构设计................................................................... - 16 -3.3.2 电机及驱动的选用....................................................................... - 17 - 3.4 摄像头云台设计 ................................................................................. - 20 -3.4.1 云台电机及其驱动的选择........................................................... - 21 -3.4.2 云台的结构设计........................................................................... - 23 - 3.5 无线视频传输模块设计 ..................................................................... - 24 - 3.6 电源模块设计 ..................................................................................... - 26 -3.6.1 太阳能电池板............................................................................... - 26 -3.6.2 电源测试....................................................................................... - 27 -3.6.3 实际应用............................................................ 错误！未定义书签。
智能小车设计方案
智能小车设计方案第1篇智能小车设计方案一、项目背景随着科技的不断发展，智能小车在物流、家用、工业等领域发挥着越来越重要的作用。
为了满足市场需求，提高智能小车在各领域的应用效果，本项目旨在设计一款具有较高性能、安全可靠、易于操控的智能小车。
二、设计目标1. 实现智能小车的基本功能，包括行驶、转向、制动等；2. 提高智能小车的行驶稳定性和操控性能；3. 确保智能小车的安全性和可靠性；4. 增加智能小车的人性化设计，提高用户体验；5. 符合相关法律法规要求，确保方案的合法合规性。
三、设计方案1. 系统架构智能小车采用模块化设计，主要分为以下几个部分：（1）硬件系统：包括控制器、传感器、驱动器、电源模块等；（2）软件系统：包括控制系统软件、导航算法、用户界面等；（3）通信系统：包括无线通信模块、车载网络通信等；（4）辅助系统：包括车载充电器、车载显示屏等。
2. 硬件设计（1）控制器：选用高性能、低功耗的微控制器，负责整个智能小车的控制和管理；（2）传感器：包括速度传感器、转向传感器、碰撞传感器等，用于收集车辆运行状态信息；（3）驱动器：采用电机驱动，实现智能小车的行驶和转向；（4）电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
3. 软件设计（1）控制系统软件：负责对硬件系统进行控制和管理，实现智能小车的各项功能；（2）导航算法：根据传感器收集的信息，结合地图数据，实现智能小车的自动导航；（3）用户界面：提供人性化的操作界面，方便用户对智能小车进行操控。
4. 通信设计（1）无线通信模块：实现智能小车与外部设备的数据传输，如手机、电脑等；（2）车载网络通信：实现车内各个模块之间的数据交换和共享。
5. 辅助系统设计（1）车载充电器：为智能小车提供便捷的充电方式；（2）车载显示屏：显示智能小车的运行状态、导航信息等。
四、合法合规性分析1. 硬件设计符合国家相关安全标准，确保智能小车的安全性；2. 软件设计遵循国家相关法律法规，保护用户隐私；3. 通信设计符合国家无线电管理规定，避免对其他设备产生干扰；4. 辅助系统设计符合国家环保要求，减少能源消耗。
简易电磁循迹智能小车
应用场景
教育实验
作为教学实验设备，帮 助学生了解电磁感应、
自动控制等原理。
科研项目
作为研究平台，用于探 索智能车辆、传感器技
术等领域的研究。
自动化运输
在特定场景下，如工厂 、仓库等，用于物品的
自动运输和分拣。
娱乐设备
作为玩具或表演道具， 提供智能化的行驶体验
。
02
硬件组成
控制器
控制器是小车的核心部件，负 责接收指令并控制小车的运动 。
详细描述
在智能小车上安装无线接收模块，通过遥控器发送控制信号，实现对小车的远 程控制。遥控器可以控制小车的启动、停止、转向以及速度调节等操作。
THANKS
感谢观看
常见的电磁信号处理算法有滤波、阈值判断、波形识别等，它们可以根据实际情况 进行选择和调整。
电磁信号处理算法还需要考虑噪声和干扰的影响，以及不同材质和环境条件下的变 化，以确保智能小车的准确性和可靠性。
04
调试与优化
调试步骤
01
02
03
04
硬件检查
检查小车的硬件连接是否正确 ，包括电机、电池、传感器等
案例二：自动避障功能演示
总结词
智能小车在行驶过程中能够自动识别障碍物并实现避障。
详细描述
通过在小车前方安装红外或超声波传感器，当小车接近障碍 物时，传感器能够检测到障碍物的存在并发送信号给控制器 ，控制器根据接收到的信号调整小车的行驶方向，实现自动 避障功能。
案例三：无线控制功能演示
总结词
通过无线遥控器对智能小车进行远程控制。
。
软件编程
根据设计要求编写控制程序， 确保小车能够按照预设路径行
驶。
测试运行
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简易智能小车
一、项目及组员介绍：
1. 本设计是基于03全国大学生电子设计竞赛题目E 组题（简易智能小车）所做的项目。
系统硬件的基本组成及功能介绍
本设计采用单片机ATmega16作为智能小车的检测和控制核心,系统可以划分为控制部分和信号检测部分。
其中信号检测部分包括：金属探测模块，障碍物探测模块，路面检测模块，光源探测模块。
控制部分包括：电机驱动模块，显示和计时模块，六个基本模块，模块框图如图1所示。
图1 小车的基本模块方框图
ATmega16
金属探测模块
障碍物探测模块
轨迹检测模块
光源检测模块
显示和计时模块
电机驱动模块
（1）轨迹检测模块
本设计中采用了三个光电传感器，分别安装在车底的中部的左中右端。
当小车轻微左偏出轨道时，左边（3）和中间（2）的光电传感器被黑色纸带遮蔽，输出为高电平，单片机接收到该信号，控制电机正转，使小车往右偏回轨道。
传感器回到白纸区输出为低电平，电机停止转动，小车直线前进，小车轻微右偏时的状态与左偏状态相反；本设计单片机控制电机驱动速度不是很快，不会出现严重左偏和右偏现象，采用三个光电传感器，能提高小车偏转的灵敏度。
光敏传感器状态真值表1所示。
表1：
（2）金属探测模块
调试时，我们在小车行驶的轨道上放着4块金属片，采用电感式接近开关检测金属片。
当检测到金属片时，对金属片计数，同时单片机启动光声程序，使二极管发光，蜂鸣器鸣叫。
计数采用12864LCD显示。
（3）障碍物探测模块
在小车行驶的线路中，要求小车饶过障碍物行驶，避免与障碍物相撞。
在小车的前部置了两组红外接发传感器，用于发射和接收。
当接近障碍物时，电路会输出一个低电平，单片机通过感知电平作出相应的转向，从而避开障碍物。
（4）光源检测模块
小车要进入车库，就要准确地判断光源的位置。
首先将光敏传感器安装在小车的前部，使光敏三极管尽量与光源保持水平。
其电路如图2所示，U1、U2
为光敏三极管。
光敏三极管输出是高低电平，单片机可直接对信号进行判断。
小车前部安装有两个光敏三极管，当检测到光的时候会输出一个高电平。
单片机通过电平判断转向，左边的三极管控制右轮，右边的控制左轮，直到找到光源。
（5）电机驱动模块
电机驱动电路部分采用L298N芯片作为驱动，前轮负责小车的导向，后轮是一个万向轮。
单片机通过循迹传感器的输入来控制轮子的转向。
图2 光源检测电路
（6）显示和计时模块
在本系统中采用12864LCD用来显示时间和金属片的个数等信息。
（7）整体仿真图。