智能小车完整材料
智能小车元器件清单
2
8
单片机芯
STC89C52
IC2
1
23
无源蜂鸣器
Speaker
SB1
1
9
IC座
40脚IC座子
1
24
数码管
1位共阳红色
SM1
1
10
插件IC
LM393
IC3
1
25
插件三极管
S8850
V1
1
11
IC座
8脚IC座子
装在LM393下面
1
26
可调电位器
10K
W1,W2
2
12
红外接收
红外线接收头0038
IR1
1
27
7P座子
DIP7 XH
X1
1
13
3P排针
扩展舵机接口选配
J7
1
28
插件晶振
Z2
1
14
2P座子
2P
M1，M2，M3，P1
4
29
二、结构底板（传感器板子）元器件清单
序号
名称
规格
位号
用量
序号
名称
规格
位号
用量
1
电解电容
10V/3300Uf
C1
1
11
色环电阻
R26,R27
22Biblioteka 发光二极管红发红LED 5MM
30p
C10,C13
2
18
光敏电阻
5528
RL1，RL2
2
4
发光二极
红发红色LED 5MM
D1,D2,D3
3
19
4P排阻
*4P
智能小车资料
智能小车的产业化发展现状与趋势
产业化发展现状
• 市场规模：智能小车市场规模不断扩大 • 产业格局：形成完整的产业链，包括硬件、软件、服务 等 • 技术创新：技术创新不断推动产业发展
产业化发展趋势
• 智能化：进一步提高车辆的智能化水平 • 集成化：实现设备之间的协同工作和资源共享 • 个性化：满足不同用户的需求，提供个性化的定制服务
智能小车的未来研究方向与挑战
未来研究方向
• 新型感知技术：如深度学习、计算机视觉等 • 先进控制算法：如强化学习、自适应控制等 • 智能交互设计：提高车辆与用户的交互体验
未来挑战
• 技术突破：实现更高水平的智能化和自主性 • 安全可靠：保证车辆在各种环境下的稳定运行 • 成本效益：降低生产成本，提高市场竞争力
智能小车的功能开发与调试
功能开发
• 导航功能：实现车辆的自主导航和定位 • 控制功能：实现车辆的速度、转向等控制 • 感知功能：实现车辆的感知周围环境，如避障、识别等
调试方法
• 硬件在环：通过仿真环境进行硬件调试 • 软件在环：通过虚拟环境进行软件调试 • 实际环境：在实际场景中进行测试和验证
04 智能小车的通信与系统集成
智能小车的功能安全设计
功能安全设计的要点
• 故障诊断：实时监测车辆状态，及时发现故障 • 故障处理：对故障进行自动处理或报警，保证车辆安全 • 冗余设计：提高系统的可靠性和稳定性，防止单点故障
功能安全设计的方法
• 安全策略：制定安全策略，明确安全目标和措施 • 安全验证：通过仿真和实际测试进行安全验证 • 安全更新：定期更新安全策略和算法，提高安全性
DOCS SMART CREATE
智能小车设计与实现
CREATE TOGETHER
智能车整装
智能小车整机装配
步骤二：组装电机
用2个长螺丝将电 机和固定板固定
电机带接线端 子的那边朝外
智能小车整机装配
2个电机组装完成
智能小车整机装配
步骤三：装上轮子
直接插上即可
智能小车整机装配
步骤四：装上电池盒
用热熔胶固定 电池盒4个角
智能小车整机装配
步骤五：装上底轮
智能小车整机装配
步骤五：装上底轮
智能小车整机装配
智能车装配
智能小车整机装配
一、智能车底座组装
底板 轮子 电池盒
车底轮
螺丝，螺母 （4包）
电机和固定板
智能小车整机装配
1、智能车底座组装材料清单
车底板 1块
车轮
电机
2个
2个
电机固定板
电池盒 车底轮 螺丝
1包
1个 1个 4包
智能小车整机装配
步骤一：预处理底板和电机固定板
方法：把表面的纸撕掉，建议撕掉
智能小车整机装配 二、智能车电路安装
步骤一：安装寻迹板
智能小车整机装配
循迹板安装完成
循迹板朝下安装
智能小车整机装配 步骤二：安装控制板和电机驱动板
控制板安装位置 （用热熔胶固定）
驱动板安装位置 （用热熔胶固定）
智能小车整机装配
步骤三：接线
循迹小车全资料
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。
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。
智能小车完整材料
3.7循迹电路的原理与设计 ............................................................................................................. 11
3.8金属检测电路的原理与设计 ..................................................................................................... 11
1.1设计任务概述 ................................................................................................................................ 3
1.2基本任务 ....................................................................................................................................... 3
3.9铁片转移电路原理与设计， ..................................................................................................... 12
3.10语音提示电路的原理与设计 ................................................................................................... 12
机器人智能小车制作与编程
机器人智能小车制作与编程
一、智能小车的制作
1、准备材料：电机、智能小车及其相关的板、轮子、电池、杜邦线、螺丝刀、钳子、电钻、活动榫头、把手以及其他相关材料。
2、连接电机与电池：将电机与电池连接起来，用杜邦线将正极引脚
连接到电机的正极，负极引脚连接到电机的负极，确保电池与电机之间的
稳定连接和电路的正确性。
3、安装电机：将电机安装在智能小车的底盘上，使用螺丝刀将电机
固定在底盘上，确保电机的稳定性和牢固性。
4、连接轮子：将轮子连接到电机上，将活动榫头连接到轮子上，再
将把手连接到活动榫头上，以保证轮子与电机之间的稳定连接。
5、安装智能小车板：将智能小车板安装在轮子上，使用螺丝刀将其
固定在轮子上，以保证智能小车板的稳定性和牢固性。
二、智能小车的编程
2、配置参数：将智能小车的电机、电池、摄像头等硬件连接到计算
机上，打开Arduino IDE软件，根据硬件的设置进行参数配置，确保硬件
参数的正确性。
3、编写代码：根据智能小车的功能，利用Arduino IDE进行软件编写，编写完成后，将代码上传到智能小车板上。
手把手教做智能小车
手把手教做智能小车我们学习完51单片机入门之后，一定要多做一些有意思的小制作，才能将单片机知识理解的更加深刻，而智能小车不失为一个不错的选择，今天将全程介绍智能小车的制作过程。
一般而言，常见的智能小车分为：蓝牙遥控、超声波避障、光电寻迹等。
这次主要介绍蓝牙遥控和超声波避障。
1.蓝牙遥控小车1.1功能要求使用手机串口软件和小车上的蓝牙芯片进行通信，控制小车转向、前进、后退、停止、启动等。
1.2元器件准备STC89C52单片机一片（其他型号的51同样可以，注意要有配套的下载器或者开发板，下载程序比较方便）；L298N驱动模块两个；亚克力板车架一个（淘宝有卖，配有电机、轮胎）；蓝牙模块一个（型号HC06）；电池盒、电池（建议两节18650电池）；杜邦线若干；上述所有的原材料淘宝均有卖，请自行选购。
1.3小车拼装购买齐备上述原材料之后，可以查看卖家提供的说明或者相应芯片的Datasheet，并使用杜邦线将各部分电路连接起来。
既然选择学习单片机和电子制作，就要有一定的探索精神和钻研精神，小车拼装过程比较简单，就不再一一赘述，拼装完如下：这是我几年之前做的，比较简陋，刚开始使用的是四节小电池，动力不够强劲，后来改成两节18650就跑的飞起。
1.4程序设计部分小车的基本功能要求有了，主体也实现了，接下来当然是程序设计了。
下面以STC89C52单片机为例，以KEIL2为开发软件，程序如下，比较简单，自行理解：#includesbit IN1=P1^0;sbitIN2=P1^1;sbit IN3=P1^2;sbit IN4=P1^3;sbit IN5=P1^4;sbit IN6=P1^5;sbit IN7=P1^6;sbit IN8=P1^7;#define left_go {IN1=1,IN2=0,IN3=1,IN4=0;}//P1:0-3控制左边#defineleft_back {IN1=0,IN2=1,IN3=0,IN4=1;}#define left_stop {IN1=0,IN2=0,IN3=0,IN4=0;}#define right_go{IN5=1,IN6=0,IN7=1,IN8=0;}//P1：4-7控制右边#define right_back {IN5=0,IN6=1,IN7=0,IN8=1;}#define right_stop {IN5=0,IN6=0,IN7=0,IN8=0;}#define uchar unsignedchar#define uint unsigned intvoid run();void backrun();void leftrun();void rightrun();void stoprun();void delay(uchar time);void init();uchar flag,com;void main(){ init(); while(1) { if(flag==1) { switch(com) { case 1: run(); break; case 2: backrun(); break; case 3: leftrun(); break; case 4: rightrun(); break; case 5: stoprun(); break; default: break; } }RI=1; }}void init(){ TMOD=0x20; TH1=0xfd; TL1=0xfd;TR1=1; REN=1; SM0=0; SM1=1; EA=1; ES=1;flag=0;}void run(){ left_go; right_go;}voidbackrun(){ left_back; right_back;}void leftrun(){ left_back; right_go;}void rightrun(){ left_go; right_back;}voidstoprun(){ left_stop; right_stop;}void ser() interrupt 4{ RI=0; com=SBUF; flag=1;} 几年前初学单片机写的C51程序，献丑了！1.5 完成至此，蓝牙小车就初步完成，在网上找一个串口软件，连上小车上的蓝牙芯片，就可以实现相应的功能。
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莱芜职业技术学院鲁战磊吴丛善魏玉良目录摘要： (2)关键词： (3)一、设计任务概述 (3)1.1设计任务概述 (3)1.2基本任务 (3)1.3发挥部分 (3)二、系统方案论证与选择 (4)2.1车体方案论证与选择 (5)2.2控制模块论证与选择 (5)2.3电源模块论证与选择 (6)2.4电机模块选择与论证 (6)2.5电机驱动模块选择与论证 (6)2.6避障模块的选择与论证 (7)2.7循迹模块选择与论证 (7)2.8金属传感器模块论证与选择 (7)2.9铁片转移模块论证与选择 (8)2.10报警和语音提示模块选择与论证 (8)2.11显示模块论证与选择 (8)2.12智能救援小车最终方案 (8)三、硬件系统的设计与功能实现 (9)3.1救援小车主线路板制作 (9)3.2微控制器电路的设计与原理 (9)3.3电源电路原理与设计 (10)3.4电机驱动电路的原理与设计 (10)3.5避障电路的原理与设计 (10)3.6光电开关的安装 (11)3.7循迹电路的原理与设计 (11)3.8金属检测电路的原理与设计 (11)3.9铁片转移电路原理与设计， (12)3.10语音提示电路的原理与设计 (12)3.11系统其它功能的扩展 (12)四、软件设计的实现与说明 (13)4.1主程序流程图 (13)4.2路面循迹子程序流程图 (14)4.3智能救援小车系统的部分程序清单 (15)五、系统功能测试 (17)5.1使用仪器及设备清单的说明 (17)5.2系统功能测试 (17)5.2.1基本要求部分的功能测试 (17)5.2.2发挥部分的功能测试 (17)六、结论 (19)七、结束语 (19)八、参考文献： (19)摘要本小组设计制作的一款智能救援小车，能够实现2008年山东省电子设计竞赛G题的基本部分和发挥部分的所有功能要求。
另外具有以下扩展功能功能：测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度。
本作品以两个直流减速电机为驱动，通过各类传感器件来采集信息，送入主控单元STC 89C52单片机，处理数据后完成相应的操作，以实现相应的功能。
直流减速电机采用电机专用驱动芯片L293D进行驱动，其中避障采光电开关来完成；用RPR220型光电对管完成系统循迹功能；铁片检测部分通过电感式接近开关铁片进行信号的采集，接近开关反馈的信号送入单片机处理，由控制单元处理信号并控制相应的线圈，利用线圈用电产生磁场的效应捡起铁片并转移到题目中所指定的区域，由语音提示电路提示小车操作完成。
实现了智能救援小车在无人控制状态下实现智能避障、路面循迹、检测并转移金属铁片的智能控制，语音提示，液晶显示电路显示运行的时间。
其所实现的功能相当于简易机器人。
关键词：基本部分和发挥部分、测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度目录一、设计任务概述1.1设计任务概述设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，通过一个建筑物中曲折的道路，并完成规定的动作。
设矩形建筑物有两个门A、B，门宽24厘米，建筑物的墙壁是10厘米高（或与小车高度相同）、2厘米厚的矮墙，建筑物内无引导轨迹（见图示）。
1.2基本任务1、要求智能小车从A门进入并开始自动计时，从B门出来，在行进过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，三分钟之内到达B门；2、到达B门，停5秒，小车自动计时并数字显示AB段所用的时间，并声光报警；1.3发挥部分1、自B门外，循弧形引导轨迹BC前进（引导轨迹为2厘米宽）；2、途中检测到铁片D（铁片D放置在轨迹BC前二分之一段上的任意位置）时停车3秒，并声光报警；3、要求小车拾起铁片D，继续沿引导轨迹前进；4、到达C点；5、在C点处，放下铁片D并停止前进。
声光显示救援结束，并停止计时，分别显示BD、DC段所用的时间。
铁片为直径2厘米的圆形薄片。
注:智能救援小车场地图片的相关说明智能救援小车场地图二、系统方案论证与选择根据题目中的设计要求，本系统主要由微控制器模块、电源模块、避障模块、循迹传感器模块、直流电机及其驱动模块、金属检测模块、角度测量模块，语音提示模块以及液晶显示模块等构成。
本系统的方框图如图1所示：系统总框图为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。
2.1车体方案论证与选择方案1：购买玩具电动车。
购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。
玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。
而且这种电动车一般都价格不菲。
因此我们放弃了此方案。
方案2：自己制作电动车。
经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，在校车后面加万向轮转向的方案。
即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。
这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。
当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑稳定的作用。
对于车架材料的选择，我们经过比较选择了实验室常用的敷铜电路板。
用敷铜电路板做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。
综上考虑，我们选择了方案2。
制作的小车实物如下图所示：小车实物2.2控制模块论证与选择方案一：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。
我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。
方案二：采用STC 89C52单片机作为主控制器。
STC 89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。
其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，STC 89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。
综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。
2.3电源模块论证与选择由于本系统需要给救援小车系统供电，我们考虑如下几种方案:方案一：采用7.2V可充电动力电池组。
动力电池组具有较强的电流驱动能力及稳定的电压输出性能，经测试在用此种供电方式下，单片机和传感器工作稳定，直流电机工作良好，且电池体积较小、可以充电、能够重复利用等，能够满足系统的要求。
方案二：采用12V蓄电池为直流电机供电，将12V电压降压、稳压后给单片机系统和其它芯片供电。
蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。
但是蓄电池的体积过于庞大，由于我们的车体在设计时空间有限，在小型电动车上使用极为不方便，因此我们放弃此方案。
综上考虑，我们选择了方案一来完成智能救援小车系统供电的任务。
2.4电机模块选择与论证方案一：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，小车电机内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作，方案二：采用步进电机作为该系统的驱动电机，由于其转动的角度可以精确定位，可以实现小车前进距离和位置的精确定位。
虽然采用步进电机有诸多优点，但步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高的转速时会急剧下降，其转速较低时不适于小车等对速度有一定要求的系统。
经综合比较分析我们决定放弃此方案。
综合以上考虑我们选择方案一的直流减速电机作为整个救援小车的驱动电机。
2.5电机驱动模块选择与论证方案一：采用分立组件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立组件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想,我们决定放弃此方案。
方案二：因为小车电机内部装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D控制减速电机，该芯片是利用TTL电平进行控制，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正转、反转和停止操作，亦能满足直流减速电机的要求，用该芯片作为电机驱动具有的操作方便、稳定性好等优点。
综合以上分析与论证我们选择方案二的驱动芯片L293D作为整个救援小车系统的电机驱动电路。
2.6避障模块的选择与论证方案一：用超声波传感器进行避障。
超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。
超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。
但是超声波传感器需要40KHz的方波信号来工作，因为超声波传感器对工作频率要求较高，偏差在1％内，所以用模拟电路来做方波发生器比较难以实现。
因此我们考虑其它的方案。
方案二：用漫反射式光电开关进行避障。
光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。
当有光线反射回来时，输出低电平。
当没有光线反射回来时，输出高电平。
考虑到本系统只需要检测障碍物，没有十分复杂的环境。
为了使用方便，便于操作和调试，我们最终选择了方案二。
光电开关的实物如下图：2.7循迹模块选择与论证方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。
因此光敏电阻在白色轨迹上方和黑色轨迹上方时，阻值会发生明显的变化。
将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
单片机据此来判断小车是否偏离轨道，并根据反馈来不同的电平信号，发出相应的控制操作命令来校验小车的位置。
来完成小车的循迹任务。
但是这种方案的缺点是受环境中光线的影响很大，不能够稳定的工作。
因此我们考虑其它更加稳定的方案。
方案二：用RPR220型光电对管完成系统循迹。
RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。
RPR220特点：塑料透镜可以提高灵敏度。
内置可见光过滤器能减小离散光的影响。
体积小，结构紧凑。
此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。
经测试方案二不论是在黑暗或者是强光照射下，小车系统均可以很稳定的工作，对环境的适应能力较强。
因此我们选择方案二。
2.8金属传感器模块论证与选择方案一：采用CCD图像传感器利用CCD图像传感器可适用于各种量的检测。