基于智能小车的单片机一体化教学平台的建设
基于单片机的智能小车的设计
基于单片机的智能小车的设计摘要：本文基于单片机的智能小车的设计，旨在介绍如何利用单片机构建一台可以具备自主移动、避障、计算机视觉等功能的智能小车。
设计方案中，我们使用了Arduino单片机、红外避障传感器、超声波测距模块、直流电机等部件。
通过编写C程序，实现了小车的自主移动、避障、根据环境反应等功能。
设计方案中的Arduino单片机具有高度的集成度、易于学习和操作等优点，为初学者提供了一个不错的学习平台。
关键词：单片机、智能小车、避障传感器、计算机视觉引言：智能小车是一种能够自主移动、避障、计算机视觉等功能的机器人。
具有良好的控制和感知能力，可以广泛应用于工业自动化、机器人研究、教育等领域。
本文基于单片机的智能小车的设计，将介绍如何构建一台具有自主移动、避障、计算机视觉等功能的智能小车。
设计方案：本文采用的单片机是Arduino单片机，它具有高度的集成度、易于学习和操作等优点。
通过编写C程序，实现小车的自主移动、避障、计算机视觉等功能。
下面我们将详细介绍设计方案中所用到的部件。
1、红外避障传感器红外避障传感器是一种检测环境障碍物的传感器。
它通过发射红外线和接收红外线来探测周围的障碍物，进而实现小车的避障功能。
在本设计方案中，我们采用了4个红外避障传感器，分别装在小车前、后、左、右四个方向。
2、超声波测距模块超声波测距模块是一种测量距离的传感器。
它通过发射超声波并接收反射回来的波来测量与障碍物的距离。
在本设计方案中，我们使用超声波测距模块来帮助小车判断前方障碍物的距离。
3、直流电机直流电机是小车的驱动部分。
通过控制电机的正反转来实现小车的前进、后退和转向。
在本设计方案中，我们采用了两个直流电机来驱动小车。
编程实现：在编程的实现过程中，我们利用C语言编写了控制程序。
程序中通过Arduino单片机读取四个红外避障传感器、超声波测距模块的数据，并根据这些数据实时调整小车的运动状态。
下面是程序的主要流程：1、启动程序，初始化各个部件2、获取红外避障传感器的数据3、将传感器数据转换成小车需要控制的运动方向4、判断前方是否有障碍物5、根据判断结果调整小车运动方向6、重复执行2-5步，实现小车的自主移动和避障功能。
基于STC89C52单片机智能小车设计
基于STC89C52单片机智能小车设计一、本文概述随着科技的飞速发展，智能化、自动化已经成为现代社会发展的重要趋势。
在这一背景下，智能小车作为一种集成了控制、传感器、通信等多种技术的智能移动平台，受到了广泛的关注和研究。
本文将以STC89C52单片机为核心，探讨智能小车的设计方案，包括硬件电路的设计、控制算法的实现以及实际应用的展望。
STC89C52单片机作为一款常用的8位微控制器，具有高性价比、稳定可靠、易于编程等优点，在智能小车的设计中发挥着关键的作用。
通过合理的硬件电路设计，可以实现小车的运动控制、传感器数据采集、无线通信等功能。
同时，结合相应的控制算法，可以使小车具备自主导航、避障、路径规划等智能行为。
本文将从硬件和软件两个方面详细介绍智能小车的设计过程。
硬件方面，将重点介绍STC89C52单片机的选型、外围电路的设计以及传感器的选型与连接。
软件方面，将详细介绍小车的控制算法，包括运动控制算法、传感器数据处理算法以及无线通信协议的实现。
本文还将对智能小车的实际应用进行展望，探讨其在智能家居、工业自动化、教育娱乐等领域的应用前景。
通过本文的阐述，旨在为读者提供一个基于STC89C52单片机的智能小车设计思路和方法，为其后续的研究和开发提供参考和借鉴。
二、智能小车硬件设计智能小车的硬件设计是整个项目的基础，其设计的好坏直接影响到小车的性能和稳定性。
在本设计中，我们选择了STC89C52单片机作为小车的核心控制器，它是一款高性能、低功耗的8位CMOS微控制器，具有强大的数据处理能力和丰富的外设接口，非常适合用于智能小车的控制。
电源模块：为了提供稳定的工作电压，我们选择了LM7805三端稳压芯片来构建小车的电源模块，该芯片可以将输入的不稳定电压稳定输出为5V，为单片机和其他模块提供稳定的电源。
电机驱动模块：小车的运动需要靠电机来驱动，我们选择了两款直流电机，通过电机驱动板（如L298N）来控制电机的正反转和转速，从而控制小车的行驶方向和速度。
基于单片机的智能小车的系统设计
基于单片机的智能小车的系统设计Design of Intelligent Car System Based on MCU基于单片机的智能车设计[摘要]近几年来，智能车辆己成为汽车和智能控制领域的热点研究课题之一。
它体现了自动控制、人工智能、传感技术、机械、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，本论文以飞思卡尔智能车大赛光电组为背景而展开。
智能车系统以Freescale 16位微控制器MC9S12XS128作为系统控制处理器，采用基于光电传感器的信号采样模块获取赛道黑线信息，通过PID控制策略和 PWM控制技术对智能车的转向和速度进行控制。
使智能车能够自主识别黑色引导线并根据黑色引导线实现快速稳定的寻线行驶。
本论文分析了智能车系统的设计方案，详细介绍了智能车控制系统的软硬件设计，包括传感器模块、驱动电机模块、舵机转向模块、测速模块等，并详细介绍了软件控制算法的设计，最后，介绍了智能车的整体调整、测试。
调试实验结果表明，智能车系统工作稳定，能较好的满足控制要求。
[关键词]智能汽车；MC9S12XS128；光电传感器；控制算法Design of Intelligent Car System Based on MCUElectrical Engineering and Automation Major SHI Xiao-ying Abstract: In recent years, intelligent vehicles have become a hot research topic of cars and intelligent control area. It embodies the automatic control, artificial intelligence, sensor technology, machinery, computers and many other areas of the intersection of technology and integrated.The intelligent car system, with the Fresscale 16-bitsingle-chip MC9S12XS128 as its control microprocessor, uses signal acquisition module to obtain lane image information, and adopts signal PID control strategy together with PWM technology to have a control on the steering angle and speed of the system. The main function that the intelligent car may achieve is that the car should track the black-guide-line automatically and move forward following the line as fast and stable as possible. This paper gives an overall design blueprint of the intelligent car system, introduce the hardware design including signal acquisition module, power supply module, motor drive module, servo motor module, velocity collection module and etc. and the intelligent car of the mechanical structure and adjustment method. Finally, on the smart car’s overall debugging and testing, the results show the s mart car hardware system stability, better able to meet the requirements of control.Key words: intelligent vehicles; MC9S12XS128; Photoelectric sensor; Control algorithm目录1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 智能技术国内外发展现状 (1)1.3 课题研究的任务 (1)2 整体设计方案 (2)2.1 路径识别传感器的选定 (2)2.2 系统总体框图 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 MCU模块 (4)3.2 电源管理模块 (5)3.3 路径识别模块 (6)3.3.1 光电传感器原理 (6)3.3.2 传感器的选择 (7)3.3.3 激光传感器电路设计 (7)3.4 电机驱动的选型和电路设计 (9)3.5 速度测量模块 (9)3.6 转向舵机控制模块 (10)3.6.1 舵机的控制 (11)3.7 MC9S12XS128的硬件I/O分配 (12)4 系统的软件设计 (12)4.1 系统初始化 (13)4.2 路径识别算法 (14)4.2.1 激光传感器路径识别状态分析 (14)4.2.2 路径识别算法的设计 (17)4.3 转角和速度控制算法 (17)4.3.1 转向舵机控制算法 (18)4.3.2 驱动电机控制算法 (18)4.4 软件设计环境与开发工具 (19)结束语 (21)参考文献 (22)附录部分源程序 (22)致谢 (28)1 引言1.1 课题背景近年来随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受到大家的关注。
单片机智能小车课程设计
单片机智能小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解其在智能小车控制中的应用。
2. 学习并掌握智能小车的基本电路连接和编程方法，能够实现小车的基本运动控制。
3. 了解传感器的工作原理，学会使用传感器对智能小车进行环境感知和路径规划。
技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够独立完成智能小车的组装和调试。
2. 培养学生编程思维，能够运用所学知识解决实际问题，实现智能小车的功能拓展。
3. 提高学生团队协作能力，学会在项目中进行沟通与分工合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及智能硬件的兴趣，激发创新意识，提高学习积极性。
2. 培养学生勇于尝试、克服困难的精神，增强自信心。
3. 培养学生关注社会热点问题，了解智能技术在现实生活中的应用，提高社会责任感。
本课程针对初中年级学生，结合单片机及智能小车相关知识，注重实践操作和创新能力培养。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的达成。
课程目标分解为具体学习成果，便于后续教学设计和评估，以提高课程的实用性和针对性。
二、教学内容1. 单片机原理：介绍单片机的组成、工作原理，重点讲解内部寄存器、I/O 口、定时器等基本功能。
相关教材章节：第三章单片机原理及其应用。
2. 智能小车电路连接：讲解智能小车的基本电路组成，包括电机驱动、电源管理、传感器接口等。
相关教材章节：第四章智能小车电路设计与实践。
3. 编程基础：学习单片机编程语言（如C语言），掌握基本编程语法和逻辑控制，实现小车运动控制。
相关教材章节：第五章单片机编程基础。
4. 传感器应用：介绍常用传感器（如红外、超声波、光电等）的工作原理，学会使用传感器进行环境感知和路径规划。
相关教材章节：第六章传感器及其应用。
5. 智能小车组装与调试：指导学生进行智能小车的组装，学会使用调试工具，如示波器、逻辑分析仪等。
相关教材章节：第七章智能小车组装与调试。
6. 创新实践：鼓励学生进行功能拓展，如增加避障、循迹、远程控制等功能。
基于智能小车的模块化教学系统设计
D O I :１０．１６７９１/j ．c n k i ．s j g．２０１８．０８．０４７㊀基于智能小车的模块化教学系统设计崔承毅,王开宇,高庆华,李㊀赞,王㊀林(大连理工大学电工电子实验中心,辽宁大连㊀１１６０２３)摘㊀要:针对综合设计型课程,设计了一款蓝牙无线智能小车系统.智能小车以I A P １５W ４K ５８S ４微处理器为核心,功能设计模块化,包括电机驱动模块㊁显示模块㊁超声波模块㊁语音模块和无线蓝牙模块等.学生可以利用不同的模块进行功能扩展,实现语音㊁避障㊁循迹等功能.上位机程序使用手机A P P ,通过向小车发送蓝牙无线命令来实现对小车速度及方向等的控制.该系统应用于实践教学当中,学生实验兴趣较高,取得了较好的教学效果.关键词:综合设计型实验;模块化;智能小车;蓝牙中图分类号:G ６４３．４２３㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００２Ｇ４９５６(２０１８)０８Ｇ０１９２Ｇ０４D e s i g n o fm o d u l a r t e a c h i n g s y s t e mb a s e d o n i n t e l l i ge n t c a r C u i C h e n g y i ,W a n g K a i y u ,G a oQ i n g h u a ,L i Z a n ,W a n g Li n (E l e c t r i c a l a n dE l e c t r o n i cE x p e r i m e n t a l C e n t e r ,D a l i a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,D a l i a n１１６０２３,C h i n a )A b s t r a c t :I nv i e wo f t h e c o m p r e h e n s i v e d e s i g n c o u r s e ,aB l u e t o o t hw i r e l e s s i n t e l l i g e n t c a r s y s t e mi s d e s i g n e d ．T h e i n t e l l i g e n t c a r i sw i t h I A P １５W ４K ５８S ４m i c r o p r o c e s s o r a s t h e c o r e ,a n d t h e f u n c t i o n d e s i g n i sm o d u l a r i z e d ,w h i c h i n c l u d e st h e m o t o r d r i v i n g m o d u l e ,d i s p l a y mo d u l e ,u l t r a s o n i c m o d u l e ,v o i c e m o d u l e ,w i r e l e s s B l u e t o o t hm o d u l e ,e t c ．S t u d e n t s c a nu s ed i f f e r e n tm o d u l e s t oe x pa n da n da c h i e v e t h e f u n c t i o n so f t h ev o i c e ,ob s t ac l e a v o id a n ce ,t r a c k i n g ,e t c ．T h eu p p e rc o m p u t e r p r o gr a m u s e st h e m o b i l e p h o n e A P Pt oc o n t r o l t h e s p e e d ,d i r e c t i o n ,e t c ．,o f t h e c a r b y s e n d i n g t h eB l u e t o o t hw i r e l e s s c o m m a n d t o t h e c a r ．W h e n t h i s s y s t e mi s a p p l i e d t o p r a c t i c e t e a c h i n g ,s t u d e n t s i n t e r e s t i ne x p e r i m e n t i sh i g h e r ,a n db e t t e r t e a c h i n g r e s u l t sh a v eb e e n a c h i e v e d ．K e y wo r d s :c o m p r e h e n s i v e d e s i g ne x p e r i m e n t ;m o d u l a r i z a t i o n ;i n t e l l i g e n t c a r ;B l u e t o o t h 收稿日期:２０１８Ｇ０１Ｇ０３基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金 基于环保监控的远程软件无线电动态可重构研究 (D U T １６Q Y ３２);辽宁省自然基金 基于无线定位环境的基带处理可重构性研究 (２０１６０２１６６);大连理工大学教育教学改革基金项目资助(Y B ２０１７０１５)作者简介:崔承毅(１９７４ ),男,辽宁大连,硕士,工程师,主要研究方向为嵌入式系统应用．E Ｇm a i l :c u i c h e n g yi ＠d l u t ．e d u ．c n ㊀㊀随着科技的日益进步,社会对高校的素质教育提出了越来越高的要求,而实践教学是提高学生综合素质的重要环节[１Ｇ６].智能小车是智能机器人的一种,可以辅助汽车自动驾驶的设计,完成危险环境的数据采集㊁图像传送,实施防爆㊁灭火等功能,涉及交通运输㊁军事㊁生活服务等众多领域,在现实生活中发挥着越来越重要的作用[７Ｇ８].为了提高单片机综合设计课程的教学质量,针对电类高年级学生,设计了智能小车综合设计实验项目.智能小车具有蓝牙无线通信控制功能,可以通过手机A P P 发送无线控制命令,实现对小车的启动㊁停止㊁转弯㊁调速等控制,并设计了显示㊁循迹㊁语音等功能.１㊀系统总体设计基于单片机的智能小车框图如图１所示.上位机软件使用 蓝牙串口调试助手 等手机A P P ,通过蓝牙无线通信与下位机通信,下位机单片机采用S T C 公司生产的单时钟/机器周期(１T )的新一代８０５１单片机I A P １５W ４K ５８S ４,该单片机片内集成８路P WM (P u l s eW i d t h M o d u l a t i o n ,P WM ),可以很方便地应用于小车调速控制[９Ｇ１１].电机驱动采用电机驱动芯片L ２９８N ,驱动小车的左右２个直流电机;利用L C D 来显示小车的运行状态信息;扩展部分可实现循迹㊁避障㊁语音等功能.I S S N１００２Ｇ４９５６C N １１Ｇ２０３４/T ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理E x p e r i m e n t a lT e c h n o l o g y a n d M a n a g e m e n t ㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷㊀第８期㊀２０１８年８月V o l ．３５㊀N o ．８㊀A u g．２０１８图１㊀智能小车系统框图２㊀系统的硬件功能设计２．１㊀电机驱动电机驱动使用专用电机驱动芯片L ２９８N ,其典型电路如图２所示.L ２９８N 内部设有２路驱动电路,可以分别驱动小车的左㊁右２个轮子.单片机通过I N １㊁I N ２控制小车的左轮电机,通过I N ３㊁I N ４控制右轮电机.前进时,单片机发送P WM 波控制２路电机以相同速度向前运行;改变２路电机的转向实现小车的后退;当２路P WM 波频率不同时,可以实现小车的转弯;同时改变２路P WM 波的占空比可以控制小车的速度[１２].图２㊀L ２９８N 电机驱动电路图２．２㊀蓝牙无线通信智能小车与手机A P P 进行蓝牙无线通信,采用H C Ｇ０５蓝牙串口通信模块来实现.其工作模式有命令响应模式和自动连接模式.模块工作于命令响应模式时,用户可以向模块发送A T 指令为模块设置名称㊁密码㊁波特率㊁工作模式等参数.模块在自动连接工作模式下又可分为主(m a s t e r )㊁从(s l a v e )和回环(l o o pＧb a c k )３种工作方式.在本系统中,蓝牙模块工作在从模式,当手机蓝牙与H C ０５模块配对成功以后,H C ０５模块当全双工串口使用,单片机通过串口接收手机发送的命令来实现对小车的控制,蓝牙模块与单片机串口２的连接如图３所示.图３㊀蓝牙模块与单片机连接示意图２．３㊀显示功能显示功能是电子系统的重要组成部分,用户可以根据当前的显示内容,得到设备的运行状态.学生在设计过程中,显示模块可以选择L C D １６０２或L C D １２８６４,显示内容可以是学生的班级㊁姓名及小车运行状态㊁参数等信息,由学生自主设计.学生设计的L C D １２８６４显示内容如图４所示.图４㊀L C D １２８６４状态信息显示２．４㊀语音功能语音功能使得电子产品更加人性化㊁便捷化,在许多应用领域都有着不可替代的作用.学生在设计语音功能时,可在小车运行过程中增加各种音效,如在倒车的时候发出: 倒车请注意 或者 滴!滴!滴! 等.语音功能使用基于I S D １８２０的语音模块来实现,其典型应用电路如图５所示.I S D １８２０芯片具有录音㊁播放功能,语音播放可使用边沿或电平触发方式,可通过改变R O S C 采样电阻的阻值调整录音时间,采样时间为８~２０s,时间越短音质越好[１３].２．５㊀循迹功能红外循迹模块采用红外对管方式,通过对循迹黑线进行探测,进而实现循迹功能[１４Ｇ１５].红外对管的典型应用电路如图６所示.因为循迹黑线能有效吸收红外光,当红外发光二级管位于黑线上方时,其发出的光被黑色吸收,接收端光电三极管的基级无法接收到反射光,三极管不导通,因此比较器的反向输入端为低电平,低于同相端电压,比较器输出高电平;反之,当红外发光二级管没有位于黑线上方时,发射光被反射回来,光电三级管导通,比较器反向端输入的是高电平,高于同相端电压,比较器输出低电平.３９１崔承毅,等:基于智能小车的模块化教学系统设计图５㊀I S D １８２０典型电路图图６㊀红外对管的典型电路图单片机通过比较器的输出,判断红外探测对管是否位于循迹线上.在设计循迹功能时,一般使用３路红外对管,中间１路探测黑线,左右２路判断是否在黑线之外,单片机通过综合３路红外对管的探测情况来控制小车的路线,从而实现循迹功能.２．６㊀超声波避障利用超声波测距功能,可以实现小车躲避障碍物的功能.超声波模块使用H C ＧS R ０４模块,模块包括超声波发射器㊁接收器及控制电路,其接口包括V C C ㊁G N D ㊁T R I G ㊁E C H O４个端口,与单片机连线如图７所示.图７㊀超声波模块与单片机连接示意图当测距时,单片机通过P ３．５发送至少１０u S 的高电平信号到T R I G ,触发测距;超声波模块收到触发信号后,自动发送８个４０k H z 的方波,并检测返回信号;当有信号返回时,通过端口E C H O 返回P ３．６引脚一个高电平,高电平的持续时间就是超声波从发送到返回的时间.其工作过程如图８所示.图８㊀超声波模块工作过程通过测量发射信号到收到回响信号的时间间隔,可以得到测距公式为:S 测得距离＝(T 高电平持续时间∗３４０m /s )/２(１)㊀㊀为了防止发射信号对回响信号的影响,测量周期应为６０m s 以上.３㊀智能小车在实践教学中的应用实验要求学生一人一组,在４８学时内设计蓝牙智能小车系统.实验教学过程中,硬件功能模块化,实验内容层次化.３．１㊀模块化的功能设计实验教学过程中,将系统中的各功能单元模块化,让学生自由组合,学生可以像搭积木一样进行硬件电路的功能扩展,从而设计实现功能丰富㊁完善的电子应用系统.这种实践教学方法脱离了传统实验箱的束缚,学生可以根据自己的能力㊁兴趣等进行系统的功能设计和拓展,充分发挥学生自主性和能动性.实验教学过程中,为学生提供的硬件模块有电机驱动模块㊁蓝牙无线通信模块,L C D 模块㊁语音模块㊁超声波模块及红外循迹模块等.３．２㊀层次化实验教学为了使不同能力的学生都得到很好的锻炼,实验将项目分为基本功能和拓展功能２部分.基本功能要求使用手机A P P 控制小车的前进㊁后退㊁转弯㊁调速,具有L C D 显示功能,保证大多数学生都能够完成,使学生动手能力得到有效的锻炼;感兴趣㊁有能力的学生可以在此基础上,设计避障㊁循迹㊁语音等扩展功能,充分发挥学生的特长,锻炼学生的创新实践能力.为了满足学生拓展功能设计需求,允许学生延长实验时间来设计实现功能丰富的作品.３．３㊀实验教学效果智能小车实验项目趣味性强,可拓展功能多,特别４９１实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理适合锻炼学生的动手能力和工程实践能力.实验中,学生实验兴趣较高,各尽所能,设计的作品多种多样,取得了良好的实验效果,部分学生作品如图９所示.图９㊀部分学生作品学生的拓展功能设计如图１０ １２所示,包括超声波避障㊁语音功能㊁自制P C B ㊁自编A P P 程序㊁红外循迹等拓展功能的设计.图１０㊀增加了超声波避障㊁语音功能的智能小车图１１㊀自制P C B ㊁自编A P P 的智能小车４㊀结语智能小车在综合实训和创新实践等教学环节中广泛应用,该项目涵盖的知识点多,软硬件相结合,适合锻炼学生对单片机㊁模电㊁数电㊁传感器㊁无线通信等知识的综合运用.在实践教学中,智能小车采用模块化图１２㊀循迹㊁超声波避障㊁语音功能的小车的设计方式,为学生提供充分的自主发挥空间,较好地调动了学生实验的主动性和积极性,并针对学生能力不同的特点,层次化实践教学内容,使每位学生的锻炼效果最大化.实验中,学生的兴趣较高㊁主动性强,实验教学质量得到了一定的提升.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]王增宝,赵修太,付帅师,等．改革实验教学模式提高大学生的实验兴趣与创新能力[J ]．实验室科学,２０１５,１８(１):９１Ｇ９３．[２]张立立,杨文谷,李大宇,等．基于开放实验培养学生创新思维模式的探索[J ]．实验技术与管理,２０１６,３３(７):２９Ｇ３２．[３]崔业梅,李元熙,杨国华．嵌入式实训教学设备的研制与教学改革[J ]．实验室研究与探索,２０１７,３６(９):６６Ｇ６９,２１５．[４]魏芬,邓海琴．项目教学法在单片机实践教学中的探索与实践[J ]．实验室科学,２０１６,１９(１):１１９Ｇ１２１．[５]杨飞,吴敏,谢宜净．基于智能汽车竞赛的自动控制实验创新研究[J ]．实验技术与管理,２０１４,３１(１０):４７Ｇ５０．[６]胡青,余嘉,苏玉刚．面向工程实践能力培养的嵌入式实验教学改革[J ]．实验技术与管理,２０１７,３４(９):１６０Ｇ１６３．[７]于明军,韩铮,王云,等．智能车嵌入式实训系统项目设计[J ]．实验室科学,２０１７,２０(８):２４Ｇ２６．[８]叶金鑫．基于模糊P I D 的智能小车控制算法研究[J ]．实验科学与技术,２０１６,１４(１):４６Ｇ４７,６２．[９]何宾．S T C 单片机原理及应用[M ]．北京:清华大学出版社,２０１５．[１０]丁向荣．单片微机原理与单片机应用技术[M ]．北京:电子工业出版社,２０１２．[１１]李友全．５１单片机轻松入门:C 语言版:基于S T C １５W ４K 系列[M ]．北京:北京航空航天大学出版社,２０１５．[１２]吴振宇,宋曦,李胜铭．智能车调试实验平台设计与应用[J ]．实验技术与管理．２０１５,３２(６):７５Ｇ７８,８９．[１３]乐丽琴,贺旭阳．基于５１单片机的万能语音备忘录的设计[J ]．电子设计工程,２０１６,２４(１０):８３Ｇ８５．[１４]高振新,孙建红．基于M S P ４３０的智能循迹运料小车设计[J ]．实验室研究与探索,２０１６,３５(８):７１Ｇ７４,９７．[１５]黄云朋,赵晨,许宝忠,等．差速式循迹车的设计[J ]．实验室科学,２０１７,２０(２):５１Ｇ５３．５９１崔承毅,等:基于智能小车的模块化教学系统设计。
基于单片机的智能玩具小车的设计
基于单片机的智能玩具小车的设计基于单片机的智能玩具小车的设计1. 引言随着科技的进步和人们对智能化产品的需求增加，智能玩具小车成为了孩子们喜爱的玩具之一。
本文介绍了一种基于单片机的智能玩具小车的设计方案，旨在提供给孩子们一种有趣且具有教育意义的玩具。
2. 系统组成该智能玩具小车由四个主要组成部分构成：单片机控制模块、传感器模块、执行模块和通信模块。
2.1 单片机控制模块单片机控制模块采用高性能的单片机芯片，如STC89C52，作为主控制器。
该芯片具有丰富的IO接口和强大的计算能力，能够准确控制玩具小车的各个功能。
2.2 传感器模块传感器模块采用多种传感器，如红外感应传感器、超声波传感器和灰度传感器等。
红外感应传感器用于检测前方障碍物，超声波传感器用于测量距离，灰度传感器用于检测地面颜色等。
2.3 执行模块执行模块包括直流电机和舵机等。
直流电机用于驱动车轮，控制小车前进、后退和转向；舵机用于控制小车的转向角度。
2.4 通信模块通信模块采用无线通信模块，如蓝牙模块或WIFI模块，用于与智能手机或电脑等设备进行通信。
通过手机上的APP或电脑上的软件，用户可以实现对智能玩具小车的远程控制和交互。
3. 系统功能设计3.1 遥控功能智能玩具小车可以通过手机APP或电脑软件进行远程遥控。
用户可以通过手指在屏幕上滑动或按钮操作来控制小车的方向和速度。
3.2 避障功能利用红外感应传感器和超声波传感器，智能玩具小车可以实现自动避障功能。
当传感器探测到前方有障碍物时，小车会自动停下或转向避开。
3.3 跟随功能通过将传感器模块安装在小车底部，可以实现小车对地面颜色的感知。
小车可以自动跟随一条黑线或白线行驶，增加趣味性和游戏性。
3.4 音乐播放功能智能玩具小车可以配备一个音乐模块，能够播放各种儿童歌曲和故事，使玩车过程更加有趣和生动。
4. 系统实现在搭建智能玩具小车的硬件平台后，需要进行相应的软件开发。
通过编写相应的程序，定义不同的传感器输入信号和执行器控制信号，实现小车的各项功能。
基于单片机的智能小车的设计
基于单片机的智能小车的设计智能小车在当今社会中得到越来越广泛的应用，它不仅可以为人们的生活带来方便，还能在工业生产和科研领域发挥关键作用。
而基于单片机的智能小车设计是其中的一个重要方面，它通过利用单片机的高度集成和强大功能，实现智能小车的自主控制和感知任务。
本文将深入探讨基于单片机的智能小车设计的关键技术和发展趋势，为读者提供一些有益的参考和启发。
智能小车的设计中，传感器是至关重要的一环。
而对于基于单片机的智能小车来说，选择合适的传感器和设计有效的传感器数据采集方案显得尤为重要。
在传感器选择方面，常用的传感器有红外传感器、超声波传感器、光电传感器等，它们可以实现对障碍物的检测和环境信息的感知。
在传感器数据采集方案设计上，需要考虑到传感器数据的采集频率、传感器数据的处理方式以及传感器数据与单片机的接口方式等。
通过合理设计传感器的选择和数据采集方案，可以有效提高智能小车的感知能力和控制精度。
除了传感器外，基于单片机的智能小车设计还需要考虑到智能控制算法的设计。
智能控制算法是实现智能小车自主行驶和避障的核心，它可以通过对传感器数据的处理和分析，实现对小车行驶方向和速度的实时控制。
常用的智能控制算法包括PID算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等，它们分别适用于不同的应用场景和控制需求。
在智能控制算法的选择和设计中，需要考虑到算法的实时性、稳定性和可调节性，以实现对智能小车的精确控制和智能决策。
在设计基于单片机的智能小车时，硬件设计也是一个不可忽视的方面。
合理的硬件设计可以有效提高智能小车的性能和稳定性，为控制算法的实现提供良好的硬件支持。
常用的硬件设计包括电机驱动电路设计、电源管理电路设计和通信接口电路设计等。
其中，电机驱动电路设计是最为关键的一环，它可以实现对小车电机的精确控制和驱动，保证小车的行驶稳定性和速度调节精度。
电源管理电路设计则是保证小车电路的稳定供电和功耗管理，避免因电路供电不稳定导致小车控制系统工作异常。
基于单片机的智能小车控制
信息工程专业课程设计（二）题目基于《STC89C52》单片机的智能小车姓名学号所在院系所在班级完成时间基于单片机的智能小车摘要：智能化作为现代电子产品的新趋势，是今后的电子产业的发展方向。
智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。
基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。
本设计实现了一种基于51单片机的按键操作控制和温度检测显示系统，通过温度传感器采集温度数据并且通过显示模块显示出来，通过对按键的操作，自动控制转向电机转向，改变行驶方向。
本课题设计的智能小车，具有按键控制前后左右的功能，温度采集功能，液晶显示功能。
序言 (1)第1章总体设计方案 (2)1.1课题任务分析 (2)1.2 方案论证 (3)1.2.1小车驱动部分 (3)1.2.2 温度显示部分 (3)第2章系统硬件构成 (4)2.1系统设计原理 (4)2.2主要元器件简介 (4)2.2.1 STC89C52RC简介 (4)2.2.2 液晶显示电路 (5)2.2.3 L298N芯片直流电机驱动模块 (6)2.2.4遥控部分独立按键电路 (7)第3章软件的设计与说明 (8)3.1软件设计 (8)3.2软件的说明 (9)3.2.1 控制部分主程序流程 (9)3.2.2 温度检测显示部分主程序流程图 (10)第4章调试与总结 (12)4.1 调试的总结 (12)参考文献 (13)致谢 (14)附录 (15)附件1 L298N电机驱动模块 (15)附件2 小车侧视图 (16)附件3 小车俯视图 (16)附件4 小车最终硬件图 (17)附件5 程序清单 (18)序言随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。
智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术[1]。
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基于智能小车的单片机一体化教学平台的建设摘要:本文着重阐述了基于智能小车的单片机一体化教学平台的建设方法,以及在实施中遇到的一些问题和解决方法。
对于单片机的教学改革有一定的启发和意义。
关键词:智能小车单片机一体化
Smart Car Platform Based on MCU For The Construction of Integrated Teaching
Abstract:This paper focuses on the integration of microcontroller-based smart car platform for the construction of teaching methods, and in the implementation of some of the problems encountered and proposed solutions.Teaching for the SCM have some inspiration and meaning.
Key Words:Smart Car,Microcontroller,Integrated
单片机课程是一门理论与实践紧密结合的课程。
在教学过程中必须软、硬结合,实践环节尤为重要。
单片机系统的设计综合了电路分析、电子技术基础、传感器以及C语言程序设计等课程。
传统的教学方式一般注重单片机内部工作原理的介绍,而忽视了它的应用背景,使得学生们学习的非常吃力。
学习单片机最终的目的是学生能用所掌握的知识,开发出满足要求的产品,所以给单片机学习课程以必要的应
用背景,就显得尤为重要。
采用智能小车为平台开展单片机的教学工作,不仅提高了学生的学习兴趣,更让学生们学会利用单片机解决很多实际问题的方法,从而达到教学目的。
如何搭建基于智能小车的单片机一体化教学平台,我从如下几个方面加以阐述。
1 理论教学与实践教学一体化
将单片机理论与具体的应用实例相结合,针对单片机内部的定时/计数器、中断、串行通信、接口扩展设计相应的小车实验,如小车测速、避障、循迹、数据采集等。
将理论教学融入到具体的实例中,生动、形象,学生们能够更好地理解单片机资源的应用方法。
更重要的是能给学生们带去“科学改变生活”的观念,培养学生学会观察,将自己的知识应用于实践的良好习惯,达到教学的最终目的。
2 课堂教学与网络教学一体化
建设丰富的网上教学资源,将网络教学与课堂教学相结合,更多地扩展学生的知识面和视野。
利用网络平台与学生进行充分的互动,布置作业、作业批改以及网上考试、答疑等。
将有限的课堂空间和时间进行无限的延伸,从而提高教学的效率和效果。
3 虚拟教学与实际教学一体化
采用实验箱作为单片机教学平台有其不足的地方,成本高、不易
维护。
并且由于技术的不断更新,设备的不断老化,实验仪器设备很快就会落后。
维持实验室正常运转需要不断地投入,成本较高。
使用Proteus和Keil构建虚拟的单片机实验践教学环境不失为一种低投入高效益的实践教学方式,值得推广。
在单片机课程设计中,在用Proteus 进行了程序仿真正确的基础上,通过Proteus把电路原理图转为PCB 电路图。
然后学生进行元件的焊接,硬件仿真,测试等环节,一个完整的单片机项目开发过程就完成了。
通过这样的实践教学,学生得到初步的工程实践经验。
4 课堂教学与课外教学一体化
丰富的课外活动会更好地调动学生的学习热情,由于智能小车是一个资源丰富的载体,利用智能小车开展大学生电子设计竞赛的比赛活动,可以更好地提高课堂教学的效果。
并且最大限度地发挥了学生的想象力、创造力和协作精神。
学生可以根据自己的创意设计小车的功能,并且利用单片机和传感器电路配合实现相应的功能,提高了课程的可观赏性。
5 实践考核与理论考核一体化
传统的考核方式都是采用笔试问卷的方式,不能与工程实践相结
合。
我们采用每个小组进行个性化项目设计的方式来进行考核。
项目设计后组织学生答辩,从理论知识到实践知识综合来进行提问,从而锻炼了学生实践与理论相结合的能力,并且,在答辩的过程中锻炼了学生的语言组织与表达能力。
通过以上方式可以有效地解决传统单片机教学中遇到的实际问题。
提高学生的学习兴趣和动手能力,从而提高整个课程的教学效果。
参考文献
[1] 龙志强,施晓红,谢云德.“任务驱动法” 在单片机系统设计教学中的实践[J].实验室研究与探索,2008,27(3):101-102.
[2] 张宏伟,阎有运,王新.单片机实践教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,28(4):206-208.。