自动避障小车课程教学设计
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-------------------------------------------------------------- 41.1研究背景----------------------------------------------------- 41.2设计思想及基本功能------------------------------------------- 4 2总体方案设计------------------------------------------------------ 42.1方案论证----------------------------------------------------- 42.2系统框图----------------------------------------------------- 52.3总体方案设计------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 73.1电源电路----------------------------------------------------- 73.2晶振电路----------------------------------------------------- 83.3复位电路----------------------------------------------------- 83.4键盘电路----------------------------------------------------- 83.5显示电路----------------------------------------------------- 93.6超声波测距电路---------------------------------------------- 103.7舵机电路---------------------------------------------------- 113.8电机驱动电路------------------------------------------------ 113.9电机转速测量电路-------------------------------------------- 133.10设计PCB和腐蚀电路板--------------------------------------- 14 4系统软件设计----------------------------------------------------- 164.1分模块程序设计---------------------------------------------- 184.2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 ---------------------------------------------------- 251概述1.1研究背景科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。
自动避障小车设计
自动避障小车技术报告前言设计背景：在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。
而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。
因此，自动避障系统的研发就应运而生。
我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。
随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。
我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。
自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。
目录一、设计目标： (3)二、方案设计： (4)2.1直流调速系统 (4)2.2检测系统 (4)三硬件设计 (5)3.1、SPCE061A单片机最小系统 (5)3.1.1．SPCE061A时钟电路 (8)3.1.2．PLL锁相环 (9)3.1.3．看门狗Watchdog (9)3.1.4．低电压复位（LVR） (10)3.1.5．I/O端口 (10)3.1.6．时基与定时器 (11)3.1.7．SPCE061A的定时器/计数器 (11)3.1.8．ADC、DAC (12)3.2、超声波传感器 (12)四软件设计 (16)4.1软件设计各模块 (16)4.2速度控制 (17)4.3障碍物检测 (17)4.4看门狗 (17)4.5基频中断 (18)4.6程序设计流程图 (19)五：测试数据、测试结果分析及结论 (19)程序附录 (21)1．主程序： (21)2．中断程序 (24)3、测距程序 (28)一、设计目标：1.小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，能自动避开障碍物。
2.根据障碍物的位置选择下一步行进方向，选择左拐还是右拐，若障碍物在左边则自动右拐，若障碍物在右边则左拐，若障碍物在正前方可任意选择左拐或者是右拐，以达到避开障碍物的目的。
3.通过利用单片机内时钟源的控制设定左拐和右拐的时间，从而能持续前进。
避障小车课程设计报告书
1.绪论 (2)1.1课题背景21.2课题的目的和意义 (2)1.3设计要求 (2)1.4主要技术指标32.设计方案 (3)2. (1)总体方案概述 (3)2.2系统硬件电路设计方案 (3)2.3电机模块 (4)2.4超声波模块 (5)2.5整体效果图 (7)3.设计思路 (7)3.1学习熟悉基本模块驱动 (7)3.2总体方案 (9)3.3电机驱动与测距的结合方法 (9)3.4系统软件流程图 (10)3. (5)存在的问题及解决办法 (11)4.设计结果及质量评价 (11)5.原件清单 (12)6.应用前景 (12)7.心得体会 (12)附录一参考文献 (14)附录二程序代码及注释 (15)1.绪论1・1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。
它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。
随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，自第一台工业机器人诞生以来，机黠人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。
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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。
在国外机器人的发展有如下趋势。
一方面机器人在制造业应用的围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。
国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000 台，其中国产机器人占有量约为1/3,即40000多台。
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-------------------------------------------------------------- 41.1研究背景---------------------------------------------------- 41.2设计思想及基本功能------------------------------------------ 5 2总体方案设计------------------------------------------------------ 52.1方案论证---------------------------------------------------- 42.2系统框图---------------------------------------------------- 52.3总体方案设计------------------------------------------------ 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 73.1电源电路---------------------------------------------------- 83.2晶振电路---------------------------------------------------- 93.3复位电路---------------------------------------------------- 93.4键盘电路---------------------------------------------------- 93.5显示电路--------------------------------------------------- 103.6超声波测距电路--------------------------------------------- 113.7舵机电路--------------------------------------------------- 123.8电机驱动电路----------------------------------------------- 123.9电机转速测量电路------------------------------------------- 143.10设计PCB和腐蚀电路板-------------------------------------- 15 4系统软件设计----------------------------------------------------- 174.1分模块程序设计--------------------------------------------- 184.2主程序设计------------------------------------------------- 20 5系统调试------------------------------------------------------- 20 6总结----------------------------------------------------------- 21参考文献：------------------------------------------------------- 22附录A硬件电路图------------------------------------------------- 24附录B 源程序---------------------------------------------------- 251概述1.1研究背景科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。
避障小车课程设计
避障小车课程设计目录1．绪论 (4)1.1课题背景41.2课题的目的和意义61.3设计要求61.4主要技术指标62．设计方案 (7)2.1 总体方案概述 (7)2.2 系统硬件电路设计方案 (8)2.3 电机模块 (9)2.4 超声波模块 (11)2.5 整体效果图 (13)3．设计思路 (13)3.1 学习熟悉基本模块驱动 (13)3.2 总体方案 (17)3.3 电机驱动与测距的结合方法 (18)3.4 系统软件流程图 (19)3.5存在的问题及解决办法 (20)4．设计结果及质量评价 (21)5．原件清单 (23)6．应用前景 (23)7．心得体会 (24)附录一参考文献 (25)附录二程序代码及注释 (26)1．绪论1.1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。
它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。
随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，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、国防等多个领域。
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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。
在国外机器人的发展有如下趋势。
一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。
国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000台，其中国产机器人占有量约为 1/3，即40000多台。
智能循迹避障小车讲课教案
智能循迹避障小车目录摘要引言第一章绪论1.1智能小车的背景1.2智能小车的现状第二章设计方案2.1设计任务2.2方案及轨道选择2.3智能小车元件介绍第三章硬件设计3.1总体设计3.2驱动电路3.3信号检测模块3.4主控线路第四章软件设计4.1主程序模块4.2电机驱动程序4.3循迹模块4.4避障模块第五章制作安装与调试作品总结致谢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；红外对管引言2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆，并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。
火星车能够在火星上自主行驶：当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶；在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。
据悉，中国的登月计划分三步进行：第一步，发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器；第二步，实现太空机器人登月；第三步，载人登月。
随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射，第一步接近成熟；第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶，进行相关探测。
因此对于我国来说，类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。
目前，城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注，专家、学者在分析城市交通事故的原因时，普遍认为事故原因主要包括：人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面，而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。
美国研究认为，包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响，其意义和价值在于：大量减少公路交通堵塞和拥挤，降低汽车的油耗，可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25％-40％左右，大大提高了公路交通的安全性及运输效率，促进了交通运输业的繁荣发展。
自动避障小车课程设计
自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。
2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。
3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。
2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。
3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。
- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。
- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。
2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。
- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。
- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。
3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。
- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。
- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。
实现避障功能课程设计
实现避障功能课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解避障功能的基本原理，掌握相关的物理和数学知识，如距离计算、反射定律等。
2. 学生能描述常见避障传感器的工作原理及其在自动化设备中的应用。
3. 学生能解释编程中实现避障逻辑的基本步骤和算法。
技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，设计并实现一个简单的避障系统。
2. 学生通过实际操作，掌握避障传感器与微控制器的连接和编程，提高动手实践能力。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在探索避障技术的过程中，培养对科学技术的兴趣和好奇心，激发创新意识。
2. 学生通过项目实践，增强自信心，认识到团队合作的重要性。
3. 学生能够在学习中体会到科技为生活带来的便利，认识到科技与社会发展的紧密联系。
课程性质分析：本课程为实践性强的科技课程，要求学生将理论知识与实际操作相结合，通过设计避障系统，培养学生的综合运用能力。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，已具备一定的物理、数学基础和初步的编程能力，对新鲜科技事物充满好奇，但需引导其将好奇心转化为学习动力。
教学要求：教学过程中，需注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，注重培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
通过具体的学习成果评估，确保学生达到预设的课程目标。
二、教学内容1. 理论知识：- 物理知识：光的传播、反射原理，超声波传播特性。
- 数学知识：距离计算，角度测量。
- 编程知识：条件语句，循环结构，函数定义。
2. 实践操作：- 传感器工作原理：介绍红外传感器、超声波传感器的工作原理及其在避障系统中的应用。
- 硬件连接：指导学生将传感器与微控制器（如Arduino）连接。
- 编程实现：教授如何使用编程语言（如C语言）编写避障逻辑代码。
3. 教学大纲：- 第一阶段（1课时）：介绍避障技术背景，讲解相关理论知识。
- 第二阶段（2课时）：动手实践，学习传感器工作原理，进行硬件连接。
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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 ----------------------------------------------------------------------- 41.1研究背景------------------------------------------------------------- 41.2设计思想及基本功能 ------------------------------------------------- 4 2总体方案设计 -------------------------------------------------------------- 52.1方案论证------------------------------------------------------------- 42.2系统框图------------------------------------------------------------- 52.3总体方案设计 -------------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计 -------------------------------------------------------------- 73.1电源电路------------------------------------------------------------- 93.2晶振电路------------------------------------------------------------ 103.3复位电路------------------------------------------------------------ 103.4键盘电路------------------------------------------------------------ 103.5显示电路------------------------------------------------------------ 103.6超声波测距电路----------------------------------------------------- 123.7舵机电路------------------------------------------------------------ 133.8电机驱动电路 ------------------------------------------------------- 133.9电机转速测量电路--------------------------------------------------- 153.10设计PCB和腐蚀电路板-------------------------------------------- 16 4系统软件设计 ------------------------------------------------------------- 184.1分模块程序设计----------------------------------------------------- 204.2主程序设计---------------------------------------------------------- 22 5系统调试 --------------------------------------------------------------- 22 6总结 -------------------------------------------------------------------- 24参考文献： --------------------------------------------------------------- 26附录A硬件电路图-------------------------------------------------------- 27附录B 源程序------------------------------------------------------------ 251概述1.1研究背景科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。
这样的智能一方面可以避免人的复杂性带来的错误，另一方面，作为人的能力的延伸，快速、便捷地适应环境。
本文研究的超声波自动避障小车，就是让小车具有一定的智能，可以作为有人驾驶车辆的一部分，帮助司机及早发现司机还未觉察的危险。
另外，可以应用在无人控制系统里，代替人类完成信息接收、处理和判断。
那么这样它还有更广阔的应用和发展空间。
这个月我国嫦娥三号载着玉兔号月球车踏上了月球，已经开始探索活动。
玉兔号月球车可以自动寻找有价值的目标，自动避开障碍物，自动寻找最优路径等等，这些功能在原理上都差不多，只是所用仪器以及控制算法的不同。
1.2设计思想及基本功能小车设计的基本思路是：不断扫描前方180°左右的水平面内的物体，根据反馈的距离和方位信息确定前方的地形是开阔还是多障碍。
然后根据这些信息通过路径最优算法选择前进方向。
小车的基本功能是识别空旷区和多障区；自动避开障碍物；能够在空旷区快速行驶。
2总体方案设计2.1方案论证首先是测距方案：方案一：激光测距优点：测速快，适应范围广，精确；不过相对于自动避障小车系统，有点大材小用。
激光测距是点对点的测距，一般进行远距离测距比较精确。
如是近距离激光测距，必须要涉及到微小时间测量，51MCU无法胜任。
因此激光测距方案否定。
方案二：超声波测距优点：结构简单，成本低，便于与MCU联机工作。
测量范围从5CM到几百米的距离内精度在毫米级。
尽管它测量的是点到面的距离，但是定向性满足本小车系统的要求。
而且，数据处理简单。
可以考虑。
方案三:雷达测距不太现实，受到本人技术水平限制，无法驾驭雷达测距系统，此外，雷达应用于较大范围的测量和监控，如果用于本小车，同样涉及到微小时间测量，以及雷达数据处理，51MCU难以胜任。
否定！方案四：红外线测距优点：技术难度低，数据处理简单，但是测量开关信号比较好，测量连续信号不够准确。
测量的精度有点低。
因此不是一种较好的测距方法。
综合各因素，选用超声波测距。
其次是微控制器的选择：可选的微控制器有：５１系列的STC89C52RC、STC12C5A60S2；ＴＩ公司的MSP430G2553；飞思卡尔的MC9S12XS128MAL；意法的STM32F407-Discovery；（这些玩儿过一点，而且最小系统板手边都有）根据本系统的需求，需要两路同频率（50hz）的PWM控制两个舵机、一路PWM频率约几千赫兹控制电机、三个个定时器做脉冲捕捉、至少两个外部中断输入、一个并行6800总线接口。
除了５１系列的两款，其他一片足以胜任。
而且对于意法的F407显得大材小用。
飞思卡尔的S12比较合适；TI的G2553的引脚有点少（20个），外围电路设计的会复杂一点，成本也会高一点。
60S2用两片比较合适；用89C52比较麻烦，两片也不够。
根据个人能力，以及时间和进度方面考虑选用60S2,60S2呢，它的资源有：完全兼容51 的两个定时器T0、T1和两个外部中断；两路拥有独立波特率的串行口；一个PCA定时器，可产生两路同频的PWM；八个10位精度的AD 转换通道; 一个硬件SPI接口。
2.2系统框图系统框图如图2.2所示图2.2系统框图2.3 总体方案设计两片60S2一个做主机，一个做从机，通过串行口通信，传递数据。
主机用到的功能有：(１)、定时器T1和外部中断INT1，作用是：测脉宽，用到的IO是P3^3；P2^0作为超声波测距模块的触发功能引脚；(２)、定时器T0和PCA产生两路同频率的PWM，作用是：T0的溢出率作为PCA的计数脉冲产生50HZ的PWM控制两路舵机。
使用T0作为PCA的时钟源，可以通过改变T0的溢出率改变输出的频率。
用到的IO是P1^3和P1^4；(３)、外部中断INT0接一个按键。
(４)、串口一使用独立波特率发生器,与从机通P3^0和P3^1；(５)、并行数据接口：P0口作为6800并行总线的数据总线P2^7、P2^6和P2^5作为控制总线，分别为：EN（总使能）、R\W（读写控制）、C\D（命令数据控制）；地址总线CS接地，一直处于选通状态。
从机用到的功能：(１)、串行口一使用独立波特率发生器P3^0和P3^1与主机通讯；(２)、PCA产生一路PWM，P1^2共同控制电机速度。
(３)、定时器T0和T1作为编码器脉冲计数和测脉宽使用，测量电机的转速。
3硬件电路设计首先是单片机的最小系统如图3.1、3.2所示图3.1 单片机的最小系统P1.0/ADC0/CL KOUT21P1.1/ADC12P1.2/ADC2/ECT/RXD23P1.3/ADC3/CCP0/T XD24P1.4/ADC4/CCP1/SS 5P1.6/ADC6/MISO 7P1.5/ADC5/MOSI 6P1.7/ADC7/SCL K 8RST /P4.79P3.0/RXD 10P3.1/T XD 11P3.2/INT 012P3.3/INT 113P3.4/T 0/CLKOUT014P3.5/T 1/CLKOUT115P3.616P3.717P2.728XT AL.018XT AL.119GND20VCC 40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EX_LVD/P4.6/RST231AL E/P4.530NA/P4.429P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U2+5A_MOT OR PWM S RST T R R T A phase B phase S XTALIN S XTALOUT C4CAPC5CAPS XTALINS XTALOUTY2CRYSTALR181K+C61uF+5S4SW-PB S RST图3.2 单片机的最小系统然后是各个模块电路：3.1电源电路本系统由7.5V 可充电电池供电，由开关电源LM2596转换成5V 电压给单片机和测距模块供电。