智能小车-电机使用
智能小车系统说明书
智能小车系统说明书作品简介：设计灵感来源：机动车交通事故的频发，一直是困扰整个人类的问题。
特别在如大雾等天气状况不好的情况下，驾驶员的感官受到一定的影响，致使交通事故的增多。
我们的作品以降低机动车的交通事故为主要目的，运用简单的单片机技术控制电动小车的速度，以来模拟机动车的运行状况，达到小车智能检测前方车辆，能够进行测量出与前方车辆的距离和相对速度，并能够达到智能刹车的目的。
作品名为智能小车系统，采用直流电动机带动小车前进，传动装置用齿轮。
电动机的速度可由单片机输出PWM来实现。
小车刹车时用单片机控制电动机，使其停止运转。
利用霍尔元件装置，测定小车的自身车速。
采用步进电机来控制小车转弯，并于小车的前端安装多个红外或超声波的发射接收装置，将接收到的数据通过单片机软件的处理，达到显示出前方车辆方位的目的。
使用液晶显示车速和障碍物于前方的距离。
硬件说明：此作品主要分单片机处理系统，直流电机驱动模块，步进电机驱动模块，红外发射接收蔽障模块，霍尔元件测速模块，超声波测速测距模块，液晶显示模块等；其核心处理器采用廉价易得的AT89S52单片机，直流电机也很便宜，车身为木板自制而成，车轮采用瓶盖，材料简单易得；所以此车成本低，易推广使用。
但其软件控制部分的稳定性较高。
步进电机使用5V4相的电机，其驱动板使用2003，输出稳定。
红外处理采用直径为3毫米的发射和接受对管，发射采用改变发射脉冲占空比来增大发射功率，主要使用的是NE555集成芯片，接收管接收到信号后输出到LM324运放进行电压放大，以便单片机引脚识别。
液晶采用1602型经济实惠。
部分电路图见附件；软件说明：此次软件主要采用单片机识别的C语言编写而成，仍然采用分模块来实现，实现不同步骤的紧密结合，连贯有序。
具体见后面附件。
小车运作状况：在遇到障碍物时，距离其50厘米时开始减速，当距离其20至40厘米时，进一步减速，此时都是超声波模块工作，但极近距离时，红外模块开始工作，当左红外接收管遇障碍物时小车右转一定角度，并后退一定距离，之后继续前进，并还原所转角度；当右红外接收管遇障碍物时小车左转一定角度，并后退一定距离，之后继续前进，并还原所转角度；当左右都遇障碍物时，小车后退一定距离后，转弯，继续前进。
工程训练智能小车方案
工程训练智能小车方案摘要本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
本方案以Arduino为控制器，搭建了一套完整的硬件和软件系统，实现了智能小车的自动避障、跟随和遥控等功能。
在此基础上，通过实验和分析，验证了方案的可行性和稳定性。
本方案能够有效提高工程训练中学生的实践能力和动手能力，为智能车领域的研究和应用提供了一种有效的技术方案。
关键词：智能小车；Arduino；避障；跟随；遥控一、场景与背景随着科技的飞速发展，智能车已经成为了当今世界的热点话题之一。
智能车广泛应用于物流、仓储、餐饮、医疗等领域，市场前景广阔，而对于各类工程领域的专业学生来说，对智能车的研发也是一项很好的训练。
在学习和研究智能车的过程中，不仅能够提高学生的动手能力和创新能力，更能够提高学生的工程实践能力，是一项相当重要的训练。
因此，本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
二、硬件设计2.1 硬件平台本方案的硬件设计采用Arduino作为控制器，利用Arduino UNO开发板为智能小车提供主控制功能。
Arduino是一种便捷灵活、易学易用的开源电子原型平台，能够快速开发原型，从软件到硬件。
我们选择使用Arduino作为控制器，主要有以下几点考虑：（1） Arduino开发板简单易用，适合初学者使用；（2） Arduino开发板有丰富的资源和资料，方便学生学习和参考；（3） Arduino开发板采用开源平台，软硬件皆可修改，便于扩展。
2.2 传感器智能小车的传感器是实现自动避障和跟随功能的重要组成部分。
本方案中，我们采用了超声波传感器和红外传感器。
（1）超声波传感器。
超声波传感器能够利用超声波的反射来测量物体与传感器之间的距离，非常适合用来实现小车的避障功能。
我们在小车前方安装了一个超声波传感器，用来检测前方障碍物的距离，并根据测量结果控制小车的行驶。
（2）红外传感器。
红外传感器能够利用红外线的反射来检测周围的物体，适合用来实现小车的跟随功能。
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。
智能车电机驱动模块使用详解(1)
智能车电机驱动模块使用详解智能车的驱动系统一般由控制器、电机驱动模块及电机三个主要部分组成。
智能车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩‐转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
控制器采用飞思卡尔16位单片机PWM功能完成，智能车电机一般每一届都有主委会提供，而且型号指定，参数固定。
一般提供的为直流电机。
其控制简单、性能出众、供电方便。
直流电机驱动模块一般使用H型全桥式电路实现电机驱动功能。
H桥驱动工作原理H 桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下。
从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。
4个开关所在位置就称为“桥臂”。
从电路中不难看出，假设开关 QA、QD接通，电机为正向转动，则开关QB、QC接通时，直流电机将反向转动。
从而实现了电机的正反向驱动。
电流的大小，决定了电机的转速，通过PWM的占空比（电流通断比）来决定电流的大小，从而间接控制了电机的转速。
H桥驱动选型分析H 桥驱动的主要性能包括：1、效率，驱动效率高就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量。
具体到H桥上，也就是四个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。
2、安全性，不能同一侧的桥臂同时导通；3、电压，电压是指能够承受的驱动电压；4、电流，电压是指能够通过的驱动电流。
根据H桥驱动的主要特性分析，安全性主要由控制部分决定。
在智能车设计中，电机是固定型号的（一般组委会会提供车模和电机），所以所需的电流和电压时有限的，所以H桥驱动的选型会重点关注H桥驱动的效率，即关注MOS管的压降上。
因此我们选择H桥驱动遵循以下原则：(1)由于驱动电路是功率输出，要求开关管输出功率较大；(2)开关管的开通和关断时间应尽可能小；(3)小车使用的电源电压不高，因此开关管的饱和压降应该尽量低。
智能循迹
动作设计：在一块白色的平面上有一条弯曲的黑色轨道， 小车沿着轨道前进，行驶过程中不停的纠正前进的方向。 动作分析：智能小车采用前轮驱动，前轮左、右两边各 用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速从而达到转向的 目的。将两个红外线传感器分别装在车头部下方，当车的左 边的传感器检测到黑线的边界时，主控芯片控制左轮电机停 转，车向左修正；当车的右边传感器检测到黑线边界时，主 控芯片控制右轮电机停转，车向右修正。黑线在车体的中间， 传感器一直在白色区域上不停地检测，当偏离黑线时就开始 修正，从而使小车沿着黑色的轨道行走。
智能循迹流程图
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制作流程图，使用两个电机，让小车走一个圆 形，并以“走圆形”为名保存到桌面。 制作流程图，使用两个电机，让小车走一个S 形，并以“走S形”为名保存到桌面。 制作流程图，分别编辑1、3号挂载点为“反射 红外（向下），使用两个传感器和两个电机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 让小车在“黑色轨道1”和”黑色轨道2“中沿 黑色轨道运行。完成后以“循迹小车”为名保 存到桌面。
电动智能小车(完整论文)
摘要89s52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用89s52单片机来实现课程设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用89s52单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，慢速行驶，以及自动停车.整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词89s52单片机超声波传感器电动小车目录第一章前言 (1)第二章方案设计与论证 (2)一直流调速系统 .................................... 错误！未定义书签。
二检测系统 (2)三显示电路 ........................................ 错误！未定义书签。
四系统原理图 (2)第三章硬件设计 (3)一 80C51单片机硬件结构............................ 错误！未定义书签。
二最小应用系统设计 (3)三 111前向通道设计................................ 错误！未定义书签。
四 111后向通道设计................................ 错误！未定义书签。
五 111显示电路设计................................ 错误！未定义书签。
第四章软件设计 .. (7)一主程序设计 (7)二333 显示子程序设计.............................. 错误！未定义书签。
三避障子程序设计 (11)四软件抗干扰技术 (11)五 333“看门狗”技术 .............................. 错误！未定义书签。
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
2024版智能小车控制PPT课件
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
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L298N模块介绍
L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，与L293D的差别是其输出电流增大，功率增强。
其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，(二相、三相、四相)步进电机，伺服电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。
当驱动直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。
本模块具有体积小，控制方便的特点。
采用此模块定会使您的电机控制自如，可以应对需要大功率直流电机的题目。
直流电机使用说明：
板上的EN1与EN2为高电平时有效，只有当EN1与EN2为高电平时，电机才旋转，否则电机不转，这里的电平指的是TTL电平。
EN1为IN1和IN2的使能端，EN2为IN3和IN4的使能端。
当EN1=1，IN1=1 INT2=0时电机1正转，EN1=1，IN1=0 IN2=1电机1反转。
同理，当EN2=1，IN3=1 IN4=0电机2正转，EN2=1，IN3=0 IN4=1电机2反转。
A-、B-接电机1，C-、D-接电机2。
步进电机使用说明：
板上的EN1与EN2为高电平时有效，这里的电平指的是TTL电平。
EN1为IN1和IN2的使能端，EN2为IN3和IN4的使能端。
步进电机控制逻辑如下所示，其中A-、B-、C-、D-为步进电机的四个线圈，（以四相步进电机为例）。
L298N是SGS公司的产品，内部包含二个H桥的高电压大电流桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46伏、2安培以下的电机，工作温度范围从－25度到130度。
其内部的一个H桥原理图如图1所示。
EnA是控制使能端，控制OUTl和OUT2之间电机的停转， IN1、IN2脚接入控制电平，控制OUTl和OUT2之间电机的转向。
当使能端EnA有效，IN1为低电平IN2为高电平时，三极管2，3导通，1，4截止，电机反转。
当IN1和IN2电平相同时，电机停转。
表1是其使能引脚，输入引脚和输出引脚之间的逻辑关系。
图1. H桥原理图
表1.电机运行逻辑关系
另一个H桥的工作原理同上。
由EnB控制OUT3和OUT4之间电机的停转，根据IN3、IN4脚的输入电平情况控制OUT3和OUT4之间电机的转向。
L298N芯片介绍
L298N可接受标准TTL逻辑电平信号V SS，V SS可接4．5～7 V电压。
4脚V S接电源电压，V S电压范围V IH为＋2．5～46 V。
输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。
5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
E nA，E nB接控制使能端，控制电机的停转。
表1是L298N功能逻辑图。
In3，In4的逻辑图与表1相同。
由表1可知E nA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当E nA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。
同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。
采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。
用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良
对于直流电机用分立元件构成驱动电路。
由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。
但是这种电路工作性能不够稳定。