智能小车课件
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循迹避障智能小车设计ppt课件
2023最新整理收集 do something
基于单片机的智能小车设计
指导老师： 班级：
制作：
1
智能小车介绍
❖ 智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的 小型化机器人, 它具 有制作成本低廉,电路结构简单, 程序调试方便等优点.由于具有很强的趣味性,智能 小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱.
17
连接剩余排线
将所有vcc高电平连一排 所有Gnd低电平连一排
18
固定完成
19
软件部分
避障程序 .docx
避障.mp4
避障程序
20
循迹程序框图
循迹程序 .docx
循迹.mp4
21
❖
感 谢 阅
读感 谢 阅
读
3
硬件部分
4
智能小车结构
5
传感器
电 位 器
6
红外传感器
❖ 当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射 回来被接 收管接收，经过比较器电路处理之后，绿 色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号 （一个低电平信号0），可通过电位器旋钮调节检 测距离，有效距离范围 2～30cm，工作电压为 3.3V-5V。
❖ 顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器 ，检测距离减少。
7
灰度传感器
❖ 灰度传感器是模拟传感器，灰度传感器利用光敏电 阻对不同颜色的检测面对光的反射程序不同，其阻 值变化在的原理进行颜色深浅检测。灰度传感器有 一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上 。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照 射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检 测此光线的强度并将其转换为小车可以识别的信号 。
电机驱动
供电线
基于单片机的智能小车设计
指导老师： 班级：
制作：
1
智能小车介绍
❖ 智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的 小型化机器人, 它具 有制作成本低廉,电路结构简单, 程序调试方便等优点.由于具有很强的趣味性,智能 小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱.
17
连接剩余排线
将所有vcc高电平连一排 所有Gnd低电平连一排
18
固定完成
19
软件部分
避障程序 .docx
避障.mp4
避障程序
20
循迹程序框图
循迹程序 .docx
循迹.mp4
21
❖
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读
3
硬件部分
4
智能小车结构
5
传感器
电 位 器
6
红外传感器
❖ 当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射 回来被接 收管接收，经过比较器电路处理之后，绿 色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号 （一个低电平信号0），可通过电位器旋钮调节检 测距离，有效距离范围 2～30cm，工作电压为 3.3V-5V。
❖ 顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器 ，检测距离减少。
7
灰度传感器
❖ 灰度传感器是模拟传感器，灰度传感器利用光敏电 阻对不同颜色的检测面对光的反射程序不同，其阻 值变化在的原理进行颜色深浅检测。灰度传感器有 一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上 。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照 射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检 测此光线的强度并将其转换为小车可以识别的信号 。
电机驱动
供电线
智能小车控制PPT课件
• 提示：此模块不宜带电 连接，若要带电连接，则 先让模块的GND端先连接， 否则会影响模块的正常工 作。
第13页/共29页
超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
第14页/共29页
设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
第1页/共29页
设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
第5页/共29页
电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
第15页/共29页
小车控制方式
• 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。
第13页/共29页
超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
第14页/共29页
设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
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设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
第5页/共29页
电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
第15页/共29页
小车控制方式
• 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。
基于单片机智能小车ppt课件
本次设计的智能小车是沿黑线行驶的，由于黑纸和白色纸质地板对光线的 反射系数不同，因此可以通过反射光的强弱来使小车沿着黑线行驶。其具体工 作过程如下：小车沿白色纸质地板行驶，安装在小车下的红外发光二极管发射 红外线信号，遇到白线时，红外线会被反射回来，被光敏三极管吸收，光敏三 极管将会被导通，比较器输出低电平；遇到黑线时，红外线信号被黑色吸收， 不会反射回来光敏三极管处于截止状态，比较器输出高电平。将检测到的信号 送到单片机I/O口，当I/O口检测到高电平的信号时，表明红外线信号被黑色吸 收，小车正在沿黑线行驶，没有偏离轨道；当I/O口检测到低电平的信号时，表 明红外线被反射回来，被光敏三极管吸收，小车检测到了白色，已偏离了轨迹 ，需要调用循迹子程序来纠正轨迹。左边检测到白色时小车右转、右边检测到 白色时小车左转、两边都检测到白色时小车会自动停车、两边都检测不到白线 时，表明小车正在沿着预定轨迹行驶，没有偏离轨迹。 智能小车的避障也是通过这一原理实现的，不同的是避障电路安装位置不 同，避障电路安装在小车的车头，当有障碍物时红外线会被反射回来，比较器 输出低电平，无障碍物时，无红外线反射回来，比较器输出低电平，左边检测 到障碍物时小车右转、右边检测到障碍物时小车左转、两边都检测到障碍物时 小车会自动停车、两边都检测不到障碍物时，小车会按原定路线继续向前行驶。 这里就不再做详细的介绍了。
如上图所示，为HS1838的接受到的红外码。在没有信号输入 时，HS1838输出高电平，有信号输入时，接收到红外码时首先输 出9ms的低电平，再输出4.5ms的引导码，接着输出数据。数据0 是0.56ms的低电平和0.56ms的高电平，数据1是0.56ms的低电平 和1.68ms的高电平。可见0和1的区别在于高电平持续时间的长短 不同，根据这个区别我们就可以见别出0和1了。但是在解码之前 需要判断引导码，如果引导码不正确就不解码，所谓判断引导码， 就是看看是否有9ms的低电平和4.5ms的高电平。
《智能小车概述》PPT课件
4thcsusmartcarcompetitiongecanranvideocmos北京科技大学第五届特等物理电磁尤为突出涉及领域学做智能车总体介绍?汽车动态分析?车速控制系统?方向控制系统?赛道检测系统?电子控制系统?策略规划系统?行为决策系统?路况记忆系统?数据传输系统mcumc9s12xs128dsc组委会规定比赛主控芯片为mc9s12xs128dscdigitalsignalcontroller单片机类似于cpu及大家所熟悉的冯诺依曼体系包括接受数据储存数据处理数据发送数据最重要51单片机avr单片机或dsp51单片机avr单片机或dsp均为大众组比赛认可的主控芯片类型51单片机适宜用于入门便宜功能也很不错备注学习单片机注意的模块5内部存储器学习c51请注意建议看郭天祥的网上视频自己尝试模块的使用与制作切勿心急增强动手能力其他模块电源模块s12供电5vdsc供电33v舵机48v6v电机72v光电传感器33v数字摄像头5v模拟摄像头12v光电码盘测速5v舵机模块赛车中控制前轮转向
•
三、CPU/MCU接口技术：外围的与程序接口例如：IIC总线、SPI总线……
•
四、PCB制板技术： 基本的2层板与4层板的制作，EMI和EDS的干扰避免
•
五、VHDL与Verilog HDL等给予硬件的软件设计
3） 智能车对于硬件的要求：
一、熟悉2层电路板的绘制：Protel、 Altium Designer 并合理布局（EMI） 二、数字电路与模拟电路的处理
• 解剖智能车 1) Laser 2) CCD/CMOS 3) electromagnetism
• 学做智能车
总体介绍
•汽车动态分析 •车速控制系统 •方向控制系统 •赛道检测系统 •电子控制系统 •策略规划系统 •行为决策系统 •路况记忆系统 •数据传输系统
•
三、CPU/MCU接口技术：外围的与程序接口例如：IIC总线、SPI总线……
•
四、PCB制板技术： 基本的2层板与4层板的制作，EMI和EDS的干扰避免
•
五、VHDL与Verilog HDL等给予硬件的软件设计
3） 智能车对于硬件的要求：
一、熟悉2层电路板的绘制：Protel、 Altium Designer 并合理布局（EMI） 二、数字电路与模拟电路的处理
• 解剖智能车 1) Laser 2) CCD/CMOS 3) electromagnetism
• 学做智能车
总体介绍
•汽车动态分析 •车速控制系统 •方向控制系统 •赛道检测系统 •电子控制系统 •策略规划系统 •行为决策系统 •路况记忆系统 •数据传输系统
智能循迹碰撞小车ppt
避障智能小车创新训练
3.2 电机驱动
电机驱动电路图
避障智能小车创新训练
3.3 电源模块
12V电源转5V电源电路原理图
避障智能小车创新训练
3.3传感器
3.3.1 红外线反射型传 感器
用于机器人避障，可以手动调节测距的 范围，红外线的工作原理是，当电源接通 后，红外线传感器就开始工作，机器人距 离障碍物达到所设定的范围时，传感器接 收到反射回来的红外线达到一定程度后， 传感器内部通过三极管放大作用，输出低 电平，我们可以利用CPU判断后，执行相 应的程序，达到绕开障碍物的目的。
转弯。
避障智能小车创新训练
• 五 实验与调试
前方没有障碍物，智能小车正常直行
前方有障碍物，智能车先向后退，然后向右拐弯 左边有障碍物，智能车先向后退，然后向右拐弯
右边有障碍物，智能车先向后退，然后向左拐弯
当一侧温度升高时，小车会向温度高的一侧转弯 前方有坍塌或悬崖，智能小车先向后退，然后向没有坍塌或悬崖方向转弯
序烧写测试综合软件。它可以通过普 通的串口（COM）烧写单片机的程序。
软件运行稳定
避障智能小车创新训练
智能车实现功能：
在小车前进过程中，正常情况下小车直行。红外传感器主要负责 探测前方是否有障碍，而两侧的碰撞传感器主要负责探测两侧受否 有障碍。如果遇到障碍，小车就会向右旋转，避开有障碍的路线， 超声波传感器主要是避免小车从边缘掉下，有避崖功能。火焰传感 器主要是感知温度，如果一侧温度升高，小车就会向温度高的一侧
避障智能小车创新训练
3.3.2 碰撞传感器
本实验所使用的碰撞传感器的原理是正 常状态下输出高电平;当触碰触头时,输出低 电平。当碰撞时，小车通过控制舵机来实现 左转、右转、前进和后退来寻找正确的线路。 在该方案中，碰撞传感器只作为一个辅助传 感器，在红外传感器的探测死角起作用，用 来辅助转弯。
智能循迹小车ppt文档全文预览
REPORTING
THANKS
感谢观看
别和跟踪。
优化控制算法
采用PID控制、模糊控制等算法， 提高小车行驶的稳定性和准确性。
完善硬件设计
优化电路设计、电机驱动、电源 管理等硬件模块，提升小车性能。
拓展应用场景
将智能循迹小车应用于仓储物流、 智能家居等领域，验证其实用性
和可靠性。
未来研究方向探讨
多传感器融合技术
研究如何将多种传感器信息进行融合， 提高小车的环境感知能力和适应性。
调试技巧和优化策略
调试技巧
在调试过程中，可以采用分模块调试的方法，逐个验证每个模块的功能是否正常；同时，可以利用串口通信等手 段，实时输出调试信息，帮助定位问题。
优化策略
针对循迹算法的优化，可以采用动态阈值调整的方法，提高轨迹检测的准确性；针对电机控制的优化，可以采用 PID控制算法，提高小车的行驶稳定性和速度控制精度。此外，还可以通过硬件升级、算法改进等手段，进一步 提高智能循迹小车的性能。
深度学习技术应用
探索深度学习在智能循迹小车中的应 用，如通过神经网络实现更复杂的路 径规划和决策。
多车协同控制技术
研究多辆智能循迹小车之间的协同控 制策略，实现更高效、灵活的群体协 作。
智能化与自主化
进一步提升小车的智能化水平，如实 现自主导航、避障、路径规划等功能， 使其更加适应复杂环境。
2023
2023
REPORTING
智能循迹小车ppt文档 全文预览
2023
目录
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件设计 • 软件编程与算法实现 • 性能测试与结果分析 • 挑战与解决方案探讨 • 总结与展望
2023
PART 01
06440_基于单片机智能小车ppt课件
感谢观看
2024/1/28
27
2024/1/28
20
测试方法、指标评价体系建立
功能测试
对智能小车的各项功能进行测试，如前 进、后退、左转、右转、停止等，确保
各项功能正常实现。
稳定性测试
2024/1/28
在不同环境下对智能小车进行测试， 如不同路面、不同光照条件等，评估
其稳定性和适应性。
性能测试
测试智能小车的速度、加速度、转向 灵敏度等性能指标，评估其运动性能 。
允许外部事件打断CPU的 正常执行流程，转去执行 中断服务程序。
2024/1/28
8
常见单片机类型及特点
8051系列
经典的单片机系列，具有简单 的结构和丰富的外设接口，适
合初学者使用。
2024/1/28
AVR系列
高性能、低功耗的单片机，具 有快速的执行速度和丰富的外 设接口，适用于高端应用。
PIC系列
19
调试过程中常见问题解决方法
电源问题
电机驱动问题
检查电源连接是否正确，电池电量是否充 足，以及电源管理模块是否正常工作。
检查电机驱动模块的连接和配置，确保电 机能够正常转动且速度可调。
传感器问题
通信问题
检查传感器的连接和配置，确保传感器能 够正确感知环境信息并传递给单片机。
检查通信模块的连接和配置，确保单片机能 够与其他设备或计算机进行正常通信。
基于单片机智能小车 ppt课件
2024/1/28
1
目录
• 智能小车概述 • 单片机原理及选型 • 智能小车硬件设计 • 软件编程与算法实现 • 调试、测试与优化策略 • 总结与展望
2024/1/28
2
2024/1/28
2024/1/28
27
2024/1/28
20
测试方法、指标评价体系建立
功能测试
对智能小车的各项功能进行测试，如前 进、后退、左转、右转、停止等，确保
各项功能正常实现。
稳定性测试
2024/1/28
在不同环境下对智能小车进行测试， 如不同路面、不同光照条件等，评估
其稳定性和适应性。
性能测试
测试智能小车的速度、加速度、转向 灵敏度等性能指标，评估其运动性能 。
允许外部事件打断CPU的 正常执行流程，转去执行 中断服务程序。
2024/1/28
8
常见单片机类型及特点
8051系列
经典的单片机系列，具有简单 的结构和丰富的外设接口，适
合初学者使用。
2024/1/28
AVR系列
高性能、低功耗的单片机，具 有快速的执行速度和丰富的外 设接口，适用于高端应用。
PIC系列
19
调试过程中常见问题解决方法
电源问题
电机驱动问题
检查电源连接是否正确，电池电量是否充 足，以及电源管理模块是否正常工作。
检查电机驱动模块的连接和配置，确保电 机能够正常转动且速度可调。
传感器问题
通信问题
检查传感器的连接和配置，确保传感器能 够正确感知环境信息并传递给单片机。
检查通信模块的连接和配置，确保单片机能 够与其他设备或计算机进行正常通信。
基于单片机智能小车 ppt课件
2024/1/28
1
目录
• 智能小车概述 • 单片机原理及选型 • 智能小车硬件设计 • 软件编程与算法实现 • 调试、测试与优化策略 • 总结与展望
2024/1/28
2
2024/1/28
2024版智能小车控制PPT课件
作用原理
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
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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除此之外，设计中还要给智能小车装上速度显示设备，此处
设计是目前所有智能小车上所没有的。 4
三、创新点
目前市面上有很多类似的产品，但 是却仅是单一的遥控。此设计可以通 过下载到单片机的程序来控制车的运 行，根据需求来改变程序，而不用再
次从新购买硬件系统。此设计具有很
好的经济效益。 再者就是，以前的遥控车不具有速度显示设
备，此设计中还给加上速度显示设备。
5
四、用途及实用价值
遥控车，由于是通过无线电来控制
它的运行，这样我们就可以利用它来代 替人类来进行一些危险的操作，也可以让它带着我们 的探险设备或者是实验仪器去某些人类不方便到达的 地方，减少人员的伤亡等。
再者，该设计还可以作为小孩子的玩具；最后由于
设计的遥控车上的器件都是可拆卸的，因此也可以方便的 更换损坏的器件，减小经济成本，最还有就是也可以供有 兴趣的小孩学习一些成长过程中的知识。 6
1
一、项目背景
随着经济的快速发展，科技的突飞 猛进，机器人已经成为我们日常谈论的 话题，而机器人的基本要素则是“用电 路控制的机械”。本设计贴近实际，从 基础做起，制作一个能够按人们的意愿 行驶的小车。 智能小车，也称为轮式机器人，是一种以汽车电 子为背景，涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、 电器、计算机、机械等学科的科技创意ห้องสมุดไป่ตู้制作。主要 由单片机、驱动电路和步进电机等几部分组成，通过 遥控器来控小车的运动。例如，向前、后、左、右的 运动。 2
3
3、智能小车的心脏
智能小车的心脏就是遥控车的动力部
分，由电机来完成。设计中用两个电机来 控制，一个为前进提供动力，一个为转向 提供动力。电机采用步进电机，它具有易 于控制、调速，性能稳定等优点。 4、智能小车的装饰
智能小车的装饰相当于人类的衣服，此处就是给遥控车
加上各种指示灯，如转向灯、停车灯、倒车灯等。
二、设计思路
1、智能小车的大脑 智能小车的大脑，相当于人类的大脑，
是智能小车的主要控制部分，设计中
用单片机完成，单片机能够满足设计中一般的控制要 求，控制功能强大，操作简单。 2、智能小车的灵魂 智能小车的灵魂————遥控，遥控有红外的，也有 无线电的。考虑后我们决定用传播距离远且抗干扰能力强
的无线电遥控。
7