基于视觉传感器的自主循迹智能车的设计与实现

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毕业设计基于图像传感器的自动循迹智能车

系统软件流程图
软件的开发工具和系统的调试
• 1.CodewarriorV4.7软件及其应用 • Codewarrior软件是Metrowerks公司开发的软件集成开发环境及IDE(intergrated develop inviroment)，Freescale的单片机都可以在 codewarior IDE软件下进行开发，codewarrior IDE 为软件开发提供了一系列的工具
智能车系统的分析
• 1.系统模型总体框图
• 2.系统控制电源模块分析
• 3.系统软件模块的分析
• 从该结构图中可以看出，系统的软件模块主要有： • 1. 单片机系统的初始化，包括单片机系统时钟的初始化、 ATD模块的初始化、PWM模块的初始化、增强型时钟模块的初始化，还有一些输入输出口的初始化； • 2. 图像信号的采集：通过对图像信号波形的学习，根据图像信号的特点，采集有效图像信号； • 3. 图像信号的处理：将采集到的信号存储在单片机中，通过对图像信号的分析和判断来识别路径，判断黑线中间位置，判断道路是直线还是曲线，以及通过计算判断出曲线的斜率，从而进一步的控制舵机的转角和驱动电机的转速。 • 4. 舵机转角的控制和电机转速的控制：通过控制PWM口的信号输出可以实现对舵机转角和轮速的控制
研究课题：基于图像传感器的自动循迹智能车系统设置
指导老师：学生：专业：车辆工程
智能车概述
• 智能车是一种轮式移动机器人，它能够自主进行路径识别、决策规划以选择最佳的行驶状态，智能车集中运用了自动控制、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识。随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展，智能车在工业生产和日常生活中已扮演了非常重要的角色。车辆智能化是汽车工业今后的发展趋势，也是人们对安全性、智能化要求越来越高未来汽车的发展方向。随着计算机技术和信息技术为代表的高新技术的发展，智能车辆技术的研究将会有突破性的进展。智能车辆系统的实用化是智能车辆发展的前进方向，适应性强、环境适应性好的智能车辆将是研究的重点。

(2024年)智能循迹小车设计

工作原理
通过红外、超声波等传感器感知周围环境信息，将感知数据传输给微控制器进行处理，微控制器根据预设算法控制执行器调整小车行驶状态，实现循迹功能。
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随着工业自动化的发展，智能循迹小车在生产线、仓库等场景中的应用需求不断增加。
自动化需求
教育领域需求
娱乐领域需求
智能循迹小车作为教学实验平台，在高等教育、职业教育等领域具有广泛应用前景。
高精度定位技术
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THANKS
感谢您的观看。
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模块测试
集成测试
仿真测试
实地测试
将所有模块集成在一起进行测试，验证系统整体功能是否正常。
使用仿真软件对智能循迹小车进行仿真测试，模拟实际运行环境。
在实际场地对智能循迹小车进行测试，验证其在实际环境中的性能表现。
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系统联调
将硬件和软件集成在一起进行系统联调，确保系统整体运行稳定可靠。
智能循迹小车设计
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目录
项目背景与意义系统总体设计循迹算法研究控制系统设计调试与测试项目成果展示总结与展望
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01
CHAPTER
项目背景与意义
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定义
智能循迹小车是一种基于微控制器、传感器和执行器等技术的自主导航小车，能够按照预定路径进行自动循迹。
电机类型
选用直流电机或步进电机，根据实际需求进行选择。
保护措施
加入过流保护、过热保护等电路，确保电机和驱动电路的安全运行。
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智能循迹小车设计与实现

智能循迹小车设计与实现摘要：智能循迹小车是一种能够根据预设的路径自动行驶的装置。

本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程，包括硬件设计、软件编程以及测试和优化等内容。

通过使用光电传感器和电机驱动模块，实现了小车的自动行驶功能。

实验结果表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。

关键词：智能循迹小车，光电传感器，电机驱动模块1.引言智能循迹小车是一种基于传感器和控制模块的自动驾驶装置。

它能够通过感知周围环境并根据预先设定的路径进行行驶。

智能循迹小车在工业生产、仓储管理和物流配送等领域具有广泛的应用前景。

本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。

2.硬件设计主控模块采用单片机作为核心处理器，并配备了存储器、通信接口和控制信号输出等功能。

传感器模块主要由光电传感器组成，用于感知小车当前位置和行驶方向。

执行器模块由电机驱动模块组成，用于控制小车的移动。

3.软件编程传感器数据采集模块负责读取光电传感器的输出信号，并进行信号处理和滤波。

路径规划模块通过分析传感器数据，确定小车当前位置和行驶方向，并根据预设的路径规划算法，确定下一步行驶方向。

运动控制模块通过调节电机驱动模块的输入信号，控制小车的运动。

4.测试与优化为了验证智能循迹小车的性能，我们进行了一系列的测试和优化。

首先，我们对传感器进行了校准，以确保其输出信号的准确性。

然后，我们在实际场景中对小车进行了测试，包括行驶精度、速度和稳定性等方面的测试。

根据测试结果，我们对软件进行了调优，并对硬件进行了优化，以提高智能循迹小车的性能。

5.结论本文介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。

通过使用光电传感器和电机驱动模块，我们实现了小车的自动行驶功能。

实验表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。

未来，我们将进一步改进小车的设计和算法，以提高其性能和适应性。

《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文

《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能小车作为智能交通系统的重要组成部分，在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。

自循迹智能小车控制系统作为小车的核心部分，其设计与实现对于提高小车的自主导航能力和运行效率具有重要意义。

本文将详细介绍自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程。

二、系统需求分析在系统设计之前，首先需要对自循迹智能小车控制系统的需求进行分析。

该系统需要具备以下功能：能够自主循迹、避障、路径规划以及实时反馈信息等功能。

此外，还需要考虑系统的实时性、稳定性和可靠性。

在明确了需求之后，我们才能有针对性地进行系统设计。

三、硬件设计自循迹智能小车的硬件设计主要包括传感器模块、控制模块、驱动模块和电源模块等部分。

传感器模块包括红外传感器、摄像头等，用于检测道路信息和障碍物信息；控制模块采用高性能的微控制器，负责处理传感器信息并发出控制指令；驱动模块根据控制指令驱动小车前进、后退、左转或右转；电源模块为整个系统提供稳定的电源。

四、软件设计软件设计是自循迹智能小车控制系统的核心部分，主要包括算法设计和程序编写。

算法设计包括循迹算法、避障算法和路径规划算法等。

循迹算法通过分析道路信息，使小车沿着预定路线行驶；避障算法通过分析障碍物信息，使小车能够及时避开障碍物；路径规划算法根据实时道路信息和障碍物信息，为小车规划出最优路径。

程序编写采用C语言或Python等编程语言，实现算法的逻辑控制和数据交互。

五、系统实现在硬件和软件设计完成后，开始进行系统的实现。

首先，将传感器模块与微控制器连接，实现传感器信息的采集与传输；其次，编写程序实现算法的逻辑控制和数据交互；最后，对驱动模块进行控制，使小车按照预定路线行驶。

在实现过程中，需要注意系统的实时性、稳定性和可靠性。

六、实验与测试为了验证自循迹智能小车控制系统的性能，我们进行了实验与测试。

首先，在室内和室外环境下进行循迹实验，测试小车是否能够准确沿着预定路线行驶；其次，进行避障实验，测试小车是否能够及时避开障碍物；最后，进行路径规划实验，测试小车是否能够根据实时道路信息和障碍物信息规划出最优路径。

基于光电传感器自动循迹的智能车系统设计

第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来，机器人的开展已经普及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。

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。

人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。

随着科学技术的开展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。

视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当兴旺，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些构造化环境简单的目标。

视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。

但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。

机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。

避障控制系统是基于自动导引小车〔AVG—auto-guide vehicle〕系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。

使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。

该智能小车可以作为机器人的典型代表。

它可以分为三大组成局部：传感器检测局部、执行局部、CPU。

机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。

可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。

基于上述要求，传感检测局部考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。

智能小车的执行局部，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。

单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现准确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以准确调速，但单片机型号的选择余地较大。

基于视觉的智能寻迹车设计与实现

图2 传感器模块原理
3 3. 1 试
软件设计主程序设计采用 C 语言在 ICC- AVR 开发环境下进行编程调
[ 5, 6]
。主程序流程图如图 5 所示。
图 3 转向电机驱动及分级转向电路
2. 4
分级转向模块为了实现在不同的转弯半径处实现不同角度的精
确转向, 设计了分级转向电路, 如图 3 所示。车模舵机中可变电阻阻值为 1 8~ 4 2 k , 1 接单片机 A/ D 管脚。电压 V 为片内稳定基准电压, 且可以看出: V V ! V1 ! 3 + 4. 2 3 + 1. 8 以 1 号传感器为例, 说明分级转向角度计算。传感器模块安装如图 4 所示, 所有尺寸经过前期设计计算, D 点为前轮舵机可调电阻转向中心, A 点为小车转向中心。当 1 号传感器检测到黑线时, 前轮转向角度以及与前轮转向角度对应的前轮舵机中可变电阻转向角度计算为:
Design and Realization of Intelligent Tracing Vehicle Based on the Vision
BI W eiwei1 , ZH A NG Xuefeng2 , CH A I Rui2
( 1. Shando ng T ransport Vocat ional Co llege, Weifang, 261206, C hina; 2. Auto mo bile Inst it ut e, C hang an University, Xi an, 710064, C hina)
能够不需要外围晶振和复位电路而独立工作 , 非常适合智能寻迹车模的要求[ 2, 3] 。控制器模块安装在广东奥迪玩具实业有限公司生产的雷速登 1 车模上。 2. 2 24 比赛级遥控

《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文

《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能化技术逐渐深入到各个领域，其中，自循迹智能小车作为智能控制技术的重要应用之一，在物流、安防、科研等领域有着广泛的应用前景。

本文将详细介绍自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计、实验结果及未来展望等方面。

二、系统架构设计自循迹智能小车控制系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块三部分组成。

传感器模块负责获取环境信息，控制模块负责处理传感器信息并发出控制指令，执行模块则根据控制指令驱动小车运动。

系统架构设计应遵循模块化、可扩展、可维护的原则，以便于后续的升级和维护。

三、硬件设计1. 传感器模块设计传感器模块包括超声波测距传感器、红外线避障传感器、摄像头等。

其中，超声波测距传感器用于测量小车与障碍物之间的距离，红外线避障传感器用于检测前方是否有障碍物，摄像头则用于获取环境图像信息。

这些传感器通过数据线与控制模块相连，实现信息的实时传输。

2. 控制模块设计控制模块是整个系统的核心，采用微控制器作为主控芯片，通过编程实现控制算法。

微控制器应具备高性能、低功耗、易于编程等特点。

此外，控制模块还应包括电源管理模块、通信模块等，以实现电源管理和与其他设备的数据交互。

3. 执行模块设计执行模块主要包括电机和驱动电路。

电机采用直流电机或步进电机，驱动电路则负责将控制模块发出的控制指令转换为电机的运动指令。

执行模块应具备高效率、低噪音、长寿命等特点。

四、软件设计1. 控制系统软件设计控制系统软件主要包括主控程序和各传感器驱动程序。

主控程序负责实现自循迹算法、避障算法等核心控制逻辑，传感器驱动程序则负责获取传感器信息并传输给主控程序。

软件设计应遵循代码可读性、可维护性、可扩展性等原则，以便于后续的升级和维护。

2. 算法设计自循迹算法是本系统的关键技术之一，通过图像处理和路径规划等技术实现小车的循迹功能。

避障算法则用于检测前方障碍物并规划避障路径，保证小车的安全行驶。

循迹智能车的设计与制作实验报告

电子技术选修课姓名：学号：专业：题目：循迹智能车的设计与制作实验报告设计地点：设计日期：成绩：指导老师：2015年4月10日一、硬件组装：1、车模套件1万向轮2车底板3驱动轮4主控板5传感器2、车模组装车模组装一：万向轮的安装车模组装二：驱动轮安装1上长脚螺丝2上专用紧固件3固定轮子4固定到小车底盘上（提前焊接电机连接线）二、硬件电路设计与制作1硬件构成原理图2硬件组成1检测单元控制器利用安装于车体前方的循迹传感器实时检测小车的位置，根据小车所处的位置及时调整小车的运行速度和方向，使得小车能够始终沿着引导线运行。

红外对管光电传感器，采用软件编程实现数字化编码。

红外对管：检测原理：当发射管发出的光线照射在赛道的不同位置时，接收管的状态发生较大变化，通过相应的处理电路就可以获得此时的状态值，进行路径的判断。

贴近白色赛道，传感器输出电压达到最大值：约4.7V；远离白色赛道，传感器输出电压达到最小值：约0.2V；贴近黑色赛道，传感器输出电压：约为0.7V。

为保证循迹智能汽车能够按照赛道引导线运行，一般需要多个传感器同时检测赛道。

理论上讲，所用的传感器越多，对赛道的检测则越精确，控制越灵活，但是，当传感器数量增多时，占用的单片机管脚增多，处理电路也增多，消耗的电量也越多。

因此，从实际应用的角度考虑，需合理选择传感器的数量。

另外，传感器的不同排列方式也会对赛道的检测有不同的作用。

循迹传感器采用的是灰度传感器，当传感器位于不同的位置（黑色引导线、白板）时，输出电压值不同，控制器通过对循迹传感器电压值的采样，获取道路信息。

2电机驱动智能汽车由直流电机提供动力，电机由车载直流电源供电，小车在运行过程中需要根据赛道设定合适的速度，即需要对电机速度进行控制。

因此，一般需要通过电机驱动电路向电机提供可以调节输出电压的电源，以控制小车的速度。

使用L298N电机驱动芯片：L298N硬件电路原理图L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。

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・
３・４
工业仪表与自动化装置
２１第６期００年
基于视觉传感器的
自主循迹智能车的设计与实现
王建张晓炜，，杨锦，昝鑫，刘小勇。
（．１中国科学技术大学自动化系，合肥２０２；．３０７２西安交通大学ａ人工智能与机器人研究所；．ｂ金禾经济研究中心；．电子与信息＿程学院，安７０４）．ｃＴ－西１０９
（．ＤｐｒｅｔｆＡｔｍｔｎｎｖ￣ＵｏＳｉｃｎｅｎｌｙｏＣｉａ，ｅｉ３０７ｈｎ；１ｅａｔｎｕｏａｉ，ＵｉｉｆｃｎｅｄＴｃｏｇｆｈｎＨｆ０２，Ｃｉａｍｏｏｅｅａｈｏｅ２
２．ｎｔｕｅＡｔｃｌｎｌｇａｅａｄＲｂｔ；．ｉｈｅｔｆｒｃｎｍｃＲｓｒａＩｓｔｒｉｔｌｅｃｎｏｌｅｉｆｆｉｓｎｒＥｅｈ；
０引言
该文的背景是第四届全国大学生 “ 飞思卡尔 ”
和调试提供了方便；Ｄ卡在线存储则可以有效提高Ｓ调试效率。该小车在第四屑智能车大赛上获得一等奖，平均速度达３３ｍｓ证明了其方案可行，后．／，对来者有一定的借鉴意义。
ＣＳｈｏｏｌｔｎｎｎｏｍｔｎＥｇｎｅｉＸｎＪｏｎｎｖｒｔ，ｉｒ７０４Ｃｉａ．ｃｏｌｆＥｅｒｉａｄＩｒａｉｎｉｅｒｇ，ｉｉｔｇＵｉｓｙＸｔ１０９，ｈｎ）ｃｏｃｆｏｎａａｏｅｉａ
摘要：介绍了一种基于视觉传感器的智能车控制系统。首先对系统硬件设计方案进行介绍，然
后介绍了其软件设计，包括图像预处理、变校正以及小车控制策略，畸分为巡线控制和路径规划，其中巡线控制使用最优曲率算法，最后介绍了基于ＳＤ卡的调试手段。实验结果表明，小车能在白该
Ｄｅｉｎａｍｐｌｍｅｔｔｏｆａｓｌ－ｒｃｉｇｓａｔｃｒｂｓｄｏｉｕａｅｓｒｓｇｎｄｉｅｎａｉｎｏｅｆｔａｋｎｍｒａａｅｎｖｓｌｓｎｏ
ＷＡＮＧＪａ，ＺｉｎＨＡＮＧＸｉｏｉ，ＹＡＮＪｎ，Ｚｎ，ＩｉｏｏｇａｗｅＧｉＡＮＸｉＬＵＸａｙｎ
底黑线的跑道上稳定快速地行驶，均速可达３３ｍｓ其．／。
关键词：智能车；觉传感器；变校正；视畸巡线控制；路径规划
中图分类号：Ｐ７Ｔ２３文献标志码：Ａ文章编号：０００８（０００ — ０４０１０ — ６２２１）６０３ — ４