基于单片机的智能避障寻路机器人系统设计
基于单片机控制的机器人避障系统的设计
基于单片机控制的机器人避障系统的设计机器人是一种人工智能的应用，能够自主地完成一定的任务。
在近年来，随着单片机和传感器技术的快速发展，机器人的功能越来越强大。
而机器人避障系统则是机器人中的一个重要功能。
本文将介绍基于单片机控制的机器人避障系统的设计。
1.系统原理机器人避障系统的主要原理是通过使用红外传感器感知前方障碍物的距离，并通过单片机控制来调整机器人的方向，从而完成避障目标。
系统的硬件设备主要包括三部分：机器人平台、外部电路和控制器。
机器人平台是由驱动电机、步进电机等组成的，可通过单片机的PWM信号驱动，控制机器人前进、后退和转向等方向。
外部电路是由红外传感器、电位器、滤波电容和拖拉机等组成，可用于检测周围障碍物的距离、信号滤波和电源隔离等。
控制器是由单片机、电源、外设和接口等硬件组成，可用于实现机器人避障的控制和调度。
2.系统设计基于单片机控制的机器人避障系统的设计需要考虑到系统的功能、性能、可靠性和成本等因素。
系统的设计流程如下：1) 确定系统的方案需求，包括机器人平台、电路设计和软件编程等方面。
2) 设计机器人平台，包括驱动电机、步进电机和其他传感器等。
3) 在外部电路中添加红外传感器、电位器和电容等电路，用于检测周围环境和滤波作用。
4) 根据系统需求和硬件设计，写出单片机控制程序，并完成软件调试和测试。
5) 对系统的硬件电路和软件进行综合测试和调试，调整参数并不断优化系统的性能。
6) 对系统进行部署和测试，确认系统的运行稳定性和安全性。
3.系统实现为实现基于单片机控制的机器人避障系统的功能，需要在程序设计中处理好以下问题：1) 确定红外传感器的连线方式和引脚位置，以实现检测距离、滤波和电源隔离等作用。
2) 通过PWM信号驱动马达，控制机器人的转向和前进后退等方向，实现避障。
3) 设计PID控制算法，控制机器人前进方向和对障碍物的避让姿势。
在实验室进行测试时，我们将机器人放在一个由多个障碍物组成的复杂环境中，并让机器人自主遵循避障路线前进。
毕业设计(论文)-基于单片机的避障广告机器人的设计[管理资料]
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第一章机器人概述及设计方案机器人的命名和分类《罗萨姆的万能机器人》。
在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是农奴的意思。
该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人的起源。
罗萨姆公司把机器人作为人类生产的工业产品推向市场，让它去充当劳动力。
机器人按照其主人的命令默默地工作，没有感觉和感情，以呆板的方式从事繁重的不公平的劳动。
后来，罗萨姆公司取得了成功，使机器人具有了感情，导致机器人的应用部门迅速增加。
在工厂和家务劳动中，机器人成了必不可少的成员。
机器人发觉人类十分的自私和不公正，终于造反了，开始屠杀人类。
因为机器人的体能和智能都非常优异，因此消灭了幸存者，但没有结果。
最后，一对感知能力优于其他机器人的男女机器人相爱了。
这时机器人进化为人类，世界又起死回生了[1]。
几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。
如古希腊诗人Homeros的长篇叙事诗《伊利亚特》中的冶炼之神瘸腿海倍斯特司，就用黄金铸造出一个美丽聪颖的侍女；犹太传说中的泥土巨人等等，从这些美丽的神话可以知道早在两千年前人类就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。
到了近代，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。
机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。
从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人和民用机器人[2]。
我国对机器人的定义一、该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。
非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。
这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
二、机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。
基于单片机的自动寻迹避障小车设计
三、软件设计
电机控制函数根据预设算法输出控制信号，控制电机的动作。最后，我们在 主程序中调用这些函数，实现小车的自动循迹避障寻光功能。
四、测试与结论
四、测试与结论
为了验证系统的可行性和稳定性，我们对智能小车进行了多次测试。测试结 果显示，该系统能够准确地检测黑色引导线、前方障碍物和光源，并能够根据预 设算法自动调整小车的行驶方向和速度，实现了自动循迹避障寻光功能。因此， 基于单片机技术的自动循迹避障寻光智能小车系统具有广泛的应用前景和市场潜 力。
三、实验与测试
三、实验与测试
1、实验环境：在实验室内模拟实际环境进行测试，包括各种路面情况（如平 滑路面、颠簸路面）、各种障碍物类型等。
三、实验与测试
2、测试指标：测试指标包括小车的平均速度、稳定性、准确性等。通过这些 指标可以评估小车的性能并对其进行优化。
三、实验与测试
3、实验结果分析：根据实验结果分析小车的性能表现，针对不足之处进行改 进和优化。
5、执行器
5、执行器
执行器包括舵机和摄像头。舵机用于调节小车的行驶方向，摄像头用于拍摄 和传输图像数据。
三、软件设计
三、软件设计
软件设计是实现小车自动循迹避障寻光功能的关键。我们使用C语言编写程序， 通过调用单片机的外设接口接收传感器数据，根据预设算法处理数据并输出控制 信号，控制电机驱动模块和执行器的动作。
3、传感器：传感器部分包括寻迹传感器和避障传感器。寻迹传感器用于检测 小车行驶路径，避障传感器则用于检测前方障碍物。常见的传感器类型有红外线 传感器和超声波传感器。
一、硬件设计
4、电机：电机部分包括两个电机和相应的驱动器。电机驱动器用于接收控制 器的指令，控制电机的转动方向和速度。
基于STM32单片机的智能避障系统的设计
基于STM32单片机的智能避障系统的设计智能避障系统是一种常见的应用于机器人、无人驾驶车辆等领域的技术，它能够感知周围环境并通过控制器实现自主避免障碍物的功能。
本文将介绍一种基于STM32单片机的智能避障系统的设计方案，并详细探讨其硬件电路和软件算法的实现。
一、系统概述智能避障系统主要由感知模块、控制模块和执行模块组成。
感知模块负责采集环境信息，如距离、角度等；控制模块根据感知模块提供的数据做出决策；执行模块实施决策并执行相应操作。
本设计采用STM32单片机作为控制模块，并配合相关传感器和执行器实现系统功能。
二、硬件电路设计智能避障系统的硬件电路设计涉及到传感器的选择与连接、STM32单片机的配置与控制等方面。
1. 传感器选择与连接为了感知周围环境，我们选择了超声波传感器作为避障系统的感知模块。
超声波传感器能够测量物体与传感器之间的距离，并将测量结果转化为电信号输出。
我们将超声波传感器与STM32单片机的GPIO口进行连接，用于接收超声波传感器输出的距离数据。
2. STM32单片机的配置与控制我们选择了STM32单片机作为智能避障系统的控制模块。
在电路设计中，需要配置STM32单片机的引脚功能，使其能够实现与其他模块的通信。
同时，我们需要编写相应的软件程序，通过读取传感器的数据并进行算法处理，实现智能避障的功能。
具体的配置与控制方式可以根据实际需求进行设计。
三、软件算法实现智能避障系统的软件算法实现主要包括信号处理和决策控制两个部分。
1. 信号处理在信号处理部分，我们需要对传感器输出的距离数据进行处理和分析。
可以利用滤波算法对数据进行平滑处理，去除噪声干扰，提高测量精度。
同时，还可以采用合适的算法将传感器输出的距离数据转化为障碍物的具体位置和形状信息，为后续的决策控制提供有价值的数据。
2. 决策控制在决策控制部分，我们可以根据距离数据和系统设定的规则，制定相应的决策策略。
当系统检测到障碍物时，可以通过控制执行模块来避免碰撞。
基于51单片机的红外遥控-自动避障-贴墙行走-人体感应智能小车机器人
基于51单片机的红外遥控-自动避障-贴墙行走-人体感应智能小车机器人队员1姓名：周葛学院：仪器科学与电器工程学院专业：测控技术与仪器年级：大一教学号：65130109邮箱：zhouge94@队员2姓名：成妍学院：药学院专业：生物医学工程（再生医学）年级：大一教学号：73130430邮箱：lianyungangcheng@作品类别：基本电子技术应用类目录一、引言 (1)二、总体设计 (1)三、单元电路设计 (2)1）单片机最小驱动模块 (2)2）红外接收模块 (3)方案选择 (3)方案确定 (3)理论分析与方案论证 (3)3）电机驱动模块 (4)4）避障循迹贴墙模块 (5)方案选择 (5)方案确定 (5)理论分析与方案论证 (6)5）电源模块 (7)6）人体感应模块 (7)四、软件设计 (8)五、整体测试 (8)六、结论 (9)【参考文献】 (9)【附录】 (10)源程序 (10)一、引言以STC89C52单片机为核心，制作一款红外线遥控小车，小车具有自动驾驶、手动驾驶和循迹前进等功能。
自动驾驶时，小车在前进过程中可以自动躲避障碍物。
手动驾驶时，可以手动遥控小车前进、后退、左转、右转、加速等操作。
寻迹时小车可以按轨迹前进。
红外遥控的特点是利用红外线进行点对点通信的技术，不影响周边环境，不干扰其他电器设备。
室内近距离（小于10米），信号无干扰、传输准确度高、体积小、功率低的特点,遥控中得到了广泛的应用。
本系统采用成品红外发射遥控器，具有21个按键，采用NEC红外传输协议。
接收端使用1838一体化接受头，通过单片机中断程序处理红外信号。
二、总体设计本系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分由红外线接受电路，控制电路，直流电机驱动，障碍物检测电路，人体感应电路五部分组成，完成红外编码信号的接受，直流电机的驱动，障碍物检测、墙体检测、地面检测，人体感应检测等功能。
软件部分主要完成信号的检测和处理、直流电机的控制，障碍物的规避等功能。
基于单片机的智能寻迹系统设计
基于单片机的智能寻迹系统设计在了解基于单片机的智能寻迹系统之前，我们首先需要了解一下单片机。
单片机是一种集成电路芯片，它具有体积小、价格便宜、可靠性高等优点。
自20世纪70年代诞生以来，单片机在工业控制、智能家居、自动驾驶等领域得到了广泛应用。
基于单片机的智能寻迹系统设计，其实就是一个利用单片机实现智能化控制的技术。
通过单片机，我们可以实现信号的采集、处理和控制，从而使设备具有智能化寻迹功能。
在这个系统中，单片机充当“大脑”的角色，负责接收和解析指令，并将指令传递给执行机构，从而控制设备的行动。
那么，如何设计一个基于单片机的智能寻迹系统呢？我们需要选择合适的单片机型号，如Arduino、STM32等。
我们需要根据实际需求设计电路，包括传感器、执行器等硬件的连接。
我们需要编写软件程序，使单片机能够识别和解析指令，从而控制设备沿预定轨迹移动。
实验结果表明，基于单片机的智能寻迹系统具有很高的稳定性和准确性。
在多次测试中，该系统均能成功地控制设备沿预定轨迹移动。
实验成功的关键在于选择了合适的单片机型号、设计了合理的电路连接、以及编写了高质量的软件程序。
同时，我们也发现了一些不足之处，如系统对环境因素较为敏感，以及执行机构的精度有待提高。
基于单片机的智能寻迹系统在许多领域都有广泛的应用前景。
例如，在自动化工业领域，该系统可以用于无人驾驶车辆、自动化生产线等场景；在智能家居领域，该系统可以用于智能机器人、自动导航的智能家居设备等场景。
随着科技的不断发展，我们相信基于单片机的智能寻迹系统将会在更多领域得到应用和推广。
基于单片机的智能寻迹系统设计是一项充满挑战和前景的研究。
通过单片机的应用，我们可以实现设备的智能化控制，使其更加适应复杂多变的应用环境。
虽然目前系统中还存在一些不足之处，但随着技术的不断进步和完善，我们有理由相信，未来的智能寻迹系统将会更加稳定、精确和高效。
随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭选择养宠物来增添生活乐趣。
基于51单片机智能巡线避障小车毕业论文
基于51单片机智能巡线避障小车1系统方案确定及主要元件的选择1.1 系统方案确定本次设计的智能小车实现的基本功能如下：❖实时检测路径，并按照指定路线行驶；❖实时检测障碍物，并躲过继续行驶；❖实时显示当前速度，并显示在lcd1602上为此以AT89C52为主控芯片，主要包括避障模块、电源模块、声控模块、电机驱动模块等，系统框图如图2.3所示。
通过寻迹及避障传感器来采集周围环境信息来反馈给CPU，通过主控的处理，来控制电机的运转，从而实现寻迹与避障，达到智能行驶。
且本设计添加了声控效果，通过声音传感器来对小车发出指令，让其行驶与停止。
为了能够更好地完成本次设计任务，我们采用三轮车，其前轮驱动，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起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用，并通过软件程序控制，与硬件架构相结合，从而实线自动寻迹、避障的功能。
1.2 主要元件的选择1.2.1 主控器按照题目要求，控制器主要用于控制电机，通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现电机的前进和后退，保证在允许范围内实线寻迹避障。
方案一：可以采用ARM为系统的控制器，优点是该系统功能强大，片上外设集成度搞密度高，提高了稳定性，系统的处理速度也很高，适合作为大规模实时系统的控制核心。
而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高。
若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。
方案二：使用51单片机作为整个智能车系统的核心。
用其控制智能小车，既可以实现预期的性能指标，又能很好的操作改善小车的运行环境，且简单易上手。
对于我们的控制系统，核心主要在于如何实现小车的自动控制，对于这点，单片机就拥有很强的优势——控制简单、方便、快捷，单片机足以应对我们设计需求[5]。
51单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，且价格低廉。
基于单片机的智能小车避障循迹系统设计
基于单片机的智能小车避障循迹系统设计一、本文概述随着科技的不断进步和智能化趋势的深入发展，单片机技术在现代电子系统中扮演着日益重要的角色。
特别是在智能机器人、自动化设备等领域，基于单片机的智能系统设计成为研究的热点。
其中，智能小车作为一种典型的移动机器人平台，具有广泛的应用前景。
智能小车能够在复杂环境中自主导航、避障和完成任务，这对于提高生产效率、降低人力成本以及实现智能化管理具有重要意义。
本文旨在设计一种基于单片机的智能小车避障循迹系统。
该系统利用单片机作为核心控制器，结合传感器技术、电机驱动技术和控制算法，实现小车的自主循迹和避障功能。
通过对小车硬件和软件的设计与优化，使其在复杂环境中能够稳定、高效地运行，并具备一定的智能化水平。
本文首先介绍了智能小车的研究背景和意义，阐述了基于单片机的智能小车避障循迹系统的研究现状和发展趋势。
然后，详细描述了系统的总体设计方案，包括硬件平台的搭建和软件程序的设计。
在硬件设计方面，重点介绍了单片机的选型、传感器的选择与配置、电机驱动电路的设计等关键部分。
在软件设计方面，详细阐述了避障算法和循迹算法的实现过程，以及程序的编写和调试方法。
本文还通过实验验证了所设计系统的可行性和有效性。
通过实验数据的分析和对比，证明了该系统在避障和循迹方面具有较高的准确性和稳定性。
本文也探讨了系统存在的不足之处和未来的改进方向，为相关领域的研究提供了一定的参考和借鉴。
本文设计的基于单片机的智能小车避障循迹系统具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
通过不断优化和完善系统的设计，有望为智能机器人和自动化设备的发展做出积极的贡献。
二、系统硬件设计在智能小车避障循迹系统设计中，硬件设计是整个系统的基石。
我们选用了性价比较高、易于编程控制的单片机作为核心控制器，围绕它设计了整个硬件系统。
核心控制器：选用了一款高性能、低功耗的单片机作为核心控制器，负责处理传感器数据、执行避障和循迹算法，以及控制小车的运动。
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系统供 电采用 Ｄ Ｃ—Ｄ Ｃ方 式 ， 考 虑直 流 电机对 电源 的要 求， 直 流 电机 直 接 由 ７ ． ４ Ｖ ／ Ｄ Ｃ电池供 电， 其 他 模 块 均 由 Ｌ Ｍ２ ５ ９ ６模块将 ７ ． ４ Ｖ电压转化 为 ５ Ｖ ／ Ｄ Ｃ的 电源提供 。
２ 系统硬件设计 与实现
２ ． １ 信 号检 测 模 块
用 Ｈ桥式驱动 电路 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ驱 动模块 ， 通 过单 片机 给予 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电路 电平信号来控制小车的起停 和转 向。
２ ． ３ 电 源 模 块
本设计 主要研究小 车的避障 寻路 功能。此处 的障碍分 为 两类——正 面阻挡物和地面障碍（ 如坑洼 、 高空 ） 。当超声波检 测 障碍物距离大于设定值且 路面正 常时 ， 小 车正常前 进 ； 当超 声波检测障碍物距离小于设定值或 路面情况 有异常时 ， 小车采 取 相应 的避 障措施 ， 如减速 、 转 向或停 止前进 。由于超声 波在 距 离检测方 面定位较准确 ， 且价 格便 宜 ， 所 以采用 超声波 传感
要： 设 计 了一 种 基 于 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 的智 能 避 障 寻 路 机 器 人 系统 ， 系统 主 要 由超 声 波 测 距模 块 、 红 外 检 测 电路 及 ｌ ８ Ｏ 。
摆臂舵机模块 的直流电机 小车组成。通过 超声波测距 、 红外检测、 直流 电机控制和 Ｐ ＷＭ 控制等技术 ， 实现 小车 系统 实时
技术研 发
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ｏＬ ０ Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ ＫＥ Ｔ
基 于 单 片 机 的 智 能 避 障 寻 路 机 器 人 系统 设 计
张长舂 ， 兰 倩， 陈 冬， 刘 娜， 叶 知
（ 重庆科 技 学 院 电气与信 息 工程 学院 ， 重庆
摘
４ ０ １ ３ ３ １ ）
超 声 波 测距 技术 、 红外检测技术 、 Ｐ ＷＭ 控 制 技 术 及 创 新 机
进行读取发射超声波到超声 波探 测器收到 回波 的时问 Ｔ ， 结合 超声波声速 Ｃ计算得出离障碍物的距 离， 便于保证小车行驶在
实时测距 、 智能避障防撞 、 防摔 、 寻路等功能 。
摔， 选 择 用 红 外 检 测来 实现 。
智 能 作 为 现 代 科学 发 展 的 产 物 ， 是 科 技 的发 展 方 向 ， 其 可
采用 Ｈ Ｃ— Ｓ Ｒ ０ ４超声波 测距模 块 。超声 波测 距技术 已十 分成熟 ， 其原理主要分为 ： 渡越时间检测法 、 相位 检测法和声 波 幅值 检测 法。本设计采用渡越时间检测法 ， 其兼 具检测原理 简 单， 且反射波不会对其造成干扰 而使其精度 和灵敏度下 降。超 声波探测头选频频率为 ４ ０ ｋ Ｈ ｚ 方波 ， 由单片机指定 Ｐ ＷＭ端 口
超 声 波 测 距 模 块 能更 好 地 检 测 水 平 空 问 环 境 ， Ｐ ＷＭ 控 制 要 求
也非常高 ， 设计采用 了 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单片机 自身设置的 Ｐ ＷＭ通 道 ，
圈１ 智 能 避 障 寻 路 机 器 人 系统 框 图
结合随机 函数方式产生 Ｐ ＷＭ 控制信号。小 车直 流电机驱动采
２ ． ２ 电机 控 制模 块
智能避障寻路机 器人 系统 主要 以 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 为 中央
控制器 、 结合超声波测距模块 、 红外 检测模块 １ ８ ０ 。 摆 臂舵机及
电源模块组成 。设计中探 测装 置必不可少 ， 而超声波在距 离检 测方面具有较准确的定位 能力 ， 所 以采用超 声波传感器作 为水 平 面阻挡物探测装置 ， 结合 １ ８ ０ 。 摆臂舵机 ， 实现 ３ ６ ０ 。 检测水 平 障碍物 ， 路 面 检 测 则 由红 外 检 测 来 实 现 。系 统框 图 如 图 ｌ
所 示
系 统设 计 中 主要 用 了两 种 电机 ： 舵 机 用 于 引 导 超 声 波 模 块 和 直 流 电 机控 制 小 车 。舵 机 起 重 要 的 作 用 ， 超 声 波 测 距 模 块 置
于其 上 ， 随其转动来实现水平空间检测 。由舵 机的硬件特性 可 知： 在 给定一定 电压时 ， 舵机运行 的角速度保 持恒定 。为 配合
上 直 接 产 生 。根 据 超 声 波 测 距 原 理 公 式 Ｓ：Ｃ Ｔ ／ ２ ， 由单 片机
以按照预先设定的模式在一个特定 的环境里 自动运作 ， 无需人 为管理 ， 便 可以完成 预期所要达到的或是更高 的 目标 。本设 计 主要研究小车的避障寻路 的智 能模 式 ， 设 计 中的理论方 案 、 分 析方法 、 特色与创新 点等可 以为采矿勘探 机器 人 、 家 用 自动清 洁机器人 、 自动运输 机器 人等 自动半 自动机器人 的设计 与普及 提供一定 的参考价值 。本文设计 基于 Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０单 片机… 。 通过
１ 系 统 总体 设 计 方 案
红外检测硬件设计 ， 在 车身前 ８ ｃ ｍ处分别设 置四对红外对 管 。系统根据 四对红外对管接受 到电压信号 ， 经过 比较器输 出 高低 电平信号的情况来判断地面环境 ， 如是低 电平则说 明地 面 环境 良好 ， 小车正常行驶； 反之 ， 则说 明地 面障碍 ， 小车转 向或停 止行驶。同时 ， 还可根据需要将红外对管设置为循迹模式 。
精确测距 、 避障 、 寻路 功 能 。 关键词 ： ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ ； 超声波测距 ； Ｐ ＷＭ 控 制 ； 红 外 检 测
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６—８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ０ ４
０ 引 言