基于51单片机的循迹避障小车的设计
基于51单片机设计智能避障小车
单片机设计智能避障小车摘要利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C51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。
本文首先介绍了智能车的发展前景，接着介绍了该课题设计构想，各模块电路的选择及其电路工作原理，最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图，和本设计实物图，及完整的C语言程序。
关键词：智能小车；51单片机；L298N；红外避障；寻迹行驶abstractUsing infrared detection black and obstacles to the line and STC89C51 microcontroller as the control chip to control the speed of the electric car and steering, so as to realize the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which the car driven by the L298N driver circuit is completed, the speed of the microcontroller output PWM wave control. This article first introduces the development of the intelligent car prospect, then introduces the design idea, the subject selection of each module circuit and working principle of the circuit, the design process of the subject is summarized and prospect with each module circuit principle diagram, and the real figure design, and complete C language program.Key words: smart car; 51 MCU; L298N; infrared obstacle avoidance; track driving一、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，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
基于51单片机的多功能蓝牙循迹避障测距小车(优.选)
基于51单片机的多功能蓝牙循迹避障测距小车的设计与制作摘要：无线遥控的机器人小车在危险环境作业、人员搜集等应用中可发挥特殊的作用。
本次设计选择基于蓝牙遥控的多功能智能小车为对象。
设计了该系统的硬件电路原理图，控制系统以STC89C52单片机为主控芯片，采用BTS7970为电机驱动芯片、蓝牙无线串口模块、红外光电传感器模块、舵机模块、超声波发射与接收模块等构成外围扩展电路。
将自制的控制电路、控制程序和四轮小车机械结构相结合，制作多功能机器人小车。
实验调试实现了智能小车的蓝牙无线遥控、自动避障、自动循迹、自动三向测距等功能。
关键词:单片机；蓝牙遥控；舵机；光电传感器目录第一章前言 (3)第二章方案比较与论证 (3)2.1总体方案设计 (3)2.2无线模块设计 (4)2.3显示模块设计 (4)2.4循迹模块设计 (5)2.5避障模块设计 (5)第三章智能车机结构分析 (5)第四章控制系统电路设计 (6)4.1 MCU的选型 (6)4.2 电机驱动电路设计 (6)4.3 红外传感器模块设计 (7)4.4 蓝牙模块设计 (7)4.5 舵机模块设计 (7)4.6 超声波模块设计 (8)4.7 电源电路设计 (8)第五章调试结果分析 (8)5.1 各模块功能调试 (8)5.2 总结 (9)致谢 (10)参考文献 (11)附录部分程序 (12)第一章前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。
遥控小车起源于美国，由于政府对无线遥控小车研发的资助以及相关资助的推动作用，日本、美国、德国等工业大国在遥控小车技术上占据着明显优势。
我国的无线遥控小车研究工作始于20世纪中后期，在国家的863、973等技术发展计划的重点支持下，国内已大范围地进行无线遥控小车的研究。
全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，但是与国际先进还存在一定的差距。
可见其研究意义很大。
基于51单片机的避障小车设计
单片机原理及系统课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：基于单片机的避障小车设计1 引言本课程设计以AT89C51单片机为核心，完成了一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出躲避动作。
本次设计主要研究小车的避障功能，当距离障碍物大于30cm时，小车前进；当距离障碍物小于20cm时，小车停止，舵机分别旋转到前、左、右三向，从而使超声波模块进行测距，并且小车采取相应的避障措施。
2 整体设计方案及原理2.1 总体设计方案本系统选用AT89C51单片机为主控机。
通过扩展必要的外围接口电路，实现对避障小车的设计，具体设计如下：(1)由于小车要进行测距，为了得到较好的避障效果和较精确的距离信息，经综合分析后，决定采用超声波模块进行非接触型测距。
避障小车与障碍物之间的实际距离通过数码管进行显示。
(2)避障小车采用差速方式控制行进方向，通过四个直流电机控制四轮旋转，并采用L298N双H桥直流电机驱动芯片控制直流电机正反转。
(3)超声波模块分别检测前方、左侧及右侧与障碍物之间的距离，因此需要采用舵机进行旋转完成超声波模块三向测距。
2.2 系统组成框图系统模块图如图1所示。
51单片机驱动模块直流电机超声波、舵机组合测距数码管显示图1 系统模块图3 硬件设计本设计选用AT89C51单片机为主控单元；驱动部分：采用L298N双H桥直流电机驱动模块；测距避障部分：采用US100超声波传感器模块；此外，还采用SG90舵机，实现超声波模块方向的变化。
该系统整体电路原理图如附图1所示。
3.1 电机驱动模块本次课程设计采用L298N双H桥直流电机驱动模块，采用SGS公司原装全新的L298N芯片，内部包含4通道逻辑驱动电路，可以直接驱动两路3-16V直流电机，并提供了5V输出接口（输入最低只要6V），可以给5V单片机电路系统供电（低纹波系数），是智能小车电机驱动的必备利器。
L298N芯片是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
基于51单片机循迹避障太阳能小车软硬件设计原理
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(完整word版)基于51单片机的循迹小车系统设计
基于51单片机的循迹小车系统设计摘要80C51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。
在生活中但凡涉及到自动控制的地方都会出现单片机的身影，单片机的应用有利于产品的小型化、智能化,并且能够提高生产效率.这里介绍的是如何用AT89C52单片机来实现小车的循迹功能，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AT89C52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的黑线，控制电动小汽车的自动循迹，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，和寻光功能。
整个系统的电路结构非常简单,可靠性能很高。
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。
关键词：80C51单片机;电动小车；pwm调速；光电检测；自动调速系统Car tracking system based on microcontrollerAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer。
Its easily using and multi—function suffer large users。
In life，whenever it comes to automatic control of the local microcontroller will appear figure, microcontroller applications in favor of product miniaturization，intelligent，and can improve productivity. Here is how to use AT89C52 microcontroller to achieve the car tracking feature, which is designed to determine the combination of scientific research and design class topic.This system design requirements of the subject for the purpose of using AT89C52 microcontroller core，the use of infrared sensors to detect the black line on the road，the automatic tracking control of electric cars，fast low traffic speeds，as well as automatic parking, and can automatically record time ，mileage and speed, and look for the light function.The circuit structureof the entire system is very simple, very high reliability. The test results meet the requirements，the paper focuses on the hardware design and test results of the system analysis.Keywords:80C51 microcontroller；Electric car Pwm speed； A photodetector；Automatic Speed Control System。
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51单片机的循迹避障小车的设计
清华大学本科生毕业论文题目: 基于51单片机的循迹避障小车的设计专业班级：电子信息工程2012级02班学号：学生姓名：指导教师：论文完成日期: 年月郑重声明本人的毕业论文是在指导老师的指导下独立撰写并完成的。
毕业论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，如果有此现象发生，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任；并可通过网络接受公众的查询。
特此郑重声明。
毕业论文作者(签名)：年月日目录1 绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 课题研究的意义 (5)1.3 课题研究的主要内容 (6)2 系统方案确定及主要元件的选择 (7)2.1 系统方案确定 (7)2.2 主要模块的选择 (7)3 系统硬件部分设计 (11)3.1 主控器AT89C51 (11)3.2 复位电路 (13)3.3 时钟电路 (13)3.4 寻迹模块 (14)3.5 避障模块 (15)3.6 H桥电机驱动 (16)3.7 电源模块 (17)4 系统软件部分设计 (19)4.1 系统使用的软件简介 (19)4.2 软件调试平台 (19)4.3 系统程序流程设计 (21)5 系统仿真实现 (26)6 调试结果分析 (27)结束语 (28)附录 (29)附录1 元件清单 (29)附录2 程序代码 (29)参考文献 (33)致谢 (34)基于51单片机的循迹避障小车的设计专业：电子信息工程班级：**班作者：*** 指导老师：***摘要智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，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。
本设计通过实时检测各个模块传感器的输入信号，利用红外对管检测黑线实现寻迹,通过光电传感器实现避障，采用存储空间较大的AT89C51作为主控制芯片，小车电机驱动采用L298N芯片，根据内置的程序分别控制小车左右两个直流电机运转，实现小车自动识别路线，能较有效的控制其在碰上障碍物时能转弯角度及寻迹行驶。
基于51单片机的寻迹小车设计报告
寻迹小车摘要：以C8051F单片机作为微空机器，设计出一种寻迹小车，通过红外传感器检测黑带信号，利用单片机输出PWM脉冲控制两组直流电机正反转和转动的速度，使小车沿着还带行走。
关键词：寻迹，检测，传出信号。
1.方案论证与选择1.1电机驱动芯片的选择方案一：采用内部集成H桥式芯片L298驱动电路。
方案二：采用分立元件的H桥驱动电路。
由于采用内部集成H桥式芯片每一组PWM波用来控制一个电机的速度，而另外两个I/O口可以控制电机的正反转，控制比较简单，电路也很简单，一个芯片内包含有8个功率管，这样简化了电路的复杂性，所以采用方案一。
1.2传感器的选择方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。
当发光二极管发出的可见光照射到黑带时，光线被黑带接收，光敏二极管检测到信号，呈现高阻抗，使输出端为低电平。
当发光二极管发出的可见光照射到地面时，它发出的可见光反射回来被光敏二极管检测到时，起阻抗迅速降低，此时输出端为高电平。
但是由于光敏二极管受环境中可见光影响较大，电路中的电压不太稳定。
方案二：利用红线发射管发射红线，红外线二极管进行接收。
采用四组红外光敏耦合三极管发射和接收红外信号，外面课见光对接收的信号影响较小。
接收的红外信号转化为电压信号经过LM393进行比较，产生高电平或低电平输出，信号返回给C8051F单片机.方案三：采用光敏电阻接收可见光检测。
四组光敏电阻用于检测可见光信号。
当光敏电阻检测到黑带时，输出端为低电平，当光敏电阻没有检测到黑带时，输出端为高电平，信号返回给单片机，通过单片机控制电机的转向。
光敏电阻易受环境的影响，电压稳定性较差。
综上比较，本设计才用方案二。
2.硬件设计2.1元器件明细表：(1) C8051单片机×1(2) 298带散热片×1(3) 7805带散热片×2(4) TCR5000 ×8(5) LM393 ×4(6)定位器×9(7) 1602显示屏×1(8)开关×1(9)电容：470uF ×110uf ×2104 ×4（9)电阻：EN4007 ×8150Ω×125.1K ×8200Ω×1(10)发光二极管×11(11)三极管×1(12)蜂鸣器×1(13)其他：导线，排线，排针，杜邦头，杜邦针2.2单元电路设计：2.11单片机最小系统电路2.12驱动电路2.13寻迹电路2.14电源电路2.15显示屏电路2.16蜂鸣器电路2.17指示灯电路VDD +5150VSS3、软件设计主控芯片为C8051F120，编程由C语言实现，程序流程如下：4.系统测试4.1单元电路的检测：4.11驱动电路的检测5V、12V、接地分别接好，使能1使能2接口接5V，A口接5V，B口接地，C口接5V,D口接地，然后用万用电表测01和02，03和04的输出电压是否为12V（可有小偏差），然后交换A,B接口，测01和02,03和04的输出电压是否反向，最后断开使能1和使能2接口，测01和02,03和04的输出电压是否为0V.4.12寻迹电路的检测先把电路接通，用照相机观察TCRT5000是否发光，再把万用表调到20V档位，正接线柱接输出，负接线柱接负极，看电压表示数是否5V（可有小偏差），用白纸挡上四个TCRT5000后，看电压是否有明显变化，最好低电压为1V以下。
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第一部分 研究背景 第二部分 系统方案
目录
第三部分 硬件部分设计
第四部分 调试制作
第一 部分
第一部分 研究背景
研究现状
研究意义
主要内容
研究现状
在世界经济多元化的环境下，很 多国家都在积极开展研究和开发智能 车。在二十世纪高新技术不断发展的 时代，移动机器人是成为机器人技术 的一个重要分支。 世界各国在智能微型车领域进行了很 多研究，己经应用多个领域，在探测和军 事领域使用特别多。近年来，我国也开展 了很多研究工作，以满足不同用途的需要。 世界各国开发、研制星球探测车系统己经 有了多年的历史。
AT89C51主要特性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 兼容MCS-51的指令集和输出管脚 拥有4Kbite可编程可擦除只读存储器 可循环擦除/写入1000次 10年的数据保留时间 全静态工作频率0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 闲置和掉电模式-低功耗 拥有片内振荡器和时钟电路
该传感器原理：前方无障碍输出高电 平(1)，有障碍输出口（黄色）电平 会从高电平变成低电平(0)，工作原 理已经标在图上。背面图有一个电位 器可以调节障碍的检测距离。
E18-D50NK传感器
第四 部分
第四部分 调试制作
调试软件
系统程序流程设计
调试软件
Keil for C51是美国Keil Software公司出品的C语言软件开发系 统。在功能上、结构性、可读性、可维护性上，相比与汇编，C语言都 具有明显的优势，故易学易用，在国内外得到广泛使用Keil提供了一 个完整的开发环境，其中包括C编译器、宏汇编器、链接器、库管理和 一个功能强大的仿真调试器，通过一个集成开发环境（uVision）将这 些部分组合在一起。
系统程序流程设计
本智能小车通过实时检测各个模
块传感器的输入信号，利用红外对 管检测黑线实现寻迹,通过光电传 感器实现避障，把所有采集到的信 息送到主处理器，让小车做出正确
的行驶路线。小车的启动与停止，
均采用了声控模块，实现对小车的 声音控制，其程序流程图如图所示。
请
多
指
教
AT89C51单片机
AT89C51特性
主控器AT89C51
由于AT89C51单片机要能正常工作必须要有时钟和复位电路等构成单片的最小运 行环境，为此本系统的最小控制电路如图所示
单片机最小系统
复位电路
在单片机系统中，复位电路是非常关键 的，当程序运行不正常或停止运行时，就需 要进行复位。MCS-5l 系列单片机的复位引 脚RST（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上 的高电平时，单片机就执行复位操作。如果 RST一直保持高电平，那么单片机就无限循 环复位。 复位模式基本包括上电自动复位和开关 复位。如图所示,在上电瞬间，电容两端电 压不能突变，且电容负极和reset相连，此 时电压全部加在电阻上，rest引脚电压为高 电平，芯片复位。随后，5V电源开始给电容 充电，电阻上的电压逐渐降低至接近0V，芯 片正常工作。
主要模块的选择
A
主控器
B
传感器
C
驱动电机
D
电机驱动
பைடு நூலகம்
51单片机
红外对管ST188+多集 成模块E18-D50NK
直流电机
功率三极管
（供电单元采用多节电池串联供电）
第三 部分
第三部分 硬件部分设计
主控器AT89C51
复位电路和时钟电路
传感器模块
主控器AT89C51
AT89C51实物图和引脚图如图 主要特性如下表
时钟电路
循迹模块
小车循迹，采用红外检测的方法，红外 检测法是通过黑线和白色对红外线的吸收效 果不同，当红外光线射到白色底板时，会发 生漫反射反射到智能车的接受管上，而射到 黑线则会被吸收不会产生发射，智能车红外 接收管就接收不到。故，整个智能车通过红 外接收管是否接收到红外线来判断黑线和白 线的，从而实现循迹。但需要主要的是，红 外传感器的检测距离有限，一般在3cm之内。 红外光电传感器由1个红外发射管（发射器） 和1个光电二极管（接收器）所构成，循迹 示意图如图所示。
研究意义
智能小车
A
B C D
科研
机器人
娱乐
考古
主要内容
小组预设计：智能车通过感知导引线和障碍物， 可以实现自动循迹、避障等功能，且可以通过一套 完整的控制策略，改善小车的行驶状况，达到更加 稳定的状态。
传感器检测 机械执行 中央处理器
上位机调试
第二 部分
第二部分 系统方案
系统方案确定
主要模块的选择
复位电路
时钟电路
时钟电路是用来产生AT89C51单片机工 作时所必须的时钟信号，AT89C51本身就是 一个复杂的同步时序电路，为保证工作方式 的实现，AT89C51在唯一的时钟信号的控制 下严格的按时序执行指令进行工作，时钟的 频率影响单片机的速度和稳定性。 我们系统采用内部时钟方式来为系统提 供时钟信号，如图所示。AT89C51内部有一 个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该 放大器的输入输出引脚为XTAL1和XTAL2它们 跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构 成了一个自激励振荡器。
循迹示意图
红外光电传感器ST188结构与实物图
避障模块
本设计避障模块拟选用的是集成模块E18-D50NK，该传感器是一种红外光电管。
这是一种集发射与接收于一体的光电式传感器，其检测距离可以根据我们的需要
进行调节。 此传感器探测距离远，抗干扰性强，且价格低廉，容易使用，已在机器人行
业中得到广泛应用，是我们避障功能设计的最佳选择。该传感器实物图如图：
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； 以AT89C51为主控芯片，主要包括避
障模块、电源模块、电机驱动模块
等，系统框图如图所示。通过传感 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。