基于单片机的管道小车的设计与实现
毕业设计基于stm32的智能小车设计说明
摘要本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。
此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。
本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。
小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。
在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。
关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制AbstractThis experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software.Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control目录1.绪论.......................................................... - 5 - 1.1研究概况.................................................. - 5 -1.2研究思路.................................................. - 5 -2.软硬件设计.................................................... - 6 - 2.1中央处理模块.............................................. - 6 -2.1.1 stm32f103部结构 ...................................... - 7 -2.1.2 stm32最小系统电路设计 ................................ - 8 -2.1.3 stm32软件设计的基本思路 ............................. - 11 -2.1.4 stm32中断介绍 ....................................... - 12 -2.1.5 stm32定时/计数器介绍 ................................ - 14 -2.1.6 主程序设计流程图..................................... - 15 - 2.2 电机驱动模块............................................. - 16 -2.2.1 驱动模块结构及其原理................................. - 16 -2.2.2 驱动模块电路设计..................................... - 17 -2.2.3驱动软件程序设计 ..................................... - 18 - 2.3 避障模块设计............................................. - 23 -2.3.1 避障模块器件结构及其原理............................. - 24 -2.3.2 HC-SR04模块硬件电路设计 ............................. - 26 -2.3.3 HC-SR04模块程序设计 ................................. - 27 - 2.4循迹模块设计............................................. - 34 -2.4.1 循迹模块结构及其原理................................. - 34 -2.4.2 循迹模块电路设计..................................... - 36 -2.4.3 红外循迹模块程序设计................................. - 37 -3.软件调试..................................................... - 39 - 3.1 程序仿真................................................ - 39 -3.2 程序下载................................................. - 40 -4.系统测试..................................................... - 41 -5.总结......................................................... - 45 - 致............................................................. - 47 - 参考文献....................................................... - 49 - 附录........................................................... - 50 -1.绪论智能小车通过各种感应器获得外部环境信息和部运动状态，实现在复杂环境背景下的自主运动，从而完成具有特定功能的机器人系统。
基于单片机的自动程控小汽车
间距离作为偏差 的测量值 ）。
（ ２ ） Ｄ — Ｅ 间是 限速区 ，车辆往返均要求 以低速通过 ， 通 过时间不得少 于８ ｓ ，但不允许在 限速 区内停车 。
１ 方案论证与选择
根据题 目设 计的要求 ，在设计 当中实 现了 电动车 的 自 动行驶 、躲 避障碍物 、探 测金属 、计数 、报警 、光 电引导
２ ０ １ ３ 年第１ ６ 期
Hale Waihona Puke （ 总 第 ２ ５ ９ 期）
中 阂高新技： ｝ 二 － 金ｌ 业
ｔ ｃ Ｈ｛‘ ． ＾ Ｈ１ ＊ Ｔ Ｅ （卜 ￡ Ｈ Ｔ ｇ Ｒ ｐｔ Ｉ ｓ￡｝
ＮＯ ． １ ６ ． ２ ０１ ３
（ Ｃｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ２ ５ ９）
理图如图２ 所示 ：
敏感性 ，根据其离 光源 的距离确 定阻值 ，使 其足 以引起单 片机 中断 ，使小 车 准确 停 车 。光敏 电 阻安装 在 车 的前上 方 ，具体实现电路如图４ ］ ｆ示 。 ｉ ２ ． ２ ． ７ 前轮驱动 电路的设计 与实现 。前轮转 向电机 的
基于单片机 的 自动程控小汽车
靳 友 国
（ 开滦 集 团蔚 州矿 业公 司单侯矿机 电管理部 ，河北 张 家 口 ０ ７ ５ ７ ０ ０）
摘 要 ：文章设 计采 用 了两片典 型通 用的 单片机— —Ａ Ｔ ８ ９ ｃ ５ ２ 作 为检测 和控制 的核 心 ，通 过综 合应 用 多种 传感 器对 小车 中的位 置和姿 态进行 控 制。整 个 系统主要 分 为 电机 驱动模 块 、传感 器信 号处理模 块 、超 声波传 感 器 测距模 块 、金 属 片探测 电路 模块 等 ，各 个模 块信 号分 别与 系统相 连 。该 系统 采 用双 电源供 电 ，从根 本上 避免
基于MSP430单片机的智能小车设计与实现
车 轮 的转 数 计 数 ， 后 计 算 出总 的行 驶 路 程 。系 最
统 结 构 如 图 １所 示 。
料 等领域 发 挥 的作 用 逐 渐 增 大 。 因此 ， 能 车 的 智
研 制 问 题 也 成 为 一 个 热 门 。 本 文 着 重 介 绍 了 以
ｍｓ ４ ０ 片机作 为核 心控 制单 元 ， 过 处理 外 部 ｐ３ 单 通
共 由电源模 块 、 电机 驱动 模块 、 面 探测 模 块 和路 路
程 计 算 模 块 组 成 。 电 源 模 块 采 用 灵 活 方 便 的 单 电
源供 电模式 ， 所 有模 块 供 电 。路 面 探 测 模 块 使 为 用 反射 式红 外 传 感 器 负 责 采集 各种 路 面 信 息 ， 并
图 ｌ 系 统 结 构 圈
传感 器传 回的数据 ， 自动实 现巡 线 、 障等功 能 。 避
２ 硬 件 系 统 设 计
２ １ 电 源 电 路 ．
１ 方 案 设 计
本 智 能 车 采 用 Ｔ 公 司 的 ｍｓ ４ ０单 片 机 作 Ｉ ｐ３
为唯 一 的核心 控 制 单 元 ， 系列 单 片 机具 有 功耗 该
陈 晶 晶
（ 岩 学 院 物 理 与机 电 工 程 学 院 ， 建 龙 岩 ３ ４ １ ） 龙 福 ６ ０ ２
摘 要 ： 绍 了一 种 以 ＭＳ ４ ０单 片 机 作 为核 心 控 制 单 元 的 智 能 小 车 的 设 计 方 法 。 由 安 装 在 车 头 和 轮 胎 介 Ｐ３
上 的传 感 器 负 责 采 集 各 种 信 号 ， 将 采 集 到 的 电平 信 号 传 给 单 片 机 ， 片 机 经 过 处 理 后 控 制 电机 ， 成 ４ 车 的 并 单 完 、 前 进 ， 向和 路 程 显 示 功 能 。给 出 了小 车 系 统 的硬 件 和 软 件 设 计 方 法 ， 过 实 际测 试 ， 够 完 成 所 有 功 能 。 该 转 经 能
基于51单片机智能小车设计
北华航天工业学院课程设计报告（论文）设计课题：基于51单片机智能循迹小车设计专业班级：B12242学生姓名：***指导教师：**设计时间：2014年6月15日北华航天工业学院电子工程系基于51单片机智能循迹小车课程设计任务书指导教师：王晓教研室主任：王晓2014年06 月15 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。
内容摘要本设计主要有单片机模块、地面寻线模块、发光二极管模块，电机驱动模块以及电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用ATMEL公司的AT89C2051单片机作为控制芯片，传感器模块采用红外接收管和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干扰能力，电机模由LM393芯片和两个直流电机构成，组成了智能车的动力系统，电源采用5V的直流电池，经过系统组装，从而实现了小车的自动循迹的功能。
索引关键词：智能小车AT89C2051 单片机LM393 红外接收管目录一概述 (1)二方案设计与论证 (8)三单元电路设计及各模块具体电路 (3)3.1. 电路中51单片机芯片介绍 (13)3.2 最小系统部分电路 (19)3.3控制模块电路电路 (20)3.4电机驱动及二极管模块电路 (20)3.5寻线检测模块部分电路 (21)3.6软件设计 (22)四总原理图及元器件清单4.1总原理图 (23)4.2元器件清单 (23)五安装与调试5.1．电子元器件的装配 (24)5.2.机械装配 (25)5.3．总装 (25)六性能测试与分析6.1测试方法及注意事项 (26)6.2源程序 (26)七结论 (27)八心得体会 (28)九参考文献 (29)一、概述目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
基于单片机的自动避障小车设计
基于单片机的自动避障小车设计一、本文概述随着科技的发展和的日益普及，自动避障小车作为智能机器人的重要应用领域之一，其设计与实现具有重要意义。
本文旨在探讨基于单片机的自动避障小车设计，包括硬件平台的选择、传感器的配置、控制算法的实现以及整体系统的集成。
本文将首先介绍自动避障小车的背景和研究意义，阐述其在实际应用中的价值和潜力。
接着，详细分析单片机的选型依据，以及如何利用单片机实现小车的避障功能。
在此基础上，本文将深入探讨传感器的选取和配置，包括超声波传感器、红外传感器等，以及如何通过传感器获取环境信息，为避障决策提供数据支持。
本文还将介绍控制算法的设计与实现，包括基于模糊控制、神经网络等先进控制算法的应用，以提高小车的避障性能和稳定性。
本文将总结整个设计过程，展示自动避障小车的实物样机，并对其性能进行评估和展望。
通过本文的研究，旨在为读者提供一个全面、深入的自动避障小车设计方案，为推动相关领域的发展提供有益参考。
二、系统总体设计在自动避障小车的设计中，我们采用了单片机作为核心控制器，利用其强大的数据处理能力和灵活的编程特性，实现了小车的自动避障功能。
整个系统由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分包括单片机、电机驱动模块、避障传感器等，软件部分则包括控制算法和程序逻辑。
硬件设计方面，我们选择了具有高性价比的STC89C52RC单片机作为核心控制器，该单片机具有高速、低功耗、大容量等特点，非常适合用于自动避障小车的控制。
电机驱动模块采用了L298N电机驱动芯片，该芯片具有驱动能力强、稳定性好等优点，能够有效地驱动小车的直流电机。
避障传感器则选用了超声波传感器，通过测量超声波发射和接收的时间差，可以计算出小车与障碍物之间的距离，为避障控制提供数据支持。
软件设计方面，我们采用了模块化编程的思想，将整个控制程序划分为多个模块，包括初始化模块、电机控制模块、避障控制模块等。
在初始化模块中，我们对单片机的各个端口进行了初始化设置，包括IO口、定时器、中断等。
基于单片机的自平衡小车的设计与实现-本科毕业论文
广西师范大学漓江学院 2015 届本科生毕业论文（设计）
基于单片机的自平衡小车的设计与实现
专业：电子信息工程 学生姓名：何建安
内容摘要
学号：201113007619 指导老师姓名：丘森辉
本次设计的硬系统主要由供电电源模块、主控系统模块、直流电机驱动模块、 路面检测模块和液晶显示模块几个部分组成。供电电源是整个系统的支持者，它 给整个设计系统提供能量，使系统能够运转起来；主控系统是整个系统的控制者， 它指挥整个系统的运行，是整个系统的大脑；整个系统运行的动力是直流电机驱 动模块；路面检测模块则相当于整个系统的眼睛，它能够准确地检测的路面的情 况，并将路面的情况反馈给主控系统；液晶显示模块是将整个系统的运行情况显 示出来。
关键字： 80C51 单片机 光电外红反射循迹 金属探测器 电动小
2.3.1 车体的比较与选择...................................................................................... 5 2.3.2 控制系统的比较与选择.............................................................................. 6 2.3.3 电机驱动的比较与选择.............................................................................. 7 2.3.4 电源及稳压模块的比较与选择.................................................................. 7 2.3.5 调速模块的比较与选择.............................................................................. 7 2.3.6 显示与提示音的选择.................................................................................. 8 2.3.7 平衡槽的制作............................................................................................... 8 2.3.8 系统框图....................................................................................................... 9 2.3.9 最终方案..................................................................................................... 10 第三章 系统硬件设计........................................................................................................ 11 3.1 STC12C5A60S2 单片机硬件结构.......................................................................... 11 3.2 供电电源模块........................................................................................................ 12 3.3 电机驱动的设计................................................................................................... 12 3.4 路面检测模块设计................................................................................................ 14 3.5 测速模块................................................................................................................ 15 3.6 显示电路设计........................................................................................................ 15 3.7 寻迹原理................................................................................................................ 16 3.8 金属探测仪............................................................................................................ 17 第四章 软件设计................................................................................................................ 18 4.1 循迹功能软件设计................................................................................................ 18 4.2 金属探测功能软件设计....................................................................................... 18 4.3 LCD1602 液晶显示软件设计................................................................................ 18 4.4 主程序流程图....................................................................................................... 19 第五章 测试数据、测试结果分析及结论........................................................................ 20 5.1 测试数据................................................................................................................ 20 5.2 测试结果分析........................................................................................................ 21 第六章 设计总结................................................................................................................ 21 6.1 对设计的小结....................................................................................................... 21 6.2 设计收获体会....................................................................................................... 21 6.3 对设计的进一步完善提出意见或建................................................................... 22 致谢...................................................................................................................................... 22
基于单片机的智能小车的设计毕业论文总
基于单片机的智能小车的设计－毕业论文-总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:基于单片机的智能小车的设计摘要单片机作为一种微型控制器，自走入人们的视野以来,就随着科技进步不断地更新换代。
它能够将计算机所有关键的零件整合集中在一块芯片上，并且具有强大的计数功能,以及各种必要的接口，因此单片机在自动控制系统中通常处于核心地位。
本文对于智能小车的设计思路就应用了最常见的AＴ89S51单片机作控制处理器,该单片机在低功率的基础上,能够保持其性能在一个较高的水平上,且其8K的处理器够灵巧，适用于嵌入式产品,在众多单片机中，表现较为优秀。
本设计是在单片机的基础上实施的,兼具数据处理、即时调控和报警提醒功能，小车接到行驶指令后，红外探头会检测路况信息（是否处在黑线路径范围内）并反馈给单片机处理，单片机判断后作出相应指令,由电机驱动使小车执行相应行驶动作。
单片机与系统的配合使智能小车的行驶保持灵敏迅速的状态。
关键词：单片机寻迹报警红外线电机驱动AbstrａctＷｉth the rapid ｄevelｏpment of sｃｉence and tｅchｎology in rｅｃeｎt yeaｒs，SＣM aｐplicatioｎs arｅcontinualｌy dｅeｐｅn ｉｎｇ．Ｔrａditioｎaｌｃoｎtｒｏｌtest drive at ｔhe same ti ｍe, the rapｉｄｌy growｉng updａtｅ. In ｒeａl－ｔimeｄｅtect ｉoｎandｃｏntrｏｌof tｈe ｍiｃｒocomputer aｐpliｃatｉon sｙsｔem，ｔｈe mｉcｒocｏntｒollerｉs oｆｔeｎｕｓed aｓａｃｏre cｏｍponenｔ.ＳCM is ｔhe mａｉn fｅａtｕrｅint ｅgratｅd comｐuter chｉp iｎa micro-ｃｏmｐuteｒ. Itｉs a setｏf muｌti-countiｎg ａnd the ｉｎteｒfaｃe in oｎｅof ｔhe ｍｉcro-cｏntｒoｌｌer. Tｈe 51 ｓｉngle－ｃhip mｉｃrｏcontｒoll ｅｒis the mosｔtypical aｎdｍｏst repreｓentatiｖe ｏne．Theｄeｓigｎｏf the mainａppliｃatioｎAT89S５1aｓthｅcontrol，ａｎdｄｉsplａｙｄrｉverｉnteｇratｅｄcircuit ｓand oｔher ｓyｓteｍs.Ｂaｓｅd on ｓｉngle cｈiｐdeｓigｎ.ＭCＵＡT8９Ｓ５1 usｉng the contｒolleｒａs an aｌarm devｉce that cａn gｉｖeｆuｌl pｌaｙｔo ＡT89S51oｆdａta processing and real-tｉme control functions．Ｍａｋe ｔhe ｓystem work in tｈe beｓｔcondiｔｉoｎ，iｍpｒｏveｔhｅsystｅm sensit ｉviｔy．Wｈｅｎtｗo signal driven ｆoｒward bｙｃar tracing ｍodule,thｅinfrａres oｎwhether to ｐroｄuceｌevel siｇnalｓthrough tｈe blaｃｋ,rｅtutn again ａｃｃorｄing to requireｍent oｆｄｅsiｇn prｏｃedure of ｊudｇment ｆor moｔor drivｅrｍoｄule,iｔconｔroｌｓtｈe car tuｒning back foｒwaｒd oｆrunning ｏnｔｈe bｌacｋlｉne.Keｙwｏrdｓ:ＳＣM，Tracing, Aｌarm dｅvｉce，Lｅvｅｌｓｉgnａls，Motor ｄrｉver mｏdule目录摘要ﻩ错误!未定义书签。
基于单片机的语音控制小车系统设计与实现
基于单片机的语音控制小车系统设计与实现摘要
随着微控制器技术的发展，单片机在实现物联网的各种应用方面取得
了较大的进步。
本文基于单片机技术的发展，设计并实现了一种基于语音
控制小车的系统。
该系统帮助用户控制小车的行驶状态和运行方向，实现
用户所需要的控制功能。
系统设计使用ESP8266模块实现WIFI连接，
MPU6050模块实现空间姿态监测，并采用DC直流电机控制小车，并采用
语言识别技术识别用户语音，进而实现控制。
本文介绍了系统的功能要求，硬件组件和软件结构，以及整个系统的实现流程。
在硬件电路方面，本文
介绍了最终系统的电路原理图及其各个模块之间的电路连接。
在软件结构
方面，本文介绍了整个系统的软件架构，包括硬件驱动层的实现和应用层
的实现，以及语音识别模块的设计与实现。
最终，本文实现了一个基于单
片机的语音控制小车系统，这种系统可以满足用户的实际需求，可以有效
提高小车的可控性。
关键词：单片机；小车；语音控制；ESP8266；MPU6050
1 Introduction
随着物联网技术的发展，单片机在实现各种应用方面取得了长足的进步。
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基于单片机的管道小车的设计与实现
作者：王鹏姚鑫誉陈戈婧
来源：《农家科技》2017年第10期
摘要：智能是当今科技的新产物，机械化、智能化也是人类科技发展不可阻挡的趋势，智能产品能够通过被植入预设的程序完成人们设置好的一系列活动，执行性后不需要人为地操作和控制，目前已经广泛地应用在了工业生产、勘探研究、智能玩具等诸多领域。
本文以单片机为核心控制器，设计一种实现管道检测的智能小车。
关键词：单片机；管道检测；智能小车
国外机器人起步早，发展较为迅速，一方面机器人在工业生产中的广泛应用让人们了解到了它的优势。
在数年的发展中，机器人也越来越走向网络化，模块化，标准化，和智能化，性能也日益强大，发展前景极其广阔；另一方面，随着科技和电子器件的飞速发展，机器人的体积也越来越小型化、微型化，还广泛应用在工业制造外的其他领域，如科学探测、玩具等等。
到现在为止智能机器人的研究也属于热门领域，并且正不断地飞速发展，科学研究者们正致力于将机器人应用在人类生活各个领域的研究工作。
本次设计的智能交通环境检测小车系统选取STC89C52单片机，单片机在该系统中起到至关重要的作用，是整个系统的核心部件，起到处理和控制系统的运行的目的，车身前方安装有两个红外探测器，其工作原理实质上是光感传感器，用于探测前方管道障碍物位置。
一、显示模块
选取LCD1602液晶作为显示模块。
液晶显示器不仅显示的信息丰富，使用方便，而且屏幕清晰，显示速度快，显示信息也一目了然，这种显示器在很多领域都得到了广泛地应用。
对于本次设计数码管显然不能很好地反映小车工作时的各种状态，LCD1602液晶显示器不仅能显示多种信息，而且其它各方面也都满足本次设计需求。
二、电机选择
选取直流电机。
该电机的工作方式比较简单，电机供电接口可连接两根导线，只要对着两根导线加上高低不同的电压，产生电压降就能使电机转动起来，连根导线间电压越大转动越快，对小车速度的控制非常简单，只需要调整电机两导线之间的电压大小就能实现转速的高低，另外还能够通过PWM方式调节速度，其原理是调整通往电机的电压为方波形式，改变方波地占空比达到调速的目的，此电机不仅体积小，结构简单，工作方式简单，安装方便，而且旋转力矩满足系统要求，在小车运动时能够产生足够的扭力。
三、壁障模块
选取红外光电开关。
该器件也属于主动探测器，红外光电开关向外界发出一光束，光束在传播过程中若是遇到障碍物会被障碍物阻断反射回来，发回的光再次通过红外光电开关的接收转化为一系列信息，发给单片机。
该器件能够检测所有反光的物体，在我们生活中运动遇到的阻碍物也全部都是反光物体。
另外，这种探测器在使用的过程中比较简单，操作难度很小。
当感应器感应到反射回来的光时，器件输出为低电平；没有感应到反射光则为高。
避障传感器安装在车体前端两侧，每侧各安装一个，安装时还要注意传感器应稍向外侧倾斜一些，这是为了防止障碍物的剐蹭损坏到传感器。
四、图像采集模块
选取CCD图像传感器。
此传感器检测量的范围很大，可以检测多种信号，性能方面虽然比较全面，体积小，信号检测的多导致内部处理量也很大，处理过程较为简单，应用于该系统体积上比较合适，不会造成器件性能的浪费和不必要的耗能，较普通传感器而言，这种监控模块不仅感应距离远，在精度上也较为准确，工作特性很高，体积上也符合本次设计的选取安装，经过试验后发现此模块满足了本次设计的所有要求，也适合在小车前侧安装使用，不符合本次设计选取的要求。
五、小车供电模块
干电池供电。
数量选择6块干电池，每块电池电压1.5V，再经过特定的电压转换装置将电压转换后供给单片机使用。
干电池不仅重量轻、体积小，而且购买方便成本低，置换电池也很便利，非常适合本次的设计，也能满足系统的供电需求。
参考文献：
[1]王晓明. 电动机的单片机控制[J]. 学术期刊，2002，第13卷，第15期，pp1322-1755.
[2]韩毅，杨天. 基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现[J].学术期刊，2008，第29卷，第18期，pp1535-1955.
[3]刘新杰.竞赛机器人小车设计的几个关键问题及解决[J].苏州科技学院学报，2004，第24期，pp70-74.
本课题由由西北民族大学电气工程学院“双E”资助项目 20161812。