自动循迹小车方案(精)
自动循迹小车设计方案演示
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主要模块
主控系
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主控系统设计方案
采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进 中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析 我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制， 而在这一点上，单片机就显现出来它的优势一-控 制简单、 方便、快捷。这样一来，单片机就可以 充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及 可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这 种方案是一种较为理想的方案。
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电源模块
采用8支1.5V电池双电源分别给单片机与电机供 电
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国内现状与发展趋势
智能化作为现代社会的新产物, 计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志, 在1996 年至年间研制出了名为shalke 的自主移动机器人,是以后的发展方向,他可以技 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, 使可以完成预期要 达到的或是更高的目标,同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制方向、启停和进退,比 较先进的遥控车迷能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行 驶方向、启停以及速度的控制,无需人工干预.是一个集环境感知、选择正确前进路线, 并检测到障碍物自动躲選、定位、环境建模和导航等功能于一体的综合系统,它集中运 用了计算机、传感、信息、 通信、导航、人工智能及自动控制技术,是典型的高新技术 综合体。也是适应社会智能化、自动化的趋势。 面我国开展智能车辆技术方面的研究比较晚. 开始于20世纪80年代。面且大多数研究处 在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后 于发达国家,并且存在一定的技术差距,但是我们也取得了一系列的成果,主要有: ( l ) 中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院于2003年研究成功 我国第一辆自主驾驶轿车 (2)南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校 联合研制了7B.8军用室外自主车,该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺官导定位等传 感器。 (3)哈尔演工业大学于l996年研制成功的导游机器人等。
自动循迹小车的设计与实现
自动循迹小车的设计与实现胡涛涛\耿璇2，庞鑫2(1.太原师范学院，山西太原〇306丨9;2.山西工程职业技术大学，山西太原030031)摘要：设计与实现了 一种可以自动循迹的小车该小车能在0.6 - 0. 9 m m的细铁丝轨迹上自动循迹行驶，同时能准确检测到 在任意直道铁丝段上放置的硬币并给出报警，小车的行驶时间和行驶距离实时显示在显示屏上._该小车系统以A rduino为控制核 心，采用T I公司的LDC1000电感数字转换器模块作为金属循迹传感器，结合驱动模块、电源模块和显示模块共同完成了上述各项要求。
该系统具有性能稳定、硬币检测准确、行驶速度快等特点关键词：控制芯片；电感数字转换器；循迹小车中图分类号：TP242 文献标志码：A文章编号：1006 -2394(2021)05 -0031 -04 Design and Implementation of Automatic Tracking CarHU Taotao1,GENG Xuan2,PANG Xin2(1. Taiyuan Normal University,Taiyuan 030619, China；2. Shanxi Engineering Vocation University,Taiyuan030031, China)Abstract ：This paper designs an automatic tracking car.The track of the car is marked by0. 6 -0. 9m m thin wire, and 4 coins are placed on any straight wire section.The car can move along the wire track,accurately detect coins and give alarm.The driving time and distance are displayed.The car takes Arduino as the control core and uses T I LDC1000 inductor digital converter module as the metal tracking sensor combining with the drive module,power supply module and display module to complete the above requirements.The system has the characteristics of stable performance,accurate coin detection and fast driving speed.Key w ords：control chip；inductor digital converter；tracking car〇引言随着科学技术的不断发展与进步,机器人在人们日常生产与生活中的应用也越来越广泛。
实验1 循迹小车
实验1 循迹小车循迹方案的运动原理：要想识别地面上的黑线或者白线，很容易可以想到使用灰度传感器，而且至少要有２个灰度传感器。
当只安装一个传感器时，一旦小车偏离轨迹就不好办了，所以还要想办法在小车快要离开轨迹的时候把它拉回来，这样就需要另外一个传感器。
所以我们最少要用到两个灰度传感器，一个安装在车头左侧，一个安装在车头右侧，如果左侧传感器检测到轨迹，就向右行驶来纠正；同理，如果右侧传感器检测到轨迹，就向左行驶来纠正。
这样就保证轨迹始终在两个传感器之间。
如下图所示：图1 循迹方案的运动原理机械结构：图2 寻迹小车机械结构程序代码：int pin[2] = {A0, A4 }; //如上图，从左至右对应int velocity; //定义速率void setup(){pinMode( 5 , OUTPUT);pinMode( 6 , OUTPUT);pinMode( 9 , OUTPUT);pinMode( 10 , OUTPUT);velocity=150;}void loop(){while(!digitalRead(pin[0])&&! digitalRead(pin[1])) //当两个传感器都检测黑色时，小车前进{Forwards();}while( digitalRead(pin[0])&& !digitalRead(pin[1]))//当左侧传感器都检测白色时，小车右转弯{Right();}while(!digitalRead(pin[0])&& digitalRead(pin[1]))//当右侧传感器都检测白色时，小车左转弯{Left();}while( digitalRead(pin[0])&& digitalRead(pin[1]))//当两侧传感器都检测白色时，小车停止{Stop();}}void Left() //小车左转子函数{analogWrite( 5 , 0);analogWrite( 6 , velocity ); //驱动右侧电机转动analogWrite( 9 , 0 );analogWrite( 10 , 0 ); //左侧电机停转}void Right() //小车右转子函数{analogWrite( 5 , 0 );analogWrite( 6 , 0 ); //右侧电机停转analogWrite( 9 , 0);analogWrite( 10 , velocity );//驱动左侧电机转动}void Forwards() //小车前进子函数{analogWrite( 5 , 0); analogWrite( 6 , velocity ); analogWrite( 9 , 0 ); analogWrite( 10 , velocity );}void Stop() //小车停止子函数{analogWrite( 5 , 0 ); analogWrite( 6 , 0 ); analogWrite( 9 , 0 ); analogWrite( 10 , 0 );}要零件附件。
自动循迹小车(附有程序)
大学生电子设计竞赛自动循迹小车目录摘要 (1)1.方案论证 (2)1.1方案描述 (2)1.2单片机方案的比较与论证 (2)1.3编码器选择与论证 (2)1.4 LDC1000与LDC1314选择与论证 (3)1.5 OLED显示方案 (3)1.6蜂鸣器发声方案 (3)2.理论分析与计算 (3)2.1速度增量式PID计算 (3)2.2舵机位置式PID算法 (3)3.电路与程序设计 (4)3.1系统组成 (4)3.2系统流程图 (5)4.测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (5)4.1.1舵机测试方案 (6)4.1.2电机测试方案 (6)4.2系统测试结果分析 (6)5.结论 (6)6.参考文献 (7)摘要本循迹小车以单片机XS128为控制核心，主要由LDC1314感应模块、稳压模块、液晶显示模块、驱动控制模块、蜂鸣器模块、编码器、舵机以及小车组成。
跑道的标识为一根直径0.6~0.9mm的细铁丝，小车在规定的平面跑道自动按顺时针方向循迹前进。
在任意直线段铁丝上放置4个直径约19mm的镀镍钢芯硬币（第五套人民币的1角硬币），硬币边缘紧贴铁丝。
实验结果表明，在直线区任意指定一起点（终点），小车都能够依据跑道上设置的铁丝标识，能够自动绕跑道跑完一圈，而且时间不超过10分钟，小车运行时始终保持轨迹铁丝位于小车垂直投影之下，小车路过硬币时能够发现并发出声音提示，显示屏上能够实时显示小车行驶的距离和运行时间。
关键词：自动循迹 LDC1314 实时显示自动循迹小车1.方案论证1.1方案描述自动循迹小车依据电磁感应原理，由单片机XS128控制，控制系统是由XS128控制模块、LDC1314感应模块、稳压模块、液晶显示模块、驱动控制模块、蜂鸣器模块、编码器、舵机以及电动小车组成的闭环控制系统。
LDC1314感应模块采集小车在跑道上位置与角度信息，利用XS128单片机处理位置与角度数据后调节舵机打角并通过PID精确算法调整后轮速度。
自动循迹控制小车
自动循迹控制小车设计方案自动循迹控制小车设计方案小组成员班级学号严羽电子信息111 201105070316徐立波电子信息111 201105070312张有锋电子信息112 201105070330联系方式：18868801162013年06月18 日摘要本系统通过采集光电传感器和驻极体的数据来实现电动小车的自动循迹和声控行驶。
控制终端由C8051F020单片机最小系统构成，外围电路包括直流电机H桥驱动模块、光电传感器循迹模块、光电对管测速模块、声控模块、LCD 显示模块等。
运行中，系统通过采集光电传感器的数据并进行相应的比较计算来控制PWM波的输出，进而实现电机转速的实时调节；通过计数光电对管的输出脉冲来计算小车的行驶路程和实时速度；声控电路则将声音命令转换为相应的数字量并作放大处理后输出到CPU进而可以声控小车的启停；而显示模块则能在小车行驶中实时显示其速度与路程。
系统成本低，功耗低，小车调速平滑，过弯稳定，基本满足设计要求。
目录自动循迹控制小车设计方案 (1)摘要 (2)目录 (3)图索引 (4)第1章系统设计要求 (5)1.1 基本要求 (5)1.2 发挥要求 (5)第2章系统方案选择和论证 (6)2.1 题目解析 (6)2.2 方案选择及论证 (6)2.01 控制终端的选择 (6)2.02 电机及其驱动方式的选择 (7)2.03 循迹模块的选择 (8)2.04 测速模块的选择 (8)2.05 显示模块选择 (8)2.06 声控模块的选择 (9)2.07 遥控模块的选择 (9)第3章系统电路设计及原理分析 (11)3.1 核心模块 (12)3.2 电机驱动电路 (12)3.3 红外遥控模块的设计与参数计算： (13)3.4 光电传感器循迹电路 (16)3.5 光电对管测速电路 (17)3.6 显示电路 (17)3.7 声控电路 (18)第4章软件开发 (19)第5章系统主程序流程图 (20)参考文献 (21)附录一：程序清单 (21)附录二：系统电路图 (29)图索引图3-1系统总体框架图 (11)图3-2 C8051F020最小系统 (12)图3-3直流电机驱动电路 (13)图3-4光电传感器循迹电路 (16)图3-5测速电路原理图 (17)图3-6显示电路内部连接图 (18)图3-7声控电路原理图 (18)图5-1系统主程序流程图 (20)第1章系统设计要求第1章系统设计要求1.1基本要求1)小车可以自动寻迹：在设计好的线路上向前或向后跑，转弯等。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。
四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。
在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。
为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。
同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。
2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。
常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。
光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。
在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。
为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。
通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。
（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。
常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。
超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。
在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。
一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。
3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。
常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。
单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。
在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。
4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。
自动循迹小车
自动循迹小车目录目录 0摘要： (1)1.任务及要求 (2)1.1任务 (2)2.系统设计方案 (2)2.1小车循迹原理 (2)2.2控制系统总体设计 (2)3.系统方案 (3)3.1 寻迹传感器模块 (3)3.1.1红外传感器ST188简介 (3) 3.1.2比较器LM324简介 (4)3.1.3具体电路 (4)3.1.4传感器安装 (5)3.2控制器模块 (5)3.3电源模块 (6)3.4电机及驱动模块 (7)3.4.1电机 (7)3.4.2驱动 (7)3.5自动循迹小车总体设计 (8)3.5.1总体电路图 (8)3.5.2系统总体说明 (10)4.软件设计 (10)4.1 PWM控制 (10)4.2 总体软件流程图 (11)4.3小车循迹流程图 (11)4.4中断程序流程图 (12)4.5单片机测序 (13)5．参考资料 (16)自动循迹小车摘要：本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。
小车以AT89C51 为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度。
利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。
单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。
关键词：单片机AT89C51 光电传感器直流电机自动循迹小车Abstract :This design is a Simple Design of a smart auto-tracking vehicle which based on MSC control.The construction of the car ,and methods of hardware and software design are included. The car use AT89C51 as heart of centrol in this system. Then using PWM waves Produced by MCU to control car speed. By using infraraed sensor to detect the information of black track. The smart vehicle acquires the information and sends t hem to the MSC.Then the MSC analyzes the signals and controls the movements of t he motors. Which make the smart vehicle move along the given black line antomaticly.Keywords :infrared sensor ；MSC ；auto-tracking1.任务及要求1.1任务设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。
自动循迹小车方案
小车的总体原理框图
循迹小车硬件部分设计
供电电源 主控电路 显示电路（时间，里程） 声光报警 寻线电路 驱动电路
供电电源
单片机系统、路径识别的传感器、电机等均需 要5V电源.
在此我们可以考虑利用稳压管来实现。例如 LM2940、LM7805
主控电路
主控电路主要用AT89S51单片机来实现。 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system
1、4k Bytes Flash片内程序存储器； 2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）； 3、32个外部双向输入/输出（I/O）口； 4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断； 5、6个中断源； 6、2个16位可编程定时器/计数器； 7、2个全双工串行通信口； 8、看门狗（WDT）电路； 9、片内振荡器和时钟电路； 10、与MCS-51兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器保密锁定； 13、可编程串行通道； 14、低功耗的闲置和掉电模式。
驱动电路
对于电动车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就 显得十分重要 .
在此我们可以选着三极管构成桥式驱动电路。或 者选着采用L298N集成电路模块来复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央 处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 主要性能特点
显示电路
智能电动小车显示可以选择液晶显 示屏，显示当前小车的速度和里程 数据。
声光报警
在检测到金属以及小车到达一定位置时，都需要 有声光报警。在这里采用LED以及蜂鸣器来实现。
无线遥控循迹小车设计方案
无线遥控循迹小车设计方案1 方案设计与论证本次竞赛要求制作的小车能够循黑线前进并且达到竞速的目的，而且要显示走过的时间和速度。
并且有按键起车与声光语言提示。
根据题目的要求，我们组设计了以下几种方案并对各方案进行了论证与分析。
1.1 电机驱动部分论证与分析方案1：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。
但是电阻络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格昂贵。
更主要的问题在于一般电动机的电阻较小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且很难实现。
方案2：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。
方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。
方案3:采用达林顿管TIP4组成的PWN fe路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的状态，精确调整电机转速。
方案4:采用L298N来控制电机的正转和反转来实现小车的前进和后退，并且如果再利用上PWM就可以实现整车的加速与减速，精确小车的速度。
基于上述理论分析，拟选择方案4。
1.2 传感器探测部分论证与分析方案1:用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。
因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。
将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。
因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案2:用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。
红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。
这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响，因此我们放弃了这个方案。
自动循迹小车方案论证
方案论证1.电源模块设计方案方案一：利用电池的串行连接来提供一个合适的电压。
由于单电源模式下需同时对单片机和两个电机供电，故电机波动可能会影响单片机，进而导致测量、控制不准确。
方案二：采用双电源供电，将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路电源完全隔离。
用7805为电机提供稳定电压，另一方面用干电池对单片机及其他电路电源供电，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以使电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性。
2.电机驱动模块设计方案方案一：采用直流电机，配合LM298驱动芯片组合。
优点在于硬件电路的设计简单。
当外加额定直流电压时，转速几乎相等但由于不允许用LM298，所以不采用此方案。
方案二：采用直流电机配合由晶体管组成的H桥电路。
用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。
3.循迹模块设计方案方案一：采用普通的发光二极管及光敏电阻组成的循迹方案。
其工作原理是：当无光照时，光敏电阻呈现高阻状态，电阻R2无压降三极管截止，三极管的集电极输出高电平；反之，当有光照的时候，光敏电阻接收到反射的光，其阻值下降，R2有压降三极管导通，输出低电平，利用高低电平可以判断控制小车的形程和方向。
本方案能达到基本的控制要求，但是它的缺点在于容易受到外界光线的干扰（可见光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情况有关），不易于控制小车的行迹，损坏了信号采集的效果。
方案二：采用RPR220型光电对管实现循迹方案。
利用红外线在不同颜色物体表面上具有不同的反射特点。
小车行驶过程中是循着黑线行走，因此采取反射光点循迹原理。
小车在行驶中不断向地面发射红外光，当遇到白色是即为漫反射，发射光被白色反射。
当遇到黑色时，发射光背黑色充分吸收。
利用此特点，小车将能正确的找到准确的路线。