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基于摄像头的自主循迹小车系统设计

摘要

“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛属教育部主办的全国五大竞赛之一，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。根据大赛的技术要求，设计制作了智能车控制系统。在整个智能车控制系统中，如何准确地识别道路及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。

本文首先对智能车的硬件进行设计，达到了低重心、大前瞻、高稳定性的目标。其次对系统的软件部分进行设计，利用动态阈值法分割处理采集到的图像，得到赛道信息，从而得到智能车的偏航角和偏航距离。综合偏航角和偏航距离两个控制量对舵机进行控制，实现了入弯走内道，S弯直线冲过的目标，大大提高了智能车的弯道运行速度。用光电编码盘检测智能车的运行速度，再根据赛道信息给定智能车的运行速度，运用增量式PID算法调节驱动电机转速，实现了电机的快速响应。

整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。经过大量测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

关键字：智能车；图像传感器；阈值分割；路径识别；

Abstract

Freescale Cup National Undergraduate Smart Car Competition is sponsored by the National Ministry of Education, one of the five contests, their professional knowledge related to control, pattern recognition, sensor technology, automotive electronics, electrical, computer, machinery and many other disciplines. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system.

This paper first introduces the hardware of the smart car, to achieve a low center of gravity, forward-looking, and high-stability target. The second part of the system is software design, the use of dynamic threshold segmentation algorithm to process images, get track information, yaw and the yaw angle. The steering gear is controlled by the yaw and the yaw angle, when through the turn, the smart car goes inside the road, and when through S bend, the smart car crossed as a goal line, greatly improving speed of the smart car. From the detection with encoder disk we get the speed of the smart car, and then from the track information, we set the expected speed of the smart car, the use of incremental PID algorithm for adjusting drive motor speed to achieve the rapid response to the motor.

The entire system is involved in mechanical models of structural adjustment, the sensor circuit design and signal processing, control algorithms and strategies for optimizing many aspects, such as. After extensive testing, and ultimately determine the structure of the system and various control parameters.

Keywords：smart car; image sensor; threshold segmentation; road identification

1 绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 智能车邀请赛概况 (1)

1.2.1 国外概况 (2)

1.2.2 国内概况 (2)

1.2.3 本届比赛主要规则 (3)

1.3 本文设计方案概述 (4)

1.3.1 控制系统 (5)

1.3.2 电源系统 (5)

1.3.3 整车布局 (6)

1.3.4 智能车相关性能设计思想 (7)

1.4 本文主要内容 (7)

2 硬件设计 (9)

2.1 摄像头的选型及安装方案设计 (9)

2.1.1 摄像头的选型 (9)

2.1.2 传感器的供电电路 (12)

2.1.3 视频处理模块 (12)

2.1.4 传感器安装方案设计 (13)

2.2 模型车机械设计 (14)

2.2.1 车体布局 (14)

2.2.2 传感器支架的设计安装 (14)

2.2.3 主板安装 (15)

2.2.4 车模参数调整 (15)

2.3 电路设计 (16)

2.3.1 电源模块 (16)

2.3.2 时钟模块 (17)

2.3.3 最小系统板模块 (18)

2.3.4 串口模块 (18)

2.3.5 测速模块 (19)

2.3.6 电机驱动模块 (20)

2.3.7 抗干扰处理 (20)

2.4 本章小结 (21)

3 软件设计 (22)

3.1 视频信号采集 (22)

3.1.1 摄像头的工作原理 (22)

3.1.2 采样分析 (23)

3.1.3 采样时序 (24)

3.1.4 中断分析 (25)

3.2 路径识别与自动阈值 (26)

3.3 软件抗干扰处理 (28)

3.4 偏航算法 (29)

3.4.1 摄像头测量距离标定 (29)

3.4.2 舵机的控制方法 (30)

3.4.3 偏航距离的计算 (31)

3.4.4 偏航角的计算 (32)

3.4.5 舵机的控制 (33)

3.5 电机的速度控制 (35)

3.5.1 电机的开环响应特性 (35)

3.5.2 速度PID算法 (36)

3.6 本章小结 (37)

4 智能车的开发及调试 (38)

4.1 开发工具机调试过程 (38)

4.1.1 编译环境 (38)

4.1.2 下载调试 (39)

4.1.3 无线调试模块 (39)

4.2 单片机的资源分配 (40)

4.3 代码设计简介 (41)

4.4 车模机械结构参数 (41)

4.4.1 车模参数 (42)

4.4.2 电路板参数 (42)

4.5 本章小结 (43)

5 总结与展望 (44)

致谢 (45)

参考文献 (46)

翻译部分.......................................................................................... 错误！未定义书签。

中文译文................................................................................... 错误！未定义书签。

英文原文................................................................................... 错误！未定义书签。

1 绪论

1.1 引言

智能车即轮式移动机器人，是一种集环境感知、决策规划、自动行驶等功能于一体的综合智能系统，智能车集中地运用了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识[1]。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经扮演了非常重要的角色。近年来，智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。目前，智能车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶，这些智能车的设计通常依靠特定道路标记完成识别，通过推理判断模仿人工驾驶进行操作[2]。本文所述智能车就是一种自动导引小车,能够在给定的区域内沿着轨迹自动进行行进。

1953年，美国Barrett Electric公司制造了世界上第1台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”(automated guided vehicle，简称AGV)。这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输[3]。20世纪60年代和70年代初，AGV仍采用这种导向方式。但是，20世纪70年代中期，具有载货功能的AGV在欧洲得到了应用并被引入到美国。这些自动导向车主要用于自动化仓储系统和柔性专配系统的物料运输。在20世纪70年代和80年代初，“智能车”的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发[4]。自动导向无轨行走车辆常用蓄电池作为动力源，它是机电一体化的典型[5]。AGV技术在汽车工业上有着广泛的用途，欧洲和美、日等国的汽车生产工业在80年代就开始大量使用AGV技术，现已成为比较成熟的技术。

智能车有着极为广泛的应用前景[6]。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适巡航并把车开得开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来撞车就不会发生了。

1.2 智能车邀请赛概况

“飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛是由摩托罗拉旗下飞思卡尔公司赞助并由高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办的全国性的赛事，旨在加强大学生的创新意识、团队合作精神和培养学生的创新能力。此项赛事专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，以及对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具

基于摄像头的自主循迹小车系统设计

摘要 “飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛属教育部主办的全国五大竞赛之一，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。根据大赛的技术要求，设计制作了智能车控制系统。在整个智能车控制系统中，如何准确地识别道路及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。本文首先对智能车的硬件进行设计，达到了低重心、大前瞻、高稳定性的目标。其次对系统的软件部分进行设计，利用动态阈值法分割处理采集到的图像，得到赛道信息，从而得到智能车的偏航角和偏航距离。综合偏航角和偏航距离两个控制量对舵机进行控制，实现了入弯走内道，S弯直线冲过的目标，大大提高了智能车的弯道运行速度。用光电编码盘检测智能车的运行速度，再根据赛道信息给定智能车的运行速度，运用增量式PID算法调节驱动电机转速，实现了电机的快速响应。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。经过大量测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。关键字：智能车；图像传感器；阈值分割；路径识别；

Abstract Freescale Cup National Undergraduate Smart Car Competition is sponsored by the National Ministry of Education, one of the five contests, their professional knowledge related to control, pattern recognition, sensor technology, automotive electronics, electrical, computer, machinery and many other disciplines. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. This paper first introduces the hardware of the smart car, to achieve a low center of gravity, forward-looking, and high-stability target. The second part of the system is software design, the use of dynamic threshold segmentation algorithm to process images, get track information, yaw and the yaw angle. The steering gear is controlled by the yaw and the yaw angle, when through the turn, the smart car goes inside the road, and when through S bend, the smart car crossed as a goal line, greatly improving speed of the smart car. From the detection with encoder disk we get the speed of the smart car, and then from the track information, we set the expected speed of the smart car, the use of incremental PID algorithm for adjusting drive motor speed to achieve the rapid response to the motor. The entire system is involved in mechanical models of structural adjustment, the sensor circuit design and signal processing, control algorithms and strategies for optimizing many aspects, such as. After extensive testing, and ultimately determine the structure of the system and various control parameters. Keywords：smart car; image sensor; threshold segmentation; road identification

基于单片机的智能循迹小车设计

本科毕业设计（论文）基于单片机的智能循迹小车设计学生学院信息工程学院专业测控技术与仪器（光机电一体化方向）年级班别20 级（1）班学号学生姓名指导教师 20 年6月

摘要自循迹智能小车也是智能行走机器人的一种，智能小车可以适应不同的环境，不受外界温度、湿度、空间以及重力等各种恶劣条件的影响，在人类无法进入或者生存的环境中完成人类无法完成的任务。本课题是智能循迹小车系统的设计，智能小车的设计涉及传感器技术、电路涉及、程序设计、控制设计等多个方面的知识，是一项综合设计。设计目标是小车能沿着规划好的黑线行走，不偏离道路。。智能循迹小车以木板车架为承载，包括单片机模块：STC89C52芯片；驱动模块：L298N驱动模块和两个直流电机；循迹模块：红外光电传感器和LM324运算放大器。红外光电传感器判断是否寻找到黑线，并将产生的电平信号发送至LM324运算放大器，再返回到单片机，单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块控制小车在黑线上实现前进后退左转右转。关键词：智能小车，自动循迹，单片机，红外传感器

Abstract Self-tracing smart car is also a kind of intelligent walking robot, intelligent car can adapt to different environments, from outside temperature, humidity, space and gravity and other adverse conditions, in the human can not enter or survive the environment to complete the human Unable to complete the task. This topic is the design of intelligent tracking car system, intelligent car design involves sensor technology, circuit involved, programming, control design and other aspects of knowledge, is a comprehensive design. The design goal is that the car can walk along the planned black line without departing from the road. The The following steps: STC89C52 chip; drive module: L298N drive module and two DC motors; tracking module: infrared photoelectric sensor and LM324 operational amplifier. Infrared photoelectric sensor to determine whether to find the black line, and the resulting level signal sent to the LM324 operational amplifier, and then return to the microcontroller, the microcontroller according to the requirements of the program to make the appropriate judgment to the motor drive module control car on the black line Turn forward and turn right. Key words: intelligent car, automatic tracking, single chip, infrared sensor

基于STC89C52单片机-红外智能循迹小车 (1)

基于STC89C52单片机红外智能循迹小车实验报告册学院：电气工程学院协会：电子科技协会班级：电气1206 班姓名：蔡申申学号：201223910625 联系方式：151 **** ****

摘要本报告论述了自己参加第八届河南工业大学科技创新大赛——基于STC89C52RC单片机红外智能循迹小车的方案论证、制作过程、调试过程。设计采用STC89C52RC单片机为核心控制器件，采用TCRT5000红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制减速电机转动实现转向。实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单、制作成本低，运行平稳、可靠性好。关键词：STC89C52单片机、反射式光电对管、PWM调速减速电机

目录摘要 (2) 1 绪论 (4) 1.1 智能循迹小车概述 (4) 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 (4) 1.1.2 智能循迹分类 (4) 1.1.3 智能循迹小车的应用 (5) 2 智能循迹小车总体设计方案 (5) 2.1 整体设计方案 (5) 2.1.1 系统设计步骤 (5) 2.1.2 系统基本组成 (5) 2.2 整体控制方案确定 (6) 3 系统的硬件设计 (6) 3.1 单片机电路的设计 (6) 3.1.1 单片机的功能特性描述 (6) 3.1.2 晶振电路 (7) 3.1.3 复位电路 (7) 3.2 光电传感器模块 (8) 3.2.1 传感器分布 (8) 3.3 电机驱动电路 (9) 3.3.1 L298N引脚结构 (9) 3.3.2 电机驱动原理 (9) 4 系统的软件设计 (10) 4.1 软件设计的流程 (10) 4.2 本系统的编译器 (10) 5 系统的总体调试 (11) 5.1 硬件的测试 (11) 5.2 系统的软件调试 (11) 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (12) 附录A 原理图与模块电路图 (12) 附录B 程序代码 (13) 附录C 硬件实物图 (15)

智能车光电传感器和摄像头的选择

第15卷第4期2011年12月扬州职业大学学报 Journal of Yangzhou Polytechnic College Vol．15No．4 Dec．2011智能车光电传感器和摄像头的选择戚玉婕（扬州职业大学，江苏扬州225009）摘要：智能车设计综合了光学传感器、硬件电路和软件算法等多方面跨领域的知识技巧。本文针对黑白赛道智能车的赛道光学识别模块，系统地介绍了红外反射式光电传感器、激光传感器和可见光摄像头的实现原理及硬件电路；同时结合实际比较了其优缺点。关键词：红外反射式传感器；激光传感器；摄像头；智能车设计中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1008－3693（2011）04－0023－04 Choice of Photoelectric Sensor and Camera in Intelligent Car QI Yu-jie （Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou225009，China） Abstract：Intelligent car designing is a modern and effective way in science and technology teaching．It in-tegrates some interdisciplinary skills，such as design and choice of optical sensor，hardware circuit and algo-rithm．In view of the benefit of designing the optical recognition module，the working mechanism and hardware design of several optical system，including infrared photoelectric sensor，laser sensor and camera are intro-duced in this article．Furthermore，combined with practical experience in teaching，pros and cons of the three alternative sensors are discussed to help teaching activities in intelligence car designing． Key words：infrared photoelectric sensor；laser sensor；camera；intelligent car designing 智能车也称无人车，是一个集环境感知规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。1953年，世界上第一台无人驾驶牵引车诞生，这是一部采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车。如今，随着传感技术的不断进步，无人驾驶车发展也越来越快。智能车的光学传感器模块起到了至关重要的作为。光学传感器将获得的道路信息、测速传感器将现行车速信息传递至系统，系统对获得的图像和数据信息进行分析处理，经过特定的控制算法计算得出最佳速度和舵机转角，这是智能车系统的基本工作原理。传感器是智能车的“眼睛”，必须能够真实、快速地反馈赛道信息。光电传感器和摄像头是两种工业应用最广泛的光学传感器。光电传感器包括红外传感器、激光传感器等，广泛应用于无人生产线，自动巡逻等领域；摄像头则广泛应用于汽车安全的智能技术中，如视觉增强系统、前照灯自动调整系统、转向监视系统等。本文结合我校开展智能车设计的经验，介绍了智能车设计中用到的光电传感器和摄像头，并比较两者的性能差别。 1光电传感器智能车道路识别系统设计光电传感器（反射式）的光源有很多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管和激光二收稿日期：2011－09－26 作者简介：戚玉婕（1985—），女，扬州职业大学电子工程系助教，硕士。

循迹竞速小车

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文）课程名称：电子技术基础课程设计设计题目：循迹竞速电动车设计院系：电气学院班级：1306152 设计者：学号：指导教师：张刚设计时间：2015.12.18 哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

循迹竞速电动车设计一、设计目的 1.熟练掌握数字电路课程中常用芯片的使用方法； 2.掌握控制逻辑电路的设计和电路调试技能； 3.了解并掌握直流小电机的PWM控制思想。二、设计要求 1.小车从出发点开始，必须预定沿轨迹运动。到达终点线时小车自行后退。完成时间按小车从出发点到到达终点线所用时间计。每个小组的小车要按上述要求跑完全程，小车跑动期间不能人为干预小车运动，直至小车到达终点线并一直后退。 2.三人一组，协同工作。三、设计方案图1 设计方案模块组成部分图 1、轨道监测模块轨道监测模块主要由两个一路循迹传感器组成，它们分别用来监测左右的白线和黑线，当检测到黑线时，输出为低电平，检测到白线时，输出为高电平，当车向左偏离轨道时，右传感器监测到黑线，输出为低电平；当车向右偏离轨道时，左传感器监测到黑线，输出为低电平；

图2一路循迹传感器图3 一路循迹传感器功能图图4 一路循迹传感器电路图 2、电机驱动模块电机驱动采用PWM控制电机转速，输入信号控制正反转；用到的芯片为L293B。此驱动模块可同时驱动两个电机，其中2,7,10,15管脚为输入端，3,6,11,14管脚为输出端。当2管脚输入高电平时，7管脚输入低电平。此时3管脚输出高电平，6管脚输出低电平，3,6管脚所连接的电机正转，电机反转同理可得。

基于STM32的智能小车摄像头循迹系统

分类号编号烟台大学毕业论文（设计）基于STM32的智能小车摄像头循迹系统 Intelligent Car Tracking System Based on STM 32 Camera 申请学位：工学学士院系：光电信息科学技术学院专业：电子信息工程姓名：王坤学号：200813503229 指导老师：尚明（教授） 2012年5 月21 日大学EDA实验室

基于STM32的智能小车摄像头循迹系统姓名：王坤导师：尚明（教授） 2012年5 月21 日大学EDA实验室大学毕业论文（设计）任务书

院（系）：光电信息科学技术学院

[摘要]现在人们越来越喜欢安全、节能、环保、智能化和信息化的汽车了，在智能汽车新时代，无人驾驶技术，得到了飞越的发展，成为了智能车时代的新标志。智能小车不但逐步提高了车辆的控制水平和驾驶水平，而且也保障了车辆行驶的安全、畅通、高效特性。本文主要讨论了智能车系统的设计方案，并且对智能车自主行驶的决策以及控制，算法也进行了相应的研究。本论文首先设计了智能车的硬件结构，硬件方面以Cortex-m3为控制核心，另外其他辅助模块包括：电源模块，图像传感模块，速度控制模块以及其他功能模块进行辅助，从而来完成智能车的硬件设计。由于智能车有一个比较复杂跑道，传统的控制算法在复杂跑道情况下已经无法解决智能车的控制参数的问题。因此本论文做了一些改进，本论文采用理论结合实际，我们采用了模糊PID控制算法来实现对智能车的控制，并进行了一定的实验。在该系统中，由CMOS摄像头来实现路径识别，通过对小车的闭环控制，使小车能按照给定的黑色引导线平稳地循迹。该系统能够很好地满足智能车对路径识别性能和抗干扰能力的要求，稳定误差小，调节相应时间比较快，具有较好的动态性能和良好的稳定性。实验证明，所设计的智能车具有速度快，适应性强的特点。 [关键词]智能车；图像处理；比例积分微分

51单片机循迹小车程序

/*功能：寻迹小车使用芯片：AT89S52 或者STC89C52 或AT89S51 STC89C51 晶振：12MHZ 编译环境：Keil 作者：MH~ */ #include // 引用标准库的头文件 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //=================电机驱动===================== sbit dianji_r = P3^0; //右边电机控制口，低电平转? sbit dianji_l = P3^7; //左边电机控制口，低电平转 //=============循迹感应接口====================== sbit xjmk_r = P3^2;// 右边寻迹模块检测口INT0 sbit xjmk_l = P3^3;// 左边寻迹模块检测口INT1 void check_righet();//右边时候检测到黑线测试程序 void check_left();//左边时候检测到黑线测试程序 void delay_50us(uint t); void delayms(uint Ms); uchar r_count;//右边传感器检测到的次数计数单元 uchar l_count; uint time; //***********************主程序****************************** main() { time=50; dianji_r=0;//上电时右侧电机运行 dianji_l=0;//上电时左侧电机运行 EA=1; EX1=1; EX0=1; IT1=0; IT0=0;

基于51单片机智能小车循迹程序

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int ////电机驱动模块位定义//// sbit M11=P0^0; //左轮 sbit M12=P0^1; sbit M23=P0^2; //右轮 sbit M24=P0^3; sbit ENA=P0^4; //左轮使能PWM输入改变dj1数值控制转速sbit ENB=P0^5; //右轮使能PWM输入改变dj2数值控制转速////占空比变量定义//// unsigned char dj1=0; unsigned char dj2=0; uchar t=0; ////红外对管位定义//// sbit HW1=P1^0; //左前方 sbit HW2=P1^1; //右前方 sbit HW3=P1^2; //左后方 sbit HW4=P1^3; //右后方 ////小车前进//// void qianjin() { M11=1; //左轮 M12=0; // M23=1; //右轮 M24=0; // dj1=50; dj2=50; } ////向左微调//// void turnleft2() { M11=1; M12=0; M23=1; M24=0; dj1=7; //左轮 dj2=50; //右轮 } ////向右微调//// void turnright2() { M11=1; M12=0;

M23=1; M24=0; dj1=50; dj2=7; } ////向左大调//// void left() { M11=0; M12=1; M23=1; M24=0; dj1=7; dj2=80; } ////向右大调//// void right() { M11=1; M12=0; M23=0; M24=1; dj1=80; dj2=7; } ////循迹动作子函数//// void xj() { if(HW1==0&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //前进逻辑 { qianjin(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //左右微调 { turnleft2(); } if(HW1==0&&HW2==1&&HW3==0&&HW4==0) { turnright2(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==1&&HW4==0) //左右大调 { left(); }

基于单片机的智能循迹小车

第1章绪论 1.1课题背景目前，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。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备: (1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下: (1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/

基于单片机89c51循迹小车原理与程序

自循迹小车第一章引言 1.1 设计目的通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 1.2 设计方案介绍该智能车采用红外对管方案进行道路检测，单片机根据采集到的红外对管的不同状态判断小车当前状态，通过ｐｉｄ控制发出控制命令，控电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 1.3 技术报告内容安排本技术报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术方案的概述；第二部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等；第三部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。

第二章技术方案概要说明本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块. 在整个系统中，由电源管理模块实现对其他各模块的电源管理。其中，对单片机、光电管提供5V电压,对电机提供6V电压路径识别电路由3对光电发送与接收管组成。由于路面存在黑色引导线，落在黑线区域内的光电接收管接收到反射的光线的强度与白色的路面不同，进而在光电接收管两端产生不同的电压值，由此判断路线的走向。传感器模块将当前采集到的一组电压值传递给单片机，进而根据一定得算法对舵机进行控制，使小车自动寻线行走。单片机模块是智能车的核心部分，主要完成对外围各个模块的管理，实现对外围模块的信号发送，以及对传感器模块的信号采集，并根据软件算法对所采集的信号进行处理，发送信号给执行模块进行任务执行，还对各种突发事件进行监控和处理，保证整个系统的正常运作。电机驱动采用L293驱动芯片，该芯片支持2路电机驱动同时支持PWM 调速

基于MSP430单片机循迹小车

课程设计报告课程名称嵌入式系统原理与设计课题名称智能循迹小车专业通信工程班级1101班学号姓名指导老师 2014 年 1 月 5 日

1.系统总设计 1.1 功能说明本课题是基于MSP430单片机循迹智能小车的设计与实现，小车系统以MSP430单片机为系统控制处理器，采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据检测到的

信号的不同状态判断小车的当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车的控制。 1.2 任务分配情况参与此次项目制作的一共七人，分别是：振凤，志成，肖新加，戴小敏，小林，鹏华和莹任务分配情况如表1所示：产品名称：智能循迹小车技术参数： L298N基本参数：类型：半桥输入类型：非反相输出数： 4 电流输出/同道：2A 电流峰值输出：3A 工作温度：-25~135°C 器件型号：L298N 产品的使用方法：用六节干电池9V直流电压作为供电电源，接通电源，在有黑线的跑道上行走。注意事项：1、所用电源不能超过9V，以免电压过大，把电机烧坏。 2、小孩使用时，应在大人的陪同下使用，以免被小车的尖锐部分弄伤。 3、轻拿轻放，以免损坏小车器件。 4、长期不使用时，应把电池取出。生产日期：20xx年xx月xx日 2.硬件设计此次项目中硬件部分的设计主要包含以下模块：电源模块，红外循迹模块，电机驱动模块和MSP430f149单片机。 2.1 电源模块模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计

基于某51单片机的智能小车控制系统

工业职业技术学院毕业设计课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统系（院）名称电气工程系专业及班级学生学号指导教师

完成日期年11 月19 日

摘要随着我国科学技术的进步，智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。关键字：智能小车，单片机，红外传感器。

目录第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 -

基于单片机的智能循迹小车本科

摄像头循迹智能平衡小车

摄像头循迹智能平衡小车付国栋，胡健军，王杰（哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨黑龙江 150001）摘要：摄像头循迹智能平衡小车是使用MK60DN512ZVLQ10微处理器和CCD摄像头配合来实现在跑道上的自动循迹，识别黑白线，直道和弯道的加减速行驶。小车是机械系统与硬件系统配合软件系统实现运行的复杂整体，硬件系统有电源管理模块，最小控制系统模块，图像采集识别处理模块，陀螺仪加速度计角度测量模块，电机驱动模块，编码器测速模块；软件系统包括小车的直立平衡控制，速度与方向的PID控制，角度测量的卡尔曼互补滤波算法，信息（赛道图像，车轮转速）采集程序；机械系统方面，各模块的安装，优化改进也是摄像头循迹智能平衡小车平稳运行的关键部分。关键词：MK60DN512ZVLQ10微处理器，图像采集识别处理，PID控制，卡尔曼互补滤波 Smart balanced car of tracking by camera FU Guodong, HU Jian jun, WANG Jie （College of Automation, Harbin Engineering University , Harbin, Heilongjiang 150001）Abstract: Smart balanced car of tracking by camera realizes automatic track in runway, recognizes black and white line, acceleration and deceleration of speed by using microprocessor MK60DN512ZVLQ10 and CCD camera. Smart car is a complex system concluding mechanical system, hardware system and software system; the hardware system has power module, minimum control system, the module of gathering, recognizing and processing image, the module of measuring angle by gyroscope and accelerometer, the module of driving motor, the module of measuring speed by encoder; the software system is composed of upright and balanced control’s procedure, speed and direction’s PID control’s procedure, kalmen complementary filtering algorithms, and procedure of gathering information like the runway’s image and the wheel’s speed. And every module’s installation, optimizing and improvement in mechanical system is also a key part that makes smart car move stably. Key words:Microprocessor MK60DN512ZVLQ10, gathering, Recognizing and processing of image, PID control, Kalmen complementary filtering

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