论文-红外避障小车

第一章绪论

1.1 引言

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。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。

由于在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能，因此，自动避障系统的研发就应运而生。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，所以我们的自动避障小车就是基于这一目标而设计的的，该智能小车可以作为机器人的典型代表，它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU，本次的设计中采用的技术主要有通过编程来控制小车的速度、传感器的有效应用、新型芯片的采用等等。

智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。所以我们的机器人不仅仅可以实现自动避障功能，还可以扩到展循迹等功能，感知导引线和障碍物等多个方面。

1.2 设计任务

1.2.1 设计思想

本系统要求自行设计制作一个智能小车，该小车在前进的过程中能够检测到前方障碍并自动避开，达到避障的效果。我的设计思想是采用C8051F310单片机为控制核心，利用位置传感器检测道路上的障碍，通过采集数据并处理后由单片机产生PWM波驱动直流电机对车进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车。

1.2.2 功能概述

根据题目中的设计要求，本系统主要由微控制器模块、避障模块、直流电机及其驱动模块电源模块等构成。本系统的方框图如图1-2-2所示：

图1-1 系统方框图

微控制器模块：通过采用C8051F310作为微控制器接受传感器部分收集到的外部信息进行处理，并将结果输出到电机驱动模块控制电机运行。

避障模块：采用位置传感器的漫反射检测来检测前方是否有障碍，通过红外光电开关采集到的信号送到微控制器。

驱动模块：通过接收微控制器产生的信号来驱动电机运行，达到快慢速行驶，转向控制以及自动停车。

电源模块：电源部分是为整个电路模块提供电源，以便能正常工作。

第二章硬件电路设计

2.1 关键元件选择讨论

2.1.1 单片机的选择

C8051F310器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片。下面列出了一些主要特性:

1.高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS）

2.全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）

3.带模拟多路器真正10位200ksps的25通道单端/差分 ADC（C8051F310/1/2/3）

4.高精度可编程的25MHz内部振荡器

5.16KB（C8051F310/1）或8KB（C8051F312/3/4/5）在系统编程的FLASH存储器

6.1280字节片内RAM

7.硬件实现的SMBus/I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口

8.4 个通用的16位定时器

9.具有5个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列

10.片内上电复位、VDD监视器和温度传感器

11.片内电压比较器（2）

12.29/25个端口I/O（容许5V输入）

C8051F310原理示意图

具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的 C8051F310 是真正能独立工作的片上系统。FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。

C8051F310封装图

片内Silicon labs二线（C2）开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用C2进行调试时，所有的模拟和数

字外设都可全功能运行。两

个C2接口引脚可以与用户

功能共享，使在系统调试功

能不占用封装引脚。每种器

件都可在工业温度范围

（-45℃到+85℃）内用

2.7V-

3.6V的电压工作。端

口I/O、/RST和JTAG引脚

都容许5V的输入信号电压。

C8051F31X有32脚LQFP封

装和28脚 MLP封装。

设计单片机及外围电路电路原理图

2.1.2 传感器的选择

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。

避障小车是通过传感器系统感知外界环境，在复杂环境中自主移动并完成避障的任务，我们想要实现避障小车的视觉功能有多种方式，可以使用CCD摄像头进行图象采集和识别方法，基于检测对象表面靠近传感元件时的电容变化的电容式接近传感器，根据波从发射到接收的传播过程中所受到的影响来检测物体的接近程度的超声波传感器以及包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管(或光敏三极管)的红外反射式光电传感器。由于CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，而且红外传感器探测视角小，方向性强一些，测量精度高，价格便宜，而且可以在夜间工作，因此红外传感器可以作为视觉应用于移动机器人避障。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD

传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。

我们这次采用的小车传感器是红外位置传感器，用漫反射式光电开关进行避障。红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。漫反射式光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。

2.1.3 电机类型的选择

电动机的作用是将电能转换为机械能，电动机分为交流电动机和直流电动机两大类，所以我们在避障小车的电机选择上就有步进电机和直流电机两种选择方式，现介绍如下：

（1）交流电机的优点是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个优点是转换精度高，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

（2）直流电动机的优点是具有良好的调速性能，可以用于许多调速性能要求较高的场合调速范围宽广，调速特性平滑，过载能力较强，热动和制动转矩较大。

通过上述比较，虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机价格较高，驱动方面也较复杂，由于我们设计的小车对于精度要求不是特别高，电路和控制相对简单，同时价格低廉所以我们最后还是选择选择直流电机。

2.1.4 电机驱动电路的选择

我们在设计小车的电机驱动电路的过程中，通过在网络和图书室中查阅相关资料，我们的选择可以分为3种，分别介绍如下：

（1）使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。它的优点在于线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但是缺点也十分明显，如功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大，对于小车的长时间运行不利。

（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.这个方法的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。

（3）采用由双极性管组成的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，而且它的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。

通过上述比较后，我们在选择时候选择的是方式3，采用由双极性管组成的H桥电路的驱动电路。下面我们对H桥驱动电路进行简短的介绍分析：图2-1所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图2-1及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。

图2-1 H桥驱动电路

要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。如图2-2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。图2-3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过

电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。

图2-2 H桥驱动电机顺时针转动图2-3 H桥驱动电机逆时针转动驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图2-4所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样，图2-4所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）

图2-4 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路

采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（图2-5）；如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。

图2-5 使能信号与方向信号的使用

最后我们决定采用元件组成H桥电路来组成驱动电路。我们可以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，而且它的电子开关的速度很快，稳定性也很高。

设计驱动电路原理图如下：

2.1.5电源的选择

对于一个实际的电子系统，要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压，输出电压和电流，还要仔细考虑总的功耗，电源实现的效率，电源部分对负载变化的瞬态响应能力，关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的，效率高了，在负载功耗相同的情况下总功耗就少，对于整个系统的功率预算就非常有利了，对比LDO 和开关电源，开关电源的效率要高一些。同时，评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率，还要关注轻负载的时候效率水平。至于负载瞬态响应能力，对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求，因为当CPU突然开始运行繁重的任务时，需要的启动电流是很大的，如果电源电路响应速度不够，造成瞬间电压下降过多过低，造成CPU运行出错。

我们在电源的选择上最后决定采用7.2V可充电动力电池组。动力电池组具有较强的电流驱动能力及稳定的电压输出性能，经测试在用此种供电方式下，单片机和传感器工作稳定，直流电机工作良好，且电池体积较小、可以充电、能够重复利用等，能够满足系统的要求。

设计电源原理图如下：

2.2 电路原理图及PCB设计

2.2.1 电路原理图

在本次电路设计中，前面的各个单元模块的设计里面都进行了相关的模块设计以及验证，如微控制器模块设计电路，电源模块设计电路以及电机驱动电路的设计电路，所以我们最后在PROTEL99SE中，设计了以下的电路原理图。

电路原理图设计如下：

2.2.2 PCB设计

PCB 即 Printed Circuit Board 的简写，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。一块完整的PCB主要由以下几部分构成：（1）：绝缘基材（2）：铜箔面（3）：阻焊层（4）：字符层（5）：孔。我们设计的PCB设计以及布线图如下：

PCB密度分析：

由于电子元件对热比较敏感，因此当某个电路板上的某个区域元件密度过高导致热能容易集中，这样会降低这一区域内的电子元件的使用寿命，在密度分析图中，用颜色代表密度级别，绿色代表低密度，黄色表示中密度，而红色表示高密度，从对布局好的电路板进行密度分析，从图中的密度分析结果可知，本次设计的电子元件密度分布差异不大，密度分布均匀

我们还可以从3D图查看电路布局密度~从3D图我们可以看出，系统布局密度适中。

PCB完成图如下：

该PCB板最后铺铜后就完成了PCB的基本设计，该板子最后经过测量的大小，长为82.14mm，宽50.55mm

第三章软件设计

3.1 程序设计总体思路

在设计过程中我们将C8051F310单片机作为控制核心，利用红外位置传感器检测道路上的障碍信息，而小车通过位置传感器获得路径信息，当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平，并且将检测到信号返回到单片机中，然后C8051F310进行判断并开始处理小车所处的状态，采用单片机产生PWM波驱动直流电机对车进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车。

3.2 程序流程图

开始

是

3.3 PWM 控制的实现

PWM （Pulse Width Modulation ）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系

列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM 控制

技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM 型，PWM 控制技术

正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 作

为直流电机的调速方式，PWM 驱动基本是不二的选择，特别是单片机日益普及的

今天。而我们设计中的电机转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与

控制波形的占空比成正比，因此，电机转速与占空比成比例，占空比越大，电机

转动越快。我们在控制程序中可以设置一个寄存器，用来存储PCA0L 的初值，通

过改变PCA0L 的初值来对小车的方向和转速进行控制。 3.4 小车状态定义

端口声明定义

小车初始化 是否有中断产生 产生中断

完成 执行程序 否

我们在设计小车的程序设计中设计思想如下，小车在运行状态中当前方有障碍的时候，传感器将得到信号返回到单片机后，单片机产生中断让小车停驶，并且产生PWM波让小车前轮转向中倒车一定的时间，然后再次返回到主程序中运行，直到再次检测到障碍物时中断，在次执行……直至顺利到达目的地，完成避障功能。

第四章结论

通过此次设计，使我对所学过的知识有了更深层次的了解，并且对电机相关知识、传感器的了解以及电源电路的设计也有了更进一步的认识。过各种方案的讨论及尝试，再经过多次的整体软硬件结合调试，最终设计的小车能够实现其避障功能，当遇到障碍时倒车转弯然后在沿着无障碍物路径行驶，直至到达终点。这次避障小车的设计满足最初的设计要求，而且在此过程中也学到了很多课本上学不到的知识，真正从实践中检验了我们的理论和动手能力，使我们受益匪浅。

附录1程序清单

===========================================================

#include // SFR 声明

//定义

sbit Go=P2^0;

sbit Ba=P2^1;

sbit L_drc=P2^2;

sbit R_drc=P2^3;

int q=1;

int PWM=100 ;

//函数声明

void delay (int w);//延时函数

void Start();//启动初始化函数

void STOP();//小车停止函数

void BACK_TurnRight();//向右后倒函数

//端口初始化函数

void PORT_Init(void)

{

P0MDOUT=0xff;

P2MDOUT=0x0ff;

P0SKIP=0x40;//P0.6跳过交叉启用位

XBR0=0x00;

XBR1=0x44;//弱上拉开，交叉开关启用，cex1启用

}

//设定内部时钟函数

void Internal_Crystal(void)

{

OSCICN=0x83;//内部振荡器启用，不分频最高频率

CLKSEL=0x00;//使用内部振荡器

}

//延时函数

void delay (int w)

{

int i,k;

for(k=0;k<=w;k++)

{

for(i=0;i<=200;i++);

}

}

//PWM波输出函数

void Bit_PWM_Output(void)

{

PORT_Init();

Internal_Crystal();

PCA0MD = 0x02; // 禁止CF中断

PCA0CPL0 = 200; // 初始化PCA的PWM值PCA0CPH0 = 200;

PCA0CPL1 = PWM; // 初始化PCA的PWM值PCA0CPH1 = PWM;

PCA0CPM0 = 0x42;

PCA0CPM1 = 0x42;// CCM0为8位PWM方式PCA0CN = 0x40; // 允许PCA计数器

}

//启动初始化函数

void Start()

{ while(q)

{ R_drc=1;

L_drc=1 ;

Go=0;

Ba=1;

q=0;

delay(100);

}

}

//小车停止函数

void STOP()

{ L_drc=R_drc=1;

Go=1;

Ba=1;

delay(1000);

delay(10000);

}

//向右后倒函数

void BACK_TurnRight()

{ R_drc=1;

L_drc=0;

Go=1;

Ba=0;

delay(10000);

delay(10000);

}

//外部中断处理函数初始化

void INT0_Init(void)

{

IT01CF=0x06;//中断配置给P0.6口 EX0=1;

IT0=0;//边沿触发

EA=1;

}

//外部中断0中断处理函数

void INT0_ISR(void) interrupt 0 {

EA=0;

STOP();

BACK_TurnRight();

q=1;

Start();

IE0=0;//清外部中断标志

EA=1; }

//主程序

void main()

{

PCA0MD&=~0x40;

PORT_Init();

Internal_Crystal();

Bit_PWM_Output();

INT0_Init();

Start();

while(1)

{} }

=====================================================================

附录2元件列表

=========================================================== 元器件型号电路元器件标注

电解电容 100uF*2 C1 C2

电解电容 1000uF*1 C3

电解电容 T22uF*1 C4

电容 0.1uF*5 C5 C6 C7 C8 C9

电容 22pF*2 C10 C11

电容 1uF*1 C12

电阻 470*4 R1 R2 R3 R4

电阻 1K*4 R5 R6 R7 R8

电阻 10M R9

电阻 2K*14 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16

R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23

电阻 5.1K*2 R24 R25

电阻 10K*12 R26 R27 R28 R29 R30 R31

R32 R33 R34 R35 R36 R37

LED 3V D1 D2 D3 D4 D5

晶振 32.768KHz Y1

NPN 0805 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 LM1117 U1

AZ1084 U2

C8051F310 U3

HEADER 5X2 JP1

智能红外避障小车的设计与制作

智能红外避障小车的设计与制作 以前用LM393做过红外避障小车，但避障效果不佳。究其原因主要有两点，一是发射的红外信号未经调制探测范围窄；二是LM393本身只是个电压比较器，在输出电压翻转时没有延时，我们看到的现象就是小车在障碍物前面一前一后的瞎磨蹭，看了很是不爽。现在介绍智能红外避障小车的设计与制作。 一.设计思想与总体方案 1，设计思想 小车沿直线行驶，当探测到前方有障碍物时停止，再后退，然后右转弯，最后继续前进，如此反复。 2，总体设计方案和框图 本设计以AT89C2051单片机作为检测和控制核心，用红外光电开头探测障碍物，RP5履带式坦克底盘作车体。框图如下： 二.系统硬件组成及设计原理

本系统硬件部分由单片机单元，红外传感器单元，电机驱动单元，蜂鸣器单元，键盘输入单元及电源单元组成。 1，单片机单元 本系统采用AT89C2051单片机作为中央处理器，其主要任务是扫描键盘输入的信号启动小车，读P3.5判断前方有无障碍物,并执行相关动作(本设计中P3.5=0时，前方有障碍；P3.5=1时前方无障碍），P1.4----P1.7是电机驱动口；P3.7是蜂鸣器信号输出；P3.5接红外传感器。 2，红外传感器单元

为简化硬件电路，传感器单元采用了发射/接收一体化的红外光电开头，型号E3F-DS30C4，点击图片可以查看其详细资料。 该传感器为漫反射型，使用电压范围宽（DC6V--36V），探测距离可调节，最大可达30CM，输出信号可直接与单片机的I/O口相连接。 3，电机驱动单元 PR5履带式坦克底盘为双电机驱动，转弯非常灵活，本系统用常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱

智能循迹避障小车-论文设计

单片机的应用与开发 智能循迹避障小车 作者：*** 摘要：利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52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。 关键词：智能小车STC89C52单片机 L298N 红外对管 第一章绪论 1.1单片机的简介 一．微型计算机（Single Chip Microcomputer） 微型计算机的主要特点：CPU集成于一个芯片中。 单片机（Micro Controller Unit）是把组成微型计算机的各功能部件：CPU、RAM、ROM、定时/计数器、中断控制器、并行和串行接口均集成在一个芯片中。其一个芯片就构成了一个比较完整的计算机系统。 微型计算机与单片机是微电子领域的两个分支。微型计算机的特点是运算速度快、存储容量大，适合于信息管理、科学计算等领域；而单片机的特点为体积小、价格低，适合于仪器、设备的控制，常常嵌入到仪器、设备中。故单片机也称作微控制器（Microcontroller）。 二．单片机的生产与发展 （1）.单片机的生产： 目前世界上单片机的生产公司有上百家，如Intel、Philips、Microchip、Motorola、Siemens、NEC、AMD、Zilog、TI、Atmel等。但在国内广泛应用的只有Intel 系列和Microchip PIC系列， （2）.单片机的发展： 第1阶段（1976~1980）：单片机发展初级阶段。集成了8位CPU、RAM、ROM、定时器、并行口（无串行口）等部件，但性能低，寻址范围小（≤4KB），中断系统、定时器也简单。典型机型：Intel MCS-48系列。 第2阶段（1980~1983）：高性能单片机阶段。此阶段的单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时/计数器，片内ROM、RAM的容量加大，寻址范围达64KB。典型机型：Intel MCS-51系列。 第3阶段（1983~80年代末）：16位单片机和高性能8位机并行发展阶段。此阶段Intel推出16位单片机MCS-96系列，其他公司也推出了各种16位单片机。同时高性能8位单片机的性能更为完善。 第4阶段（90年代）：单片机在集成度、功能、速度、可靠性等方面全面发展，如采用Flash ROM，加入了一些特殊功能部件（AD转换器，

红外避障小车课程设计报告

前言 --------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。

目录 前言------------------------------------------------------------------------------1 目录------------------------------------------------------------------------------2 摘要------------------------------------------------------------------------------3 功能概述------------------------------------------------------------------------3 硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4 单片机电路---------------------------------------------------------------------7

智能循迹避障小车论文

自动化专业导论 智能循迹避障小车学生姓名： 学号： 指导教师：

目录摘要 引言 第一章绪论 1.1智能小车的背景 1.2智能小车的现状 第二章设计方案 2.1设计任务 2.2方案及轨道选择 2.3智能小车元件介绍 第三章硬件设计 3.1总体设计 3.2驱动电路 3.3信号检测模块 3.4主控线路 第四章软件设计 4.1主程序模块 4.2电机驱动程序 4.3循迹模块 4.4避障模块

第五章制作安装与调试 作品总结 致谢 摘要 利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52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。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；L298N；红外对管 引言 2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆，并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。火星车能够在火星上自主行驶：当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶；在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。据悉，中国的登月计划分三步进行：第一步，发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器；第二步，实现太空机器人登月；第三步，载人登月。随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射，第一步接近成熟；第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶，进行相关探测。因此对于我国来说，类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。目前，城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注，专家、学者在分析城市交通事故的原因时，普遍认为事故原因主要包括：人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面，而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。美国研究认为，包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响，其意义和价值在于：大量减少公路交通堵塞和拥挤，降低汽车的油耗，可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25％-40％左右，大大提高了公路交通的安全性及运输效率，促进了交通运输业的繁荣发展。通过智能汽车的进一步研究与发展，将使汽车变得“聪明”起来，从根本上改变现行汽车的信息采集处理、信息交换、行车导航与定位、车辆控制、汽车安全保证等技术方案与体系结构。驾驶智能汽车在很大程度上可减轻驾驶员的负担和提高交通安全性，若配合城市交通控制系统，实现合理分配交通流，实现交通顺畅，甚至可实现智能汽车单片机智能循迹小车毕业论文 2 的自动驾驶。正是基于上述优点，国际上正在形成包括智能汽车在内的智能车辆研究、设计与开发的热潮。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。全国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。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的。设计的智能小车能够实时显示速度、状态，具有自动寻迹功能。本文基于单片机控制

基于单片机的智能小车设计(红外避障及循迹)

轮式移动机器人的设计报告 单片机系统课程设计智能小车(避障及循迹)的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

自动避障循迹小车 毕业论文

自动避障循迹小车毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1智能小车的研究与意义 (1) 1.2智能小车的现状 (3) 1.2.1国外移动机器人研究 (3) 1.2.2国移动机器人的状况 (4) 1.2.3小车避障现状综诉 (4) 1.2.4智能小车的现状 (4) 1.3论文研究容与主要结构 (5) 1.3.1基于单片机控制的智能循迹避障小车 (5) 1.3.2文章主要结构 (5) 2 方案选型设计 (6) 2.1车体设计 (6) 2.2电机驱动设计 (6) 2.2.1电机选择 (6) 2.2.2驱动选择 (7) 2.2.3H桥式电路工作原理 (9) 2.2.4PWM调速技术 (9) 2.3循迹模块 (9) 2.3.1光电传感器的工作原理 (9) 2.3.2光电传感器的分类和工作方式 (9) 2.3.3光电传感器的选择 (10) 2.4避障模块 (11) 2.4.1超声波测距的原理 (11) 2.4.2超声波传感器的分类 (12) 2.4.3超声波测距特点 (12) 2.4.4超声波模块选择 (13) 2.5显示模块 (14) 2.5.1数码管的结构及工作原理 (14) 2.5.2数码管的选择 (15) 2.6控制系统模块 (15)

2.6.1单片机的发展 (15) 2.6.2AT89C52单片机的简单介绍 (17) 2.7电源模块 (17) 3 硬件设计 (18) 3.1总体设计 (18) 3.1.1小车总体概述 (18) 3.1.2小车总体设计框图 (19) 3.2驱动电路设计 (19) 3.3信号检测模块电路设计 (21) 3.3.1循迹模块信号检测电路 (21) 3.3.2壁障模块和显示信号检测电路 (22) 3.4显示模块电路设计 (24) 3.5主控电路设计 (27) 3.5.1单片机最小系统设计 (27) 3.5.2主控电路图 (30) 4 软件设计 (31) 4.1主程序设计 (31) 4.1.1主程序框图 (31) 4.1.2主程序流程图 (32) 4.2循迹模块程序设计 (33) 4.3显示模块程序设计 (33) 4.4避障模块程序设计 (34) 5 制作安装与调试 (35) 5.1小车的安装 (35) 5.2小车的调试 (35) 5.3智能小车的功能 (36) 结论 (37) 参考文献 (38) 附录： (40) 中文译文 (44) 致谢 (52)

论文-红外避障小车

第一章绪论 1.1 引言 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。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 由于在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能，因此，自动避障系统的研发就应运而生。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，所以我们的自动避障小车就是基于这一目标而设计的的，该智能小车可以作为机器人的典型代表，它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU，本次的设计中采用的技术主要有通过编程来控制小车的速度、传感器的有效应用、新型芯片的采用等等。 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。所以我们的机器人不仅仅可以实现自动避障功能，还可以扩到展循迹等功能，感知导引线和障碍物等多个方面。 1.2 设计任务 1.2.1 设计思想 本系统要求自行设计制作一个智能小车，该小车在前进的过程中能够检测到前方障碍并自动避开，达到避障的效果。我的设计思想是采用C8051F310单片机为控制核心，利用位置传感器检测道路上的障碍，通过采集数据并处理后由单片机产生PWM波驱动直流电机对车进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车。

红外线智能避障小车报告

红外线智能避障小车 作者：陈栋展，韦冰江，熊涛，于泳 一、方案设计与论证： 方案一： 原理功能简要描述： 运用逻辑电路来完成电路，通过对红外线探测到物体所发出回的信号用逻辑电路进行处理，控制电机，使小车能够转向，避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进可行性分析：通过数字逻辑门与H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。反映速度非常快，稳定性很高，成本相对较低，开发周期和所消耗精力都比较小。但是由于这个方案一旦完成，便不容易更改，若更改的话，后期的投入相对会变大，灵活性较差，对于小车功能的拓展有很大的局限性。而且不易实现功能稍微强大的拓展。 方案二： 原理功能简要描述： 运用89S51搭建控制电路，把红外信号接到单片机上，通过单片机对信号的检测和处理，控制外围电路使小车转向，来避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。可行性分析：

通过微控制芯片51对数据进行处理，处理速度远远满足小车的运行和避障的需求。稳定性较高。成本相对较大，开发周期较长，消耗精力较多。但是方案灵活性较强，即使成品完成，也可以通过编写不同的程序，增加模块来增加小车的功能。 综上所述，我们选择方案二，以便以后小车功能的拓展。 二、系统原理框图： 三、主要电路设计： 电源： 电源采用24V直流稳压电源（战车争霸留下的，所以拿来直接用了）。通过LM7812稳压，供给电动机驱动电压。用LM7805给单片机供电，电源模块原理图如下： 小电容消除快速的电源波形抖动，大电容消除慢速的。 检测模块： 检测物体模块由三个E3F-DS30C4红外线传感器检测信号的。分

别检测小车的左边，右边以及，中间位置是否有物体。并将输出结果接于51的定时器中断端口上去。只打开外部中断INT0,当任意一个管脚检测到有物体可能妨碍小车运行的时候，通过74LS10三与非门电路检测做出反应。输出低，运行外部中断INT0中的程序。 测速模块： 根据通过在某一个车轮上打一个孔，E3F-DS30C4红外线传感器发射光能够穿过小孔，在小车运行时，没转一圈会产生一个低脉冲，用计数器中断接口检测并计数。测定每隔多长时间来一次脉冲，再根据车轮的直径，计算出小车的运行速度，并显示在LCD液晶显示屏上。线路如下：

红外避障小车讲解

红外避障小车 目的： 本毕业设计是红外蔽障小车的设计，通过设计使学生系统的熟悉和掌握单片机控制系统设计方面的内容体系、开发流程和程序设计，培养学生具有综合运用所学的理论知识去开拓创新及解决实际问题的能力。培养学生掌握设计题的思想和方法，树立严肃认真的工作作风、培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。同时是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去，怎样能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 目录 一、任务书...............................P1 二、引言..............................P2 二、要求与发挥...........................P4 三、设计摘要.............................P6

四、模块方案比较.......................P7 1.避障模块 2.驱动模块 3.控制模块 五、程序设计.........................P9 1.程序流程图 2.程序编写 六、工作原理.........................P13 七、结论............................P13 八、参考文献........................P14 九、毕业设计（论文）成绩评定表.....P15 任务： 利用单片机、红外实现避障，要求具有下述功能：1.小车前进可以避开（前、左、右）20cm的障碍物；

arduino红外避障小车课程设计报告

arduino红外避障小车课程设计报告 一、设计简介 红外避障小车是一款利用红外传感器避开障碍物的智能小车。通过在车身前方安装红外传感器，当小车遇到障碍物时，传感器能够检测到障碍物并发送信号给控制器，控制器根据接收到的信号调整小车的运动状态，实现自动避障。 二、系统构成 1.控制器：采用Arduino控制器，通过编程实现小车的运动控制和红外避障功能。 2.红外传感器：选用光电传感器，能够检测到前方障碍物并发送信号给控制器。 3.电机驱动器：采用L293D或L298N电机驱动器，驱动小车前进、后退、左转和右转。 4.电池：为整个系统提供电源。 三、硬件搭建 1.将控制器、红外传感器、电机驱动器和电池按照电路图正确连接。 2.将红外传感器固定在小车前方适当位置，确保能够检测到前方障碍物。 3.将电池固定在小车底部，保证电源供应稳定。 四、软件编程 1.导入Arduino开发环境，编写程序实现小车的运动控制和红外避障功能。 2.编写程序控制电机驱动器，实现小车的运动控制。 3.编写程序读取红外传感器的信号，根据传感器信号调整小车的运动状态。 4.调试程序，确保小车能够正常运行并实现红外避障功能。 五、测试与验证 1.在不同环境下测试小车的避障功能，包括直线、曲线、障碍物大小和距离

等。 2.观察小车的运动状态，检查是否存在异常情况。 3.测试小车的响应速度和稳定性，确保其性能达到预期要求。 4.在实际应用中进行测试，验证小车的实用性和可靠性。 六、总结与展望 本设计实现了一款基于Arduino控制器的红外避障小车，通过编程实现了小车的运动控制和避障功能。测试结果表明，小车的性能稳定可靠，具有较好的实用性和市场前景。未来可以进一步完善小车的功能，如增加无线遥控、自动导航等，提高其智能化程度和应用范围。

基于单片机的红外避障小车系统设计开题报告

基于单片机的红外避障小车系统设计开题报告潍坊科技学院 毕业设计(论文)开题报告 论文题目:基于单片机的红外避障小车系统设计 系部: 机械工程学院 专业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 指导教师: 开题时间: 潍坊科技学院 毕业设计(论文)开题报告 课题名称基于STC89C52单片机的红外避障小车操作系统设计指导教师李世琛设计(论文)起止时间 2013.12-2014.5 机械设计制造及 学生姓名赵孝谦专业、班级其自动化、2010学号 201010470139 级本科一班 一、意义论文选题的目的、 在科学探索和紧急抢险经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，红外线避障系统的研发就应运而生。我们的红外线避障小车就是基于这一系统开发而成的。 红外传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现红外线自动避障功能就必须要感知障碍物，对障碍物的感知相当于给机器人一个视觉功能。例

如在一些火宅或者一些自然灾害的现场，经常需要进入到对一些危险或人类不能直接到达的地方进行观察，采集数据，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在上述等环境中行进时红外线自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，红外线自动避障系统的研发就应运而生。在现在生活中，红外线自动避障小车可以作为困难环境检测机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，帮助人们完成相应的任务。 目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。 该红外线避障小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分:传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。 通过构建红外线智能小车系统，培养设计并实现红外线自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用红外线智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和记忆。 二、文献综述与国内外研究动态 在80年代中期，设计和制造机器人的浪潮已席卷全球，世界上一些著名的公司开始研制移动机器人(此时的移动机器人的主要用作大学实验室及研究机构的实验平台)，并促进了移动机器人学多种研究方向的出现。90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术和真实环境

智能避障小车毕业论文

智能避障小车毕业论文 智能避障小车毕业论文 引言： 随着科技的不断进步，智能机器人在各个领域的应用越来越广泛。智能避障小 车作为机器人领域的重要研究方向之一，具有广阔的发展前景。本篇论文将围 绕智能避障小车展开讨论，并探讨其在未来的应用前景。 1. 智能避障小车的背景和意义 智能避障小车是一种能够通过传感器感知周围环境并避免障碍物的机器人。它 的研究和应用对于提高自动化程度、减少人力资源浪费具有重要意义。智能避 障小车可以应用于工业生产线、仓储物流、军事侦察等领域，为人们的生产和 生活带来巨大的便利。 2. 智能避障小车的技术原理 智能避障小车主要依靠传感器和控制系统实现。传感器可以通过激光、红外线、超声波等方式感知周围环境，将感知到的数据传输给控制系统。控制系统根据 传感器的数据分析判断，控制小车的运动方向和速度，以避开障碍物。其中， 路径规划、障碍物检测和避障算法是智能避障小车的核心技术。 3. 智能避障小车的关键技术挑战 智能避障小车的研究面临着一些技术挑战。首先，传感器的准确性和稳定性对 于小车的运行至关重要，需要解决传感器误差和干扰问题。其次，路径规划算 法需要考虑到环境的复杂性和实时性，以确保小车能够快速、准确地避开障碍物。此外，障碍物检测算法的高效性和鲁棒性也是需要解决的难题。 4. 智能避障小车的应用前景

智能避障小车在工业生产、物流仓储、军事侦察等领域具有广泛的应用前景。在工业生产中，智能避障小车可以替代人工搬运，提高生产效率和安全性。在物流仓储领域，智能避障小车可以实现自动化仓储和物流运输，减少人力资源浪费。在军事侦察中，智能避障小车可以代替士兵进行侦察任务，提高作战效果和保障士兵的安全。 结论： 智能避障小车作为机器人领域的重要研究方向，具有广阔的发展前景。通过不断改进传感器技术、控制系统和算法，智能避障小车将在各个领域发挥重要作用，为人们的生产和生活带来更多的便利。未来，我们可以期待智能避障小车的更加智能化、高效化和多功能化的发展。

红外避障小车实验

红外避障小车实验报告 一、实验简介 在本实验中，我们在“创意之星”模块化学习套件所提供的机械构件基础上，组装出四轮驱动式小车结构。利用机器人的控制器和系统程序，通过多传感器融合技术结合逻辑判断算法对智能小车的运行状态进行实时调控，最终实现自主探路、判断及选择正确的行进路线功能，完成自主躲避障碍物的任务。 二、实验目的 （1）掌握基本构型和传感器的安装方法，并能搭建出能完成一定功能的机器人，利用创意之星组件，进行避障小车的组 装，调试，利用红外传感器进行路障感应，完成避障功能。（2）会用控制器联机调试舵机工作状态，会查询各种传感器的数据。 （3）通过 NorthStar 的流程图功能，实现简单的逻辑控制（4）能通过编程实现智能小车自主躲避障碍物的功能 （5）对避障小车的避障原理有充分的理解，掌握其避障的方法，能够对实验过程中出现的问题进行解决，发现问题， 解决问题。

三、实验器材 计算机（ 1 台）；标准版控制器（ 1 个）；红外接近传感器（ 2 个）；红外测距传感器（ 1 个）；直流电源（ 1 个）；充电器（ 1 个）；数字舵机（ 4 个）；多功能调试器（ 1 个）；轮子（ 4 个）；螺丝刀（ 1 个）； KD （ 4 个）； L3-1 （ 4 个）； U3H （ 5 个）；I7 （ 1 个）；螺丝和垫片（若干） 四、实验原理 利用红外传感器，其优点是对近距离的障碍物反应速度灵敏，不同方位的传感器之间信号不会相互干扰，最终选择红外传感器作为小车的眼睛，进行避障。 由于本次实验小车轮子没有实现转弯功能，所以通过设定左右两组轮子的不同前进速度来实现转弯功能。当向右转时，左侧轮子的速度要比右侧轮子的前进速度快，反之实现左转功能，此设计需小心谨慎，防止出现轮子不同步，无法实现转弯功能。 五、实验内容 （ 1 ）搭建智能小车，掌握基本构型的组装方法，主要包括舵机和轮子的连接、传感器的安装以及舵机和传感器的接线 （ 2 ）通过编程控制智能小车的前进、后退、变速以及转向（ 3 ）将控制策略的流程图用真正的程序语言实现，并下载到

避障小车毕业论文

避障小车毕业论文 避障小车的研究与设计 摘要 避障小车是一种可以自主避开障碍物的智能小车，其具有重要的应用价值。本文从机器人控制原理、图像处理技术以及硬件设计等方面出发，对避障小车的设计及其实现方法进行了详细论述。在硬件设计方面，本文采用了单片机控制器进行控制，采用了基于超声波和红外线的避障传感器，以及直流电机进行驱动。在软件系统设计方面，本文采用了C语言进行编写，针对避障小车实现了避障、控制、传感器数据处理等功能。通过实验验证，本文的避障小车能够比较准确地避开障碍物，具有一定的实用价值。 关键词：机器人控制原理、图像处理、硬件设计、软件设计、避障小车 Abstract The obstacle-avoiding robot car is an intelligent car that can autonomously avoid obstacles, with significant application value. This paper elaborates on the design and implementation methods of the obstacle-avoiding small car from the aspects of robot control principle, image processing technology, and hardware design. In

terms of hardware design, this paper uses a single-chip microcontroller for control, obstacle-avoiding sensors based on ultrasonic and infrared, and DC motors for driving. In the software system design aspect, this paper uses C language for writing, and realizes the functions of obstacle avoidance, control, and sensor data processing for the obstacle-avoiding small car. Through experiments, the obstacle-avoiding small car in this paper can accurately avoid obstacles and has practical value. Keywords: robot control principle, image processing, hardware design, software design, obstacle-avoiding car 引言 随着人工智能的发展，智能小车在日常生活和工业环境中得到了广泛的应用。其中，避障小车是一种可以自主避开障碍物的智能小车，其具有重要的应用价值。 本文的研究目的是基于机器人控制原理、图像处理技术以及硬件设计等方面，设计一款高效的避障小车，能够实现自动避障，提高其在日常生活和工业环境中的应用价值。 1. 系统结构设计 避障小车的基本结构由控制系统、传感器系统以及驱动系统组成。 1.1 控制系统

基于单片机的红外避障小车毕业设计

毕业设计(论文) 题目:基于单片机的红外避障小车 学院:浦江学院 专业:电子信息工程 2013 年 06 月

摘要 随着科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技技术也广泛应用于智能小车河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新技术的集成体，融合了机械，计算机硬件，软件，电子，人工智能等多种科学技术的知识，可以涉及到当今许多前言领域的技术。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本设计主要由单片机控制系统模块、电机驱动模块、红外避障模块、声控模块组成，系统以STC89C52RC单片机为核心，通过避障模块和声控模块接受到的信息来控制电机运行。系统通过7节1.5V干电池通过降压电路降成5V稳定直流电对单片机和发动机进行供电。本文介绍了红外避障的原理、系统整体设计及相关软件的介绍。软件部分采用模块化设计思路，整个程序包括主程序，电机驱动程序，信号检测程序，通过小车运行时检测到的运行信息来调用左转、直行或停止函数来控制小车。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 测试结果表明，本文的各项功能基本正常，除发动机转速不匹配外能实现本设计的所有要求。 关键字：STC89C52RC 小车避障单片机 I

Abstract With the progress of science and technology, intelligent and automation technology is more and more popular，High-tech technology is also widely used in intelligent car river robot toy manufacturing, intelligent robot is more and more diversified. Intelligent car is a variety of high and new technology integration, integration of mechanical, computer hardware, software, electronics, artificial intelligence and so on the many kinds of knowledge, science and technology can be involved in many of today's introduction in the field of technology.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 This design is mainly composed of single-chip microcomputer control system module, motor drive module, the infrared obstacle avoidance module, voice control module, system with STC89C52RC single-chip microcomputer as the core, through the obstacle avoidance module and voice control module receives information to control the motor running. System by 7 1.5 V dry cell by step-down circuit down into a stable dc 5 V for single chip microcomputer and engine power. This paper introduces the principle of infrared obstacle avoidance, the introduction of overall system design and related software. Software part adopts the modular design thinking, the process includes the main program, motor driver, signal detection procedures, through the car runs the operation of the detected information call to turn left, go straight, or stop function to control the car.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Test results show that the various functions of the basic normal, in addition to the engine speed does not match to achieve all the requirements of the design.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。Key words: obstacle avoidance SCM STC89C52RC cars II

智能小车红外避障原理

智能小车红外避障原理 智能小车通过使用红外传感器进行避障操作。红外传感器是一种能够 感知和测量红外辐射的装置。红外辐射是一种电磁辐射，具有较长的波长，不可见于人眼。智能小车使用红外传感器来感知物体的存在并避免与其碰撞。 红外传感器通常包括一个红外发射器和一个红外接收器。红外发射器 会发射出红外辐射，而红外接收器则会接收到周围环境中的红外辐射。当 有物体靠近传感器时，物体会反射红外辐射，这些反射的红外辐射会被传 感器接收器检测到。传感器会将接收到的红外辐射转化为电信号，进而通 过一个处理器进行分析。 智能小车通常会使用多个红外传感器分布在不同的方向上，以获取周 围环境的详细信息。每个传感器都会向处理器发送信号，告知是否检测到 有物体存在。处理器会根据接收到的信号来判断是否需要避开物体。 当传感器检测到有物体靠近时，智能小车会采取相应的动作以避开障 碍物。常见的避障动作包括停止、倒退、转向等。具体的避障策略可以根 据设计需求进行调整和改进。 红外避障原理的优点之一是在检测物体时不需要直接接触它们，因此 可以实现非接触式的避障。这对于小车来说是非常重要的，因为它可以在 不受到干扰的情况下实时监测周围环境。 然而，红外避障原理也存在一些限制。一方面，红外传感器的检测范 围有限，通常只能达到几米的距离。这使得红外避障在大范围和高速运动 的环境中可能不够有效。另一方面，红外辐射容易受到环境因素的影响。 例如，光照强度的变化和反射物体的干扰都可能影响传感器的准确性。

为了克服这些限制，智能小车可以结合其他传感器来提高避障性能。例如，可以使用超声波传感器或激光传感器来增加检测范围和准确性。另外，还可以使用图像处理技术来进一步识别和分析障碍物。 总的来说，智能小车通过使用红外传感器来检测周围环境中的物体，从而实现避免碰撞的目的。虽然红外避障原理具有一些限制，但通过结合其他传感器和技术，智能小车的避障性能可以进一步提升。

智能避障小车设计毕业论文.doc

智能避障小车设计毕业论文 目录 1引言 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2论文的研究任务与内容 (2) 2方案设计与论证 (3) 2.1主控系统 (3) 2.2直流调速系统 (4) 2.3检测系统 (5) 2.4电机驱动系统 (6) 2.5 机械系统 (8) 2.6电源模块 (9) 3硬件设计 (10) 3.1总体设计 (10) 3.1.189C52单片机硬件结构 (12) 3.1.2单片机最小系统设计 (16) 3.2避障模块 (18) 3.3驱动电路 (19) 3.4总控制系统 (23) 4软件设计 (24) 4.1程序设计 (24) 4.1.1电机驱动程序 (24) 4.1.2避障程序 (25) 4.1.3电机调速程序 (28) 5总结与展望 (32) 致谢 (33) 参考文献 (34) 外文资料 (35)

附录1程序清单 (40) 附录2电路图 (53)

1引言 1.1课题背景 机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。 机器人经历了三个发展阶段：第一代机器人也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令。第二代机器人，也被称作带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉。第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能。 中国机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。我国在某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品,主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。 随着科学技术的发展，智能机器人的应用已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。并且近年来机器人的智能水平不断提高，人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 在科学探索及紧急抢险中经常要对一些危险或人类不能直接到达的地域进行探测，这就需要用机器人来完成。而机器人在复杂地形行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域

毕业论文：智能避障小车之欧阳学创编

摘要 避障是智能小车应具备的基本功能之一, 以P89C51RA芯片为核心,采集前方障碍信息并对智能小车进行控制,选用红外避障传感器检测智能小车前方的障碍物,设计了智能小车的自动避障系统,并阐述其工作原理。该系统设计简单、成本低、实时性好,在室内环境中取得了预期的实验结果,使智能小车无碰撞到达目的地。 关键词：P89C51RA，智能，红外避障传感器 Abstract The obstacle avoidance is one of the main functions that an independently intelligent carriage should be provided. Use the P89C51RA as a key component, collecting the environmental information and controlling the intelligent carriage, a kind of obstacle avoidance system of intelligent carriage is designed. In this system, infrared obstacle avoidance sensors are used to detect the

barries,which are front of distance between the intelligent carriage and the barriers. The system's design is simple, and has lower cost and better real time features. And at the same time, this system has obtained anticipated experimental results in the indoor environment. That is: the intelligent carriage can arrive at the destination without any collision. Keywords: P89C51RA; intelligent; infrared obstacle avoidance sensors 目录