红外避障小车课程设计方案报告

前言

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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

电机转速控制电路------------------------------------------------------------7

电源电路------------------------------------------------------------------------8

电机驱动电路---------------------------------------------------------------9

主程序设计--------------------------------------------------------------------12

小结-----------------------------------------------------------------------------23

参考文献-----------------------------------------------------------------------23

1.【摘要】:本文提出一种智能避障小车的设计方法，利用红外技术检测障碍物信息，采用AT89S51单片机进行实时控制，实现智能避障，智能小车采用后轮驱动，两轮各用一个直流电机控制，避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。

【关键词】:避障光电开关差分控制 LCD

2. 功能概述

智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。将三个红外线光电传感器分别装在车体的左中右，当车的左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，车向右方转向，当车的右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止转动，车向左方转向，当前面有障碍物时规定车右转。于此同时测定速度并显示，在避障小车前进的同时从LCD点阵液晶显示器上显示小车当时速度。在小车左转或右转时在显示器上显示出左或右。

3．硬件设计

如下图所示，是本次设计智能小车的电路框图。以AT89S51为电路的中央处理器，来处理传感器采集来的数据，处理完毕之后以便

去控制电机驱动电路来驱动电机。电源部分是为整个电路模块提供电源，以便能正常工作。

4. 避障电路

（1）障碍物探测方案的选择

方案一：脉冲调制的反射式红外线发射接受器。由于采用该有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰；另外红外线接受官的最大工作电流取决于平均电流。如果采用占空比小的调制信号，再品均电流不变的情况下，顺势电流很大（50—100mA），则大大提高了信噪比。并且其反应灵敏，外围电路也很简单。它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度。

方案二：采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，如则通知单片机可以向前行驶。市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性

由以上两种方案比较可知。方案二要比方案一优势大，市场上很多红外观点探头也都基于这个原理。其电路简单，工作可靠，性能比较稳定。从而避免了电路的复杂性，因此我先用方案二作为小车的监测系统。

避障电路采用漫反射式光电开关进行避障。光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被障碍物反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。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。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物，由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。

光电开关工作原理：

光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

避障电路如下：

避障电路功能表：

注解（“0”表示有障碍物；“1”表示无障碍物）

4. 单片机电路

本设计的主控芯片选择AT89S51，负责检测传感器的状态并向电机驱动电路发出动作命令。复位电路采用手动复位。

单片机电路如下：

5. 电机转速控制电路

由555时基电路构成多谐振荡器提供一个 PWM信号，通过控制该信号的占空比来实现电机调速。

阻容元件的取值初步定为图中所示。

多谐振荡器如下：

其中占空比：

q=(R1+Rx1)/(R1+R2+Rx)

周期：T=(R1+R2+Rx)Cln2

6. 电源电路

本系统所有芯片都需要+5V的工作电压，而干电池只能提供的电压为1．5V的倍数的电压，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要LM7805稳压芯片。L7805能提供300至500mA 的电流，足以满足芯片供电的要求。虽然微处理器和微控制器不需要支持电路，功耗也很低，但必须要加以考虑。

电源电路拟定为：

7.电机驱动电路

市场上用很多种类的小电压直流电动机，很方便的选择到。主要有普通电动机、和步进电动机。

方案一：采用步进电机，步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力，能够达到我们所要求的标准。如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即是步进电机启动或反转。其转换灵敏度比较高。正转、反转控制灵活。但是步进电机的价格比较昂贵，对于我们的现状相差太远。

方案二：采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便。调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。能满足各种不容的特殊运行要求。

由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源

本设计采用差分放大驱动使电机正反转从而做到前进，左转右转。采用四个大功率晶体管组成H桥式电路，四个大功率晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制使之工作在开关状态，进而控制电机的运行。该控制电路由于四个大功率晶体管只工作在饱和与

截止状态下，效率非常高，并且大功率晶体管开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的电路。

采用与门对两电机进行选择控制，从而实现前进、左转、右转。

驱动电路原路框图如下：

电路图如下：

注释：将圆盘12等分

半径2CM，周长4*pi .用

程序设定1S内采集到的脉

冲数可以转化为速度。

单位时间内前进距离

为S ,则：速度V大小为S 。

驱动状态表：

注解：（“0”代表低电平“1”代表高电平）

电机驱动电路功能表

输入

小车状态P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5

1 1 1 1 1 0 前进

1 1 1 1 0 0 停止

1 0 0 0 1 1 左转

0 1 0 0 1 1 右转

8. 主程序流程图

源程序：

RS BIT P2.2

RW BIT P2.3

E BIT P2.4 ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0030H

MAIN: MOV P2,#0FFH

MOV P1,#1FH 。前进

MOV TMOD,#10H

MOV R1,#0C8H

SETB TR1

TIME:MOV TH1,#0D8H

MOV TL1,#0F0H

JNB TF1,$

DJNZ R1,TIME

CLR TR1

MOV R7, #00H 。脉冲个数

MOV R1, #64H

MOV TMOD, #10H

SETB TR1

LOOP6: MOV TH1, #08H

MOV TL0, #0F0H

NEXT: MOV C, 0

JB TF1, LOOP7 。判断TF1是否溢出 ORL C, P3.4

JNC LOOP6 。判断C是否为1

INC R7 。1S内出现的脉冲个数

JB TF1, LOOP7

SJMP NEXT

LOOP7: DJNZ R1, LOOP6

CLR TR1

CLR C

MOV A,R7 。脉冲个数乘以2

ADDC A,R7

MOV R7,A

MOV A, #01H 。一个码格的弧长

MOV B, R7

MUL AB 。计算总弧长

DA A 。十进制调整

MOV R5, A

MOV A, B 。B的值给A

JNC LOOP8 。判断十进制调整是CY有没有被置1 INC A

CLR C

LOOP8: DA A 。十进制调整

MOV R6, A

JNC LOOP9

INC 70H 。十进制调整如果CY被置1，70H赋值1

CLR C

LOOP9: MOV A, R6 。解释R6，R5分别表示总长的高位和低位 ANL A, #0F0H 。取R6的高四位，赋给71H

SWAP A

MOV 71H, A

MOV A, R6

ANL A, #0FH 。取R6的低四位，赋给72H

MOV 72H, A

MOV A, R5

ANL A, #0F0H 。取R5的高四位，赋给73H

SWAP A

MOV 73H, A

MOV A, R5

ANL A, #0FH 。取R5的低四位，赋给74H

MOV 73H, A

/******显示前进******/

MOV SP, #50H

ACALL INIT

MOV A, 10000000B

MOV A, "G"

ACALL WC51DDR

MOV A, "0"

ACALL WC51DDR

MOV A, " "

ACALL WC51DDR

MOV A, "A"

ACALL WC51DDR

MOV A, "H"

ACALL WC51DDR

MOV A, "E"

ACALL WC51DDR

MOV A, "A"

ACALL WC51DDR

MOV A, "D"

ACALL WC51DDR

MOV A, 11000101B ACALL WC51R

MOV A, 70H

ACALL WC51DDR

MOV A, 71H

MOV A, 72H

ACALL WC51DDR

MOV A, "."

ACALL WC51DDR

MOV A, 73H

ACALL WC51DDR

MOV A, 74H

ACALL WC51DDR

MOV C,P2.0

JC LOOP1 。判断P2.0 MOV P1,#0FH 。停车

LCALL LOOP2

MOV P1,#32H 。右转

LCALL RIGHT

LJMP LOOP4

LOOP1:MOV C,P2.1

JC NEXT1 。判断P2.1 MOV P1,#0FH 。停车

LCALL LOOP2

MOV P1,#31H 。左转

LCALL LEFT

LJMP LOOP4

NEXT1:LJMP MAIN

/*****停车定时*****/ LOOP2:MOV TMOD,#10H MOV R0,#64H

SETB TR1

LOOP3:MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H

JNB TF1,$

DJNZ R0,LOOP3

CLR TR1

RET

/*****转向定时*****/ LOOP4:MOV TMOD,#10H MOV R1,#0C8H

SETB TR1

LOOP5:MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H

JNB TF1,$

DJNZ R1,LOOP5

CLR TR1

MOV P1,#1FH 。前进 LJMP MAIN

/*****显示左转*****/

LEFT: MOV SP, #50H

ACALL INIT

MOV A, 10000000B

ACALL WC51R

MOV A, "L"

ACALL WC51DDR

MOV A, "E"

ACALL WC51DDR

MOV A, "F"

ACALL WC51DDR

MOV A, "T"

ACALL WC51DDR

RET

/*****显示右转*****/

RIGHT: MOV SP, #50H

ACALL INIT

MOV A, 10000000B

ACALL WC51R

MOV A, "R"

ACALL WC51DDR

MOV A, "I"

ACALL WC51DDR

MOV A, "G"

ACALL WC51DDR

MOV A, "H"

ACALL WC51DDR

MOV A, "T"

ACALL WC51DDR

RET

/***********初始化子程序***********/

INIT: MOV A, #00000001H 。清屏

ACALL WC51R

MOV A, #00111000B 。使用8位数据

LCALL WC51R

MOV A, #00000110B 。字符不动，光标自动右移一格 LCALL WC51R

/*****检查忙子程序*****/

F_BUSY:PUSH ACC 。保护现场

PUSH DPH

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

智能避障小车报告

智能避障小车报告 智能避障小车报告 一、引言 智能避障小车是一种具有自主导航和避障功能的智能机器人，它利用传感器和算法来感知周围环境并做出相应的动作，以避免与障碍物发生碰撞。本报告旨在对智能避障小车的设计原理、工作原理以及应用领域进行介绍和分析。 二、设计原理 智能避障小车的设计原理包括感知系统、决策系统和执行系统三个部分。 1. 感知系统：感知系统主要负责获取环境信息，常用的感知器件包括超声波传感器、红外线传感器、摄像头等。超声波传感器可以测量小车与障碍物之间的距离，红外线传感器可以检测障碍物的存在与否，摄像头可以获取环境图像。 2. 决策系统：决策系统根据感知系统获取的信息，通过算法进行分析和处理，决定小车的行动。常用的算法包括避障算法、路径规划算法等。避障算法通常基于感知数据计算出避障方向和速度，路径规划算法则是根据目标位置和环境地图计算出最优路径。 3. 执行系统：执行系统根据决策系统的指令控制小车的运动，包括驱动电机、舵机等部件。驱动电机控制小车的前进、后退和转向，舵机控制车头的转动。

三、工作原理 智能避障小车的工作原理如下： 1. 感知环境：小车利用传感器获取环境信息，例如超声波传感器测量距离，红外线传感器检测障碍物，摄像头获取图像。 2. 数据处理：小车的决策系统对感知到的数据进行处理和分析，计算出避障方向和速度，或者根据目标位置和环境地图计算出最优路径。 3. 控制执行：决策系统根据计算结果发出指令，控制执行系统驱动电机和舵机，控制小车的运动。如果遇到障碍物，小车会自动避开，如果目标位置发生变化，小车会自动调整路径。 四、应用领域 智能避障小车在许多领域都有广泛的应用。 1. 家庭服务机器人：智能避障小车可以在家庭环境中执行一些简单的任务，如送餐、打扫卫生等。 2. 仓储物流：智能避障小车可以在仓库中自主导航，收集和组织货物，减少人力成本和提高效率。 3. 自动驾驶汽车：智能避障小车的避障和导航算法可以应用于自动驾驶汽车，提高安全性和稳定性。 4. 工业生产线：智能避障小车可以用于工厂生产线上的物料搬运，提高生产效率和灵活性。 五、结论

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

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

《基于51单片机的红外避障自动车的实现》技术报告

《基于51单片机的红外避障自动车的实现》技术报告技术报告：基于51单片机的红外避障自动车的实现 引言 红外避障技术在自动车领域中具有重要的应用潜力。本报告旨在介绍 一种基于51单片机的红外避障自动车的实现方法。该自动车能够通过红 外遥感技术检测周围环境并避开障碍物，实现自主导航功能。 一、系统硬件设计 1.硬件平台选择 本系统主要采用51单片机作为主控制器，因其资源丰富、易于编程 和低成本等特点。另外，还需要模块包括红外传感器模块和马达驱动模块。 2.红外传感器模块设计 红外传感器模块通过红外发射管和接收管组成。发射管发出红外光， 在遇到障碍物时，被障碍物反射回的红外光通过接收管被接收到。根据接 收到的光线强度和反射时间，可以确定是否有障碍物存在。 3.马达驱动模块设计 马达驱动模块通过电路连接到51单片机输出口，用于控制电机的转动。当检测到有障碍物存在时，系统会发送信号给马达驱动模块，从而控 制车辆停止或改变方向。 二、系统软件设计 1.硬件初始化

在程序的开始部分，需要对51单片机和各个硬件模块进行初始化， 包括设置引脚的输入输出方式、红外传感器和马达的初始化等。 2.红外传感器数据采集与处理 通过相关的接口和程序代码，可以实现对红外传感器的数据采集和处理。利用红外传感器模块发射红外光，并通过接收模块接收到反射的光线 信号。通过采集到的信号强度和反射时间，可以判断是否有障碍物存在。 3.障碍物检测与避障 根据红外传感器采集到的数据，判断是否有障碍物存在。如果有障碍物，则需要控制车辆停止或改变方向来避开障碍物。通过控制马达驱动模块，可以实时改变车辆的行驶方向。 4.车辆导航控制 车辆导航控制部分主要是根据红外传感器采集到的数据和障碍物检测 结果，实时控制车辆的行驶方向。通过对数据的处理和逻辑判断，可以决 定车辆的下一步行动，例如前进、后退、左转或右转等。 三、实验结果与讨论 在实验中，我们成功实现了基于51单片机的红外避障自动车的功能。通过红外传感器模块，我们可以有效地检测到周围的障碍物，并及时避开，实现了自主导航。 然而，在实际场景中，红外传感器的遮挡、反射光强度等因素都会对 检测结果产生影响。因此，在进一步的研究中，可以考虑引入其他传感器 和相应的算法，以提高自动车的避障能力。 结论

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：

课程设计 避障小车 制作指导书

制作类电子类课程设计 一、课程设计目的 本课程为电子信息工程，电子技术专业的必修课程。是《模拟电子技术》和，《数字电子技术》课程结束后的一次大型实践教学环节。 本课程的任务是使学生通过理论设计和实施设计方案相结合的方法，进一步加深对理论知识的理解、增强学生对已学过的理论知识和常用模拟电子器件应用的能力，提高学生动脑动手、分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新意识和提高学生的工程素质。 二、课程设计内容 1、课题名称 课题1：设计并制作红外避障小车 课题2：设计并制作模拟电子温度计 2、设计内容 课题1：制作红外避障小车 (1)弄清各单元电路的工作原理。 (2) 画出红外避障小车的总体电路图，分析电路工作原理。 (3) 画出PCB板图，制作PCB板。 (4)焊接、调试，小车能被遥控，可以前进、倒退、左转弯、右转弯， 遇到障碍物可自动避开。 课题2：设计并制作模拟电子温度计 (1)设计一个模拟电子温度计, 绘出原理图，说明电路工作原理。 (2)利用仿真软件对设计电路进行调试仿真。 (3)画出PCB板图，制作PCB板。 (4)焊接、调试。 (5)要求测温范围为0℃-100℃度，误差不大于1℃ 三、红外避障小车各模块工作原理简介 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外线是太阳光线中众多不可见光线

中的一种，由英德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。波长为0.75～1000μm 红外线的物理性质： 热效应 一切物体都在不停的辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线就越多。红外线照射到物体上最明显的效果就是产生热。冬天烤火，就是因为有大量的红外线从炉子里射到人身上，才能让我们感觉到热乎乎的。我们就可以利用红外线的热效应来加热物品。家庭用的红外线烤箱，浴室用的暖灯，也就是浴霸等等。 穿透力强 红外线的特性还有一条就是穿透能力很强。由于一切物体，都在不停地辐射红外线，并且不同物体辐射红外线的强度不同，利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，然后用电子仪器对接到的信号进行处理，就可以察知被测物体的形状和特征，这种技术叫做红外线遥感技术，可以在卫星上勘测地热、寻找水源、监测森林火情、估计农作物的长势和收成。还有我们每天都要关注的天气预报，也是红外线遥感技术。 是电磁波 红外线是一种光线，也是一种电磁波。我们每天都用到的电视遥控器也是利用了红外线。遥控器的前段有一个红外发光二极管，按下不同的键时，它可以发射调制信号不同的红外线，来实现电视机的遥控。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。 1 红外遥控系统 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

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

智能避障小车课程设计报告

课程设计报告 设计题目: 院系: 专业: 学生: 学号: 指导老师: 日期：

目录 第1章引言 (3) 第2章总体方案 (4) 2.1 需求分析 (4) 2.2 总体分析 (4) 2.3 方案确定 (4) 第3章硬件方案 (6) 3.1 车体设计 (6) 3.2 主控制器模块 (6) 3.3 电源模块 (6) 3.4 电机驱动模块 (6) 3.5 点机模块 (8) 3.6 壁障模块 (8) 3.7 最终方案 (8)

第4章硬件实现及单元电路设计 (8) 4.1 主控模块 (8) 4.2 电源设计 (9) 4.3 驱动电路 (10) 第5章系统软件设计方案 (11) 5.1系统主程序流程图 (12) 5.2 测距子程序流程图 (14) 第6章系统的安装及调试 (15) 6.1 安装步骤 (15) 6.2电路的调试 (15) 第7章心得与总结 (16) 第8章问题补充 (16) 附录一整机电路图 (17) 附录二实物图 (17)

第一章引言 随着汽车工业的快速发展，关于汽车的研究也越来越受到人们的关注。智能汽车概念的提出给汽车产业带来机遇也带了挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波和红外线的智能小车的避障研究。 超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波红外在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。 针对一种基于超声波和红外传感器的避障小车，通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述小车通过传感器系统感知外界环境和自身状态, 在复杂的环境中自主移动并完成相应的任务。超声波和红外传感器以其独有的特征而被青睐。本文利用超声波传感器对障碍物进行定位从而使机器人顺利到达绕过障碍物的目标。该智能小车系统涉及直流电机控制技术、路径识别、传感技术、电子设计、程序设计等多个学科，磨练我们的知识融合和实践动手能力的培养。 摘要: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，可应用于科学勘探用途。本设计中智能小车采用STC89C52单片机作为检测和控制的核心，实现智能小车的智能控制，包括红外避障、超声波避障等功能。驱动电机采用直流减速电机。电机驱动由L298N驱动电路完成。 关键词智能小车；单片机；超声波；红外线；避障

基于STM32智能循迹避障小车(设计报告)

基于STM32智能循迹避障小车(设计报告) 具有丰富的外设和存储器资源，能够满足本设计的需求。在硬件方面，采用了红外对管和超声波传感器来检测道路上的轨迹和障碍物，并通过PWM调速来控制电动小车的速度。在 软件方面，采用MDK(keil)软件进行编程，实现对小车的自动 循迹和避障，快慢速行驶，以及自动停车等功能。 设计方案 本设计方案主要分为硬件设计和软件设计两个部分。 硬件设计部分主要包括电路原理图的设计和PCB的制作。在电路原理图的设计中，需要将stm32芯片、红外对管、超声波传感器、电机驱动模块等元器件进行连接。在PCB的制作中，需要将电路原理图转化为PCB布局图，并进行钻孔、贴 片等工艺流程，最终得到完整的电路板。 软件设计部分主要包括程序的编写和调试。在程序的编写中，需要先进行芯片的初始化设置，然后分别编写循迹、避障、速度控制等功能的代码，并将其整合到主函数中。在调试过程中，需要通过串口调试工具来进行数据的监测和分析，以确保程序的正确性和稳定性。 实验结果

经过多次实验测试，本设计方案实现了对电动小车的自动循迹和避障，快慢速行驶，以及自动停车等功能。在循迹和避障方面，红外对管和超声波传感器的检测精度较高，能够准确地控制小车的运动方向和速度；在速度控制方面，PWM调速 的方式能够实现小车的快慢速行驶，且速度控制精度较高；在自动停车方面，通过超声波传感器检测到障碍物后，能够自动停车，确保了小车的安全性。 结论 本设计方案采用stm32为控制核心，利用红外对管和超声波传感器实现对电动小车的自动循迹和避障，快慢速行驶，以及自动停车等功能。在硬件方面，电路结构简单，可靠性能高；在软件方面，采用MDK(keil)软件进行编程，实现了程序的稳 定性和正确性。实验测试结果表明，本设计方案能够满足题目的要求，具有一定的实用性和推广价值。 内核采用ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率为 72MHz，1.25DMIPS/MHz，具有单周期乘法和硬件除法功能。存储器方面，片上集成32-512KB的Flash存储器和6-64KB的SRAM存储器。时钟、复位和电源管理方面，支持2.0-3.6V 的电源供电和I/O接口的驱动电压。具有上电复位（POR）、 掉电复位（PDR）和可编程的电压探测器（PVD）功能。支持

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

智能避障小车设计毕业论文

智能避障小车设计毕业论文 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 (11) 3.1.2单片机最小系统设计 (15) 3.2避障模块 (17) 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、

红外遥控小车报告.docx

遥控小车制作 大 作 业 报 告

目录 一、整体方案设计 ............................................ 1... 1.1 整体方案设计的思路 .................................. 1.. 1.2 整体方案的流程图 .................................... 1.. 二、小车系统概况 ............................................ 1... 2.1 最小系统简介.......................................... 1.. 2.2 稳压系统简介........................................ 2.. 2.3 红外遥控简介........................................ 2.. 2.4 驱动原理简介........................................ 3.. 2.5 直流电机简介........................................ 4.. 三、硬件及软件 .............................................. 5... 3.1、Protel ...................................................................................... 5... 3.2、protues ................................................................................... 5... 3.3、Keil ........................................................................................ 5... 四、程序清单............................................................. 6.. . 五、电路板的焊接及仿真 .................................... 1.0. 六、结论及心得 ............................................ 1..0.

基于STM32智能循迹避障小车(设计报告)

信号与信息处理综合应用设计（报告）题目：基于STM32智能循迹避障小车 二级学院： 专业： 班级： 学生姓名：学号： 指导教师： 时间：

基于STM32智能循迹避障小车 摘要 以设计题目的要求为目的，采用stm32为控制核心，利用红外线传感器检测道路上的轨迹和超声波检测障碍，控制电动小车的自动循迹和避障，快慢速行驶，以及自动停车，整个系统的电路结构简单，可靠性能高。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。 采用的技术主要有： （1）通过编程来控制小车的速度； （2）传感器的有效应用； （3）新型芯片的采用。 关键词：stm32芯片、PWM调速、电动小车、红外对管、循迹、避障、MDK（keil）软件 正文前言 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。全国电子大赛和市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。可见其研究意义很大。指导教师已经有充分的准备。设计的智能电动小车具有自动寻迹、避障、可程控行驶速度。 根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加红外线传感器和超声波传感器，实现对电动车的速度、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至stm32进行处理，然后由stm32根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。 概述 本设计采用stm32为控制核心。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式 应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，STM32F系列有： STM32F103“增强型”系列 STM32F101“基本型”系列 STM32F105、STM32F107“互联型”系列 增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，相当于0.5mA/MHz。

测控仪器课程设计-小车智能自动避障系统

西安郵電學院 测控仪器课程设计报告书 系部名称：自动化学院 学生姓名： 专业名称：测控技术与仪器 班级：测控0804 2011年9月19日至 时间： 2011 年9月30日

小车智能自动避障系统 一、设计要求： 以红外传感器ST188或ST178作为小车的测距传感器，进行障碍物探测。当发现障碍物时，给出报警信号，自动适当改变行进方向继续前行。 二、设计方案分析 2.1 方案设计： 该系统中我们设计一个小车，以STC89C52单片机为主控制芯片，由L298N 芯片控制直流电机转动从而使小车向前跑动；通过一个红外传感器ST188实现小车自动检测障碍物。系统中主控制器的多个I/O口作为通用I/O口分别连接L298N输出控制信号、ST188输入信号，蜂鸣器报警。 系统硬件总体设计框图如图1所示。 图 1 系统硬件框图 2.2背景知识介绍： 2.2.1主控制器介绍： 80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。 1 .微处理器 该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。 2 .数据存储器 片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工