智能小车红外导航系统设计

智能小车红外导航系统

学生姓名：

学生学号：

院（系）：电气信息工程学院

年级专业：

指导教师：

助理指导教师：

二〇一五年五月

摘要

摘要

随着科学技术的急速发展，人类探索大自然的脚步越来越远。然而，大自然中有很多不适合人类步入的恶劣环境。所以就需要智能机器人替代人类进行探索。在机器人探索过程中智能导航起到很重要的作用，为了避免机器人在运行过程中被障碍物所阻碍，就需要使用传感器实现避免障碍物阻碍。

传感器是智能小车在运动过程中避免碰撞的最后一道保护。为了让智能小车能够像人一样在碰到障碍物之前就能发现并避开它，需要用到非接触检测传感器，如视觉摄像头。在小型的智能小车制作中，采用摄像头视觉显然是一种比较复杂且成本昂贵的选择。AT89S52单片机是一种功耗低、性能高8位的CMOS 微控制器，拥有8K的系统可编程Flash存储器。使用美国Atmel公司的高密度不易失性存储器技术制造的，它和工业上的80C51系列产品指令和引脚完全兼容。AT89S52单片机的片上Flash允许程序储存器在系统可以编程，也适用在常规的编程器上。在单芯片上，AT89S52单片机拥有很灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，这些优势使得AT89S52单片机广泛应用在众多的嵌入式控制应用系统中。

本设计使用价格非常便宜且应用广泛的红外线（IR）部件进行通信和测量，采用AT89S52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的障碍，控制智能小车的伺服电机运行实现小车的自动避障。控制机器人运动的伺服电机以不同速度旋转是通过让单片机的输入/输出（I/O）接口输出不同的脉冲序列来实现的。从单片机的引脚开始，对各引脚进行分配，使伺服电机与红外传感组受到单片机的控制。然后对红外传感器组进行电路设计。最后用程序让整个系统各行其职。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。通过实验的结果来看，本设计满足题目要求，本文重点介绍和讲解了该系统的硬件和软件的设计以及测试结果的分析。

关键词AT89S52 红外传感器避障

ABSTRACT

ABSTRACT

With the rapid development of science and technology, human footsteps farther explore nature. In nature, however, there are a lot of unfit for human in bad environment. Therefore need intelligent robots replace human to explore. Intelligent navigation in the process of robotic exploration play a very important role, in order to avoid the robot by obstacles in the process of operation, will need to use the sensor to achieve steer clear of obstacles.

Sensor is smart car to avoid collision in the process of movement of the last line of protection. In order to make smart car to like people before they run into obstacles can discover and avoid it, need to use non-contact detection sensors, such as vision camera. In small intelligent car production, using the camera vision is clearly a more complex and expensive option.AT89S52 SCM is a kind of low power consumption, high performance 8-bit CMOS microcontroller, with 8 k system programmable Flash memory. Use the Atmel company's high density is not easy to loss of memory technology, and it industry on the 80 c51 series product is fully compatible with instructions and pin. AT89S52 MCU chip Flash program memory is available on the in system programming, also used in conventional programmer. On the single chip AT89S52 MCU has a very clever 8-bit CPU and system programmable Flash, these advantages make AT89S52 single chip computer is widely used in many embedded control applications.

This design USES the price is very cheap and widely used communication and measurement, infrared (IR) components adopt AT89S52 single chip microcomputer as control core, using infrared sensor detection in the way, to control the smart car to run servo motor to realize the car automatic obstacle avoidance. Control the robot movement of the servo motor rotating at different speeds by MCU input/output (I/O) interface output different pulse sequences.Starting from the MCU pin, distribution of each pin, make the servo motor by single chip microcomputer control and infrared sensor group. The infrared sensor group and circuit design. The last used program to make the whole system all.The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high. Through the experiment, this design satisfies the requirement of subject, this paper mainly introduces and explains the design of hardware and software of the system and the analysis of the test results. Keywords AT89S52 ，Infrared sensor ，Obstacle avoidance

目录

摘要.............................................................................................................................. I ABSTRACT ...................................................................................................................... II

1 绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 课题研究现状、水平 (1)

1.3 本课题的发展趋势 (2)

2 方案论证与选择 (3)

2.1 系统方案设计 (3)

2.2 系统方案选择 (4)

2.3 本课题的研究内容 (4)

2.3.1 课题的设计要求 (4)

2.3.2 本课题的创新点 (4)

3 系统硬件设计 (6)

3.1 系统框图设计 (6)

3.2 最小系统设计 (6)

3.2.1 最小系统简介 (6)

3.2.2 最小系统原理图设计 (11)

3.3 采集模块设计 (11)

3.3.1 红外传感器组简介 (11)

3.3.2 红外传感器组原理阐述 (13)

3.3.3 原理图设计 (14)

3.4 电源电路设计 (14)

3.5 伺服电机 (15)

3.5.1 伺服电机的简介 (15)

3.5.2 伺服电机的控制 (15)

3.6 车体结构设计 (16)

4 软件设计 (19)

4.1 编译软件简介 (19)

4.2 程序设计流程图 (19)

4.3 系统软件设计 (20)

4.3.1 初始化模块设计 (20)

4.3.2 信息采集模块设计 (21)

4.3.3 驱动模块设计 (22)

5 组装与调试 (24)

5.1 小车整体组装 (25)

5.1.1 红外传感器组装 (25)

5.1.2 小车整体组装 (25)

5.2 软件调试 (25)

5.3 硬件调试 (26)

5.3.1 小车正常运行调试 (26)

5.3.2 红外避障调试 (26)

总结 (27)

参考文献 (28)

附录A：整体电路图 (29)

附录B：系统代码 (30)

附录C 小车实物图与串口调试 (35)

致谢................................................................................................ 错误！未定义书签。

1 绪论

1.1 课题背景

随着社会的发展，计算机、微电子、信息技术行业都非常快速的进步，智能化技术的研究发展速度越来越快，智能度也是越来越高，其应用范围也有了非常大的扩展。比如在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域都出现了智能化。智能小车系统在汽车电子产业飞速发展的背景下，涉及了控制、模式识别、传感器技术、电子、电气、计算机与机械等多个学科。主要有路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。同时，当今机器人的技术发展的如火如荼，其应用在国防等众多领域得到广泛开展。神五、神六等升天、无人飞船等等无不得益于机器人技术的迅速发展。世界上一部分发达国家已经把智能机器人设计比赛作为其创新教育的战略性手段。比如在日本，每年都会举行如“NHK杯大学生机器人大赛”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人的制作比赛，比赛的参与者大部分都为在校学生，其目的是在通过这些比赛全面的增加学生的实践能力、创新能力、团队配合和进取精神，与此同时也让更多人学习了智能机器人的专业知识。从某方面来看，机器人激素和反映出了一个国家的综合技术实力高低，而且智能小车是机器人的雏形，它的控制系统等方面的研制将有助于推动智能机器人控制系统的发展，同时也为智能机器人的研制提供了更加有利的手段。

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。全国电子竞赛和省内电子竞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。设计的智能电动小车能够实现在行驶中自动避障。

1.2 课题研究现状、水平

随着社会的日益发展，智能机器人在现实生活中发挥其重要作用。研究基于单片机的多信息采集避障机器人，可以在此基础上研发出更多自动化产品，列如自动巡逻机器人、自动吸尘器等从而提高人们的生活水平和质量。在世界经济与人类生活水平急速提高的前提下，超级商城、大型的物流仓库的规模和数量的扩大，高层高档的商用楼日益增多，其安保系统自动化的需求必将日趋迫切。如今这些安保系统仍然依赖于人力巡逻或CCD定位监控，显然已经不能满足夜间安保的要求，如果采用智能机器人实行定时、定点监控巡逻和不间断的流动巡逻相结合，将解决这些场所的安保问题，所以很多国家都在这个方面进行研究，争取更加的智能化，达到基本取代人力。美国在智能机器人的研究

史上走过一条只重视理论研究，却忽视应用开发的曲折道路，不过在智能机器人的研究技术上美国仍然一直处于领先。其技术全面、先进，适用性也很强。其他发达国家如英国、俄罗斯、法国、日本等国也都在智能机器人的研究方面处于领先水平。如今，中国的示教再现型机器人研究技术已经基本上成熟，并且在工厂中也得到了推广与应用。我国自行生产的利用机器人进行喷漆的流水线在长春汽车厂和东风汽车厂进行生产，所以机器人研究在中国已经初步成型，不过还是有很大的空白需要填补。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。小车的智能避障是基于红外传感系统实现的，采用红外传感器来检测前方是否有障碍物以及障碍物的远近。

综合考虑各种因素，我们选择多功能信息采集避障小车作为我们的制作项目。

1.3 本课题的发展趋势

随着社会经济与文明的飞速发展，人工智能技术、计算机软硬件技术、自动控制技术也在迅猛的发展，智能控制领域必将迎来其发展的黄金期。

机器人领域近几年有如下几个发展趋势：

1、机器人的性价比越来越高（单价不断下降），性能也越来越高（速度、精度。可靠性、便于操作和维修性）。

2、工业中，工业机器人控制系统正在向PC机的开发型方向发展，以便于标准化和网络化。同时，元器件的集成度提高，大大提高了系统的可靠性和易操作性以及可维护性。

3、传感器的作用日益重要，除传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、声觉、力觉、触觉等多种传感器的融合技术已用来进行环境建模及决策控制。

2 方案论证与选择

本课题是智能小车红外导航系统设计，课题重点研究的是红外导航部分，所以在设计方案时主要讨论红外传感器的设计。是本次设计的核心部分。下面我们对红外传感器进行方案讨论。

2.1 系统方案设计

对于智能小车红外导航系统而言决定它的工作效率的条件，不仅由传感器决定，而传感器材料本身的性质决定、光线角度、物体颜色有关。同时还与我们所选的控制核心有关，所以我们如果要最大限度的做好本次设计，那么我们必须选择好的控制核心。下面我们就对于这方面分析与论证。

设计方案一：

图2.1系统设计框图

设计方案二：

图2.2系统设计框图

设计方案三：

AT89S52 红外检测器

红外

发射

LED

PWM 输出模块 超声波探测器

AT89S52 伺服电机

ARM 红外检测器 红外发射LED 伺服电机

采集模块 伺服电机

2.2 系统方案选择

方案分析：对于以上两种方案，方案一是采用红外传感器组作为整个系统的信息采集模块，红外传感器组由红外LED和红外接收器组成，其优点：电路简单，可以自己做，成本低；缺点：受光线的影响大，不可测距。方案二是采用超声波传感器作为整个系统的信息采集模块，其优点：可以测量距离，受温度影响小，较稳定；缺点：价格相对较贵，大量用不现实，一般网上卖的超声波模块测距最远在3、4米。方案三是采用ARM板作为整个系统的控制核心，本身ARM是一个CPU设计厂商，他自己并不生产CPU。其实在CPU发展初期ARM 是想买INTEL的CPU设计图的，但是INTEL不卖，所以就自己研发了简单指令集类架构的处理器。现在以ARM架构图纸二度开发的厂商很多，比较有名的几个三星、德州仪器、高通、英伟达……

ARM的主要优势在于功耗和功耗性能比，因为耗电量很低所以，一般用在移动设备上面。现在在集成大型服务器上面也有用，因为功耗很低达到相同性能（与INTEL大型服务器相比）消耗的电能低很多。

缺点也是很明显的，他由于是基于简单指令集的处理器所以在单周期内处理复杂指令的能力要比X86架构差很多，而且他的处理器每一代之间都不是完全兼容的，又没有一个像Windows一样的系统，所以在使用ARM的设备上面，基本厂商要对每一种设备，每一种芯片的组合定制一个操作系统（比如现在的android虽然看上去都一样，但是A设备的系统放B设备上99.9%用不了）。

经过以上方案仔细的研究和反复的论证，我最终选择方案一作为本次设计的整体框架。

2.3 本课题的研究内容

本课题是用AT89S52单片机作为控制核心的，以红外LED、红外接收器作为整个系统的信息采集模块，用伺服电机作为运动执行元件，实现小车的自动避障功能。

2.3.1 课题的设计要求

1、发射出波长为980nm的红外线光；

2、检测到物体反射回来的38.5KHz的电信号；

3、小车实现自动避开障碍物的功能。

2.3.2 本课题的创新点

本设计是利用红外线传感器充当小车眼睛，使小车具有到达人类所不能步

入的恶劣环境下进行探测的基础。它具有以下优点：

1、实现小车智能化，能自己做出选择，不需要认为控制。

2、整个系统处理速度快，不会出现小车停顿的问题。

3 系统硬件设计

3.1 系统框图设计

系统设计框图如下图所述，整个系统由单片机最小系统，红外检测模块，电机驱动模块组成。小车起始时是处于静止状态，按下电源键使小车前进。当再次按下电源键时小车停止前进。当左边红外检测器检测到障碍物时，将一个P1_2的低电平转成高电平，单片机接受到信号后，通过程序将P1_1端由低电平转成高电平，延时1700ms 后改低电平，P1_0改为高电平，延时1700ms 后改为低电平延时20ms ，从而使小车右转。当右边红外检测器检测到障碍物时，将P1_2的低电平转高电平，单片机接收到信号后，通过程序将P1_1端口由低电平转成高电平，延时1300ms 后改为低电平，P1_0改为高电平延时1300ms 后改为低电平，延时20ms ，从而使小车左转。

图3.1系统设计框图

3.2 最小系统设计

3.2.1 最小系统简介

单片机最小系统由复位电路、晶振电路、数据采集接口和电机控制接口组成。所谓晶振电路即指单片机地时钟电路。单片机晶振两个电容的作用：这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会

AT89

S52 PWM 输出模块 采集 模块 红外检测 红外发射 伺服电机

问你负载电容是多少。晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中

系统硬件设计

Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容）经验值为3至5pf。

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经过一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。

AT89S52单片机是整个开发板的控制中心，我们在选用电路时应该保证它的可靠性和抗干扰性.在选用具体电子器件的时候，应该确定它的各项参数，尽量使用参数相当的器件。

AT89S52单片机是一种功耗低、性能高8位的CMOS微控制器，拥有8K的系统可编程Flash存储器。使用美国Atmel公司的高密度不易失性存储器技术制造的，它和工业上的80C51系列产品指令和引脚完全兼容。AT89S52单片机的片上Flash允许程序储存器在系统可以编程，也适用在常规的编程器上。在单芯片上，AT89S52单片机拥有很灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，这些优势使得AT89S52单片机广泛应用在众多的嵌入式控制应用系统中。

主要特性如下：

1、与MCS-51单片机产品兼容;

2、8K字节在系统可编程Flash存储器;

3、1000次擦写周期;

4、全静态操作:0Hz-33MHz;

5、三级加密程序存储器;

6、32个可编程I/O口线;

7、三个16位定时器/计数器;

8、8个中断源;

9、全双工UART串行通道;

10、空闲模式和掉电模式时功耗低;

11、掉电后片中断可被唤醒;

12、看门口定时器；

13、双数据指针;

14、掉电标识符。

AT89S52单片机的工作模式

掉电模式：在掉电模式下，单片机的晶振不工作，最后一条执行指令激活

掉电模式。单片机的片上RAM和有某些特殊功能的寄存器保持原值不变，一直到掉电模式终止才可能发生变化。掉电模式的退出方式有硬件复位和外部中断等。复位则重新定义了SFR的值，但是不会改变单片机片上RAM的值。在Vcc没有恢复到正常工作电压时，硬件复位必须有效，并且应该保持足够长的时间让晶振重新工作和初始化。

空闲模式：在空闲工作模式下，单片机的CPU 处于睡眠状态，而单片机的所有片上外部所接设备继续在激活的状态。可以通过软件产生这个状态。在这种状态的时候，片上RAM和某些具有特别用处的寄存器的内容不发生变化。在空闲模式下，任一个中断或硬件复位都能终止这种模式。如果是硬件复位使空闲模式终止则只要2个机器周期的有效的复位信号即可，此时，单片机的片上硬件不允许访问内部RAM，但是允许访问端口的引脚。在硬件复位终止次模式后，为了防止某些预想不到的写端口，所以激活空闲模式的那一条指令的下一条指令不应该是写端口或外部存储器。

正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA

图3.2 AT89S52引脚图

AT89S52引脚功能说明

VCC : 连接电源

GND: 接地

P0 口：P0端口是一个有8位的漏极开路的双向输入/输出(I/O）口。作为输出端口，每1位都能驱使8个TTL的逻辑电平。向P0端口写入“1”时，引脚的作用是高阻抗的输入端口口。

当访问外面的程序和存储数据的存储器的时候，P0口也有低8位地址/数据复用的作用。在这种模式下，P0具有内部与电源相连，并起到拉高电平作用的电阻。此电阻还起到限流的作用的上拉电阻。

在 flash编程时，P0端口也用来接收指令字节的作用；在程序校验时，输出指令字节。程序校验

时，需要外部与电源相连，并起到拉高电平作用的电阻。此电阻还起到限流的作用的上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部与电源相连，并起到拉高电平作用的电阻。此电阻还起到限流的作用的上拉电阻双向的8 位输出/输入（I/O）口，p1 的输出缓冲器能够驱动4 个TTL的逻辑电平。在对P1 输入“1”的时候，上拉电阻就把P1拉高，这时候P1口可以作为输入口使用。

此外，P1_0当作定时器的外部计数输入（P1_0/T2）,P1_2当作计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

P2 口：P2 口是一个8 位双向I/O 口有内部上拉电阻，P2 输出缓冲器能够驱动4个TTL的逻辑电平。向P2 写入“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用此时将输出电流。因为其被外部拉低的引脚有内部电阻。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

3.2.2 最小系统原理图设计

智能小车采用AT89S52单片机进行智能控制，开始由手动启动小车电源，并复位小车开始运行。在运动过程中由红外光电传感器检测，遇到障碍时通过单片机控制小车进行转向，系统功能原理图如图所示。

图3.3 AT89S52单片机最新系统图

3.3 采集模块设计

3.3.1 红外传感器组简介

红外LED发射红外光，如果智能小车下面有障碍物，红外线从障碍物发射回来，相当于智能小车眼睛的红外检测器，检测到从障碍物反射回来的红外光线，并且向单片机发出信号表明检测到物体，相当于智能小车的大脑的AT89S52单片机基于这个传感器的输入控制伺服电机。在红外线（IR）接收/检测器内有内置的光滤波器，光滤波器除了检测需要检测的波长为980nm的红外光线外，它几乎是不会让其他光通过的。红外检测器还有一个电子滤波器，它只会让大约38.5KHz频率的电信号通过。也就是，检测器只寻找每秒闪烁38500次的红外光线。这样就防止了普通光线对IR的干涉。室内光的闪烁频率大概为100或120Hz。

由于120 Hz在电子滤波器的38.5 kHz通带频率之外，它完全被IR探测器

忽略。其实物图和原理图如下图

图3.4 红外检测器与红外LED的符号实物图元件清单:

(1) 两个红外检测器

(2) 两个IR LED

(3) 四个470□电阻

(4) 两个9013三极管

搭建红外线前灯

电路板的每个角安装一个IR组(IR LED和检测器)。断开主板和伺服系统的电源

红外接收管为HS0038B特性：

引脚特性(从上到下)：1：Vcc；2：GND；3：SIN。检测波长：980nm

允许电信号：38.5KHz

尺寸：

直径:4MM

传感器长度:33MM

引脚长度:26MM

红外发射管为5308IRC-10S

峰值波长: 938-940 nm

封装形式: 无色透明

峰值电流: 200 mA

反向电压: 10 V

反向漏电电流: 3 μA

发射管功率: 150 mW

正向电压(If=30mA): 1.11-1.55 V

发射强度(If=30mA): 10-17 m

视角(2θ1/2): 30 度

引脚特性：长脚：“+”；短脚：“—”

尺寸：

直径:5MM

长度:37MM

引线长度:28MM

具体参数见自带的HS0038B.pd

注意事项：

在接线的时候，请避免出现正负极接错的现象，该操作有可能造成传感器永久性损坏；

信号输出端请加上拉电阻；

为了保护元器件的性能以及数据的可靠性和寿命，请不要违反元器件的有关规定，如温度、水、水溶性切削油、化学药剂特别是强酸、强碱、等环境中使用。最好装上罩子再使用。

3.3.2 红外传感器组原理阐述

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。

一般经常使用发出波长为940nm左右的红外线的红外LED，其外形与常见的φ5mm发光二极管差不多，只是形状或者颜色不同。判断红外LED的好坏与判断常用的二极管一样的方法。单只红外LED的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。

红外检测器是一种光敏二极管，使用时要给红外检测器加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外检测器一般有圆形和方形两种。由于红外LED的发射功率较小，红外检测器收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路

红外线LED发射红外光，假如智能小车前面有障碍物，红外线从障碍物反射回来，相当于智能小车眼睛的红外检测（接收）器，向单片机发出信号来表明检测到从物体反射回红外线。机器人的大脑——AT89S52单片机基于这个传感器的输入控制伺服电机。

红外线（IR）接收/检测器除了需要检测的980 nm波长的红外线外，它几乎不允许其它光通过。红外检测器只允许大约38.5 kHz 的电信号通过。也就是说，检测器只寻找每秒闪烁38,500次的红外光。这就防止了普通光源象太阳光

和室内光对IR的干涉。室内光闪烁频率接近100或120 Hz。由于120 Hz在电子滤波器的38.5 kHz通带频率之外，它完全被IR探测器忽略。本设计通过两组红外检测器和红外LED组合，左边红外接收器连接单片机P3_5端口，右边红外接收器连接单片机P1_2端口，左边红外发射连接单片机P3_6端口，右边红外发射连接单片机P1_3端口，当正常运行时输入低电平，当检测到障碍时输入高电平。单片机检测到低电平时先判断小车是不是在运行状态，如果是运行状态则通过程序执行左转或右转，由于转向比较复杂，在这里通过延时函数和左（右）转函数及停止函数连续调用，通过多次的测试下完成避障。

3.3.3 原理图设计

在本设计中我将两组红外检测器和红外LED发射器分别与单片机的P3_5、P1_2、P3_6、P1_3（从左到右一次为左边红外接收器、右边红外接收器、左边红外发射器、右边红外发射器）端口连接。在小车正常行走时传感器给单片机发送低电平，当遇到障碍物时检测到的红外检测器就给单片机一个高电平，本设计的使用的传感器原理图如下图：

图3.5 红外传感器组原理图

3.4 电源电路设计

考虑到小车是个不断运动的实验设备，采用干电池供电。总的供电系统是

由4节干电池组成，经过电压转换单元。转为5V对控制单元供电。电机驱动和控制电路：通过51单片机，控制端口对直流电机的转速和转向来对电机进行控制。

图3.4电源电路图

3.5 伺服电机

3.5.1 伺服电机的简介

伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高。产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。

3.5.2 伺服电机的控制

本设计使用伺服电机作为小车的电机模块，控制机器人伺服电机以不同速度运动是通过让单片机的输入/输出（I/O）口输出不同的脉冲序列来实现的。

智能感应小车的设计与实现

智能感应小车的设计与实现 摘要：智能小车由于外接了传感器，可以在很大程度上实现感知、思维和效应方面模拟人的行为，而且也可以通过我们的操作去改变它原本的行为。他是结合人工智能的试验，可以全面考察人工智能各个领域的技术，研究两者之间的关系。更重要的一点是它可以代替人在有害环境中进行作业。在未来对于从事危险工作、航空考察、深海探测等方面都能做出巨大贡献。 本课题结合实际应用设计和实现了一款具有蓝牙控制、WIFI控制、循迹行走、红外避障和超声波避障功能的智能感应小车。论文首先介绍了当前国内外的背景以及发展趋势，并且对系统硬件部分进行简单的说明。其次对红外传感器、蓝牙外接模块、WIFI模块、超声波传感器的工作原理和电路图进行分析，最终根据实际将红外传感器、超声波传感器、WIFI模块和蓝牙模块应用到智能小车的设计与开发中，开发出了一款具有特色的智能小车。 关键词：红外避障，人体感应，WIFI控制，蓝牙控制，超声波避障

目录 第1章绪论 (1) 1.1研究背景和意义 (1) 1.2 课题研究方法和内容 (2) 1.2.1 研究方法 (2) 1.2.2研究内容 (2) 1.3 论文结构安排 (2) 第2章智能感应小车的实现条件 (4) 2.1 相关技术 (4) 2.2 开发工具和开发环境 (4) 第3章智能感应小车的需求分析 (5) 3.1 总体目标 (5) 3.2 总体需求分析 (5) 3.3 用户需求分析 (5) 3.4 功能性需求分析 (9) 第4章智能感应小车的系统设计 (11) 4.1 总体设计 (11) 4.2 硬件设计 (11) 4.2.1 主控制模块 (14) 4.2.2 电源模块 (14) 4.2.3 电机模块 (15) 4.4 流程图设计 (15) 4.4.1 蓝牙控制模块流程 (15) 4.4.2 WIFI控制模块流程 (16) 4.4.3 循迹行走模块流程 (17) 4.4.4 避障模块流程 (18) 第5章智能感应小车系统实现 (21) 5.1 蓝牙控制模块的实现 (21) 5.2 WIFI控制模块的实现 (22) 5.3 循迹行走模块的实现 (23) 5.4 避障模块的实现 (25) 5.4.1 红外避障模块的实现 (25) 5.4.2 超声波避障模块的实现 (26) 第6章智能感应小车系统测试 (28) 6.1 系统测试 (28) 6.1.1 系统测试的目的 (28) 6.1.2 系统测试所需环境及设备 (28) 6.1.3 本系统概测试流程 (28) 6.2 系统的功能测试 (29) 6.2.1 蓝牙控制功能测试 (29) 6.2.2 WIFI控制功能测试 (30) 6.2.3 循迹行进功能测试 (30)

基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作

基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作 随着科技的高速发展，人们对生活质量的要求越来越高，无人驾驶汽车已经被广为研发和试用，由此智能小车的快速发展也是在情理之中。通过对基于单片机的智能小车的硬件及软件设计分析，实现红外避障循迹功能，并给出程序系统框图加以分析，最后通过实践证明这一设计的可行性和可靠性。 标签：AT89S52 单片机；智能小车；系统框图；红外避障；循迹 1 系统总体设计 2 系统的硬件设计与制作 在智能小车红外避障循迹系統的设计上，其硬件设计主要在电机模块和传感器模块等这两个部分的内容。 2.1 硬件的设计 硬件的设计主要体现在电机和传感器的选择上，在电机设计上采取360度伺服舵机，可以实现连续的速度与位移控制，且其本身存在分别负责伺服舵机的电源、接地、信号控制的红、黑、白三条输入线，还存在基准电路及比较器。这一结构可以更好地实现智能小车的控制。传感器的设计上选择了QTI红外传感器，通过接受不同的反射光强度，实现对不同颜色物体的探测，且探测QTI传感器能够自动输出不同的电平信号，为智能小车避障的实现提供了有力的保障。 2.2 硬件的制作 硬件的制作主要介绍电路板的焊制及焊制方法，为智能小车的功能实现提供坚实的基础。 2.2.1 电路板的焊制 电路板的焊制优劣直接影响到成果的效果展示，电路板的焊接内容主要是焊接电阻、电容、发光二极管、晶振、三极管、STM32、USB、三端稳压、电机驱动。 2.2.2 元件的焊制方法 按照先焊一边再焊另一边的方法，先把焊锡丝放在焊盘的中间，放上电烙铁，焊锡丝融化后立马拿开焊锡丝，再拿开电烙铁，一定要注意焊锡的量不能过多也不能过少，一只手用镊子把贴片元件放平夹着，另一只手用电烙铁把焊盘上的焊锡融化，马上把贴片元件的一端推到焊锡处，再把元件的另一端焊盘焊上少量焊锡，推到元件的一端处。由于元件种类较多，一般按照元件的大小从小到大的顺

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

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

红外自动循迹小车讲解

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-tracking

智能循迹小车设计方案

智能循迹小车设计方案 智能循迹小车设计方案 智能循迹小车是一种能够根据预设路径自主行驶的无人驾驶车辆。本设计方案旨在实现一辆智能循迹小车的设计与制作。 一、方案需求： 1. 路径规划与控制：根据预设的路径，小车能够准确、迅速地在指定道路上行驶，并能随时调整方向和速度。 2. 传感器控制与反馈：小车具备多种传感器，能够实时感知周围环境和道路状况，如通过红外线传感器检测道路上的障碍物。 3. 自主导航与避障能力：小车能够自主判断并决策前进、转弯或避让，确保安全行驶。当感知到障碍物时，能及时做出反应避开障碍。 二、方案设计： 1. 硬件设计： a. 小车平台：选择合适的小车底盘，具备稳定性和承重能力，大小和外观可以根据实际需求进行设计。 b. 传感器系统：包括红外线传感器、超声波传感器和摄像头等，用于感应周围环境和道路状况。 c. 控制系统：采用单片机或嵌入式控制器，以实现传感器数据的处理、决策和控制小车运动。

2. 软件设计： a. 路径规划与控制算法：通过编程实现路径规划算法，将预设路径转换为小车可以理解的指令，控制小车的运动和转向。 b. 感知与决策算法：根据传感器获取的数据，实时判断周围环境和道路状况，做出相应的决策，例如避开障碍物或调整行驶速度。 c. 系统界面设计：为方便操作和监测，设计一个人机交互界面，显示小车的状态信息和传感器数据。 三、方案实施： 1. 硬件实施：根据设计要求选择合适的硬件部件，并将它们组装在一起，搭建小车平台和安装传感器。确保传感器按照预期工作稳定。 2. 软件实施：使用合适的编程语言开发控制程序。编写路径规划、感知与决策算法，并将其与硬件系统绑定在一起。通过测试和调试确保程序的正常运行。 3. 功能测试：对小车进行现场测试，包括路径规划、感知与决策的功能、反应时间和精度等方面的测试。根据测试结果进行优化和调整。 四、方案展望： 1. 增加智能化功能：进一步发展智能循迹小车的功能，添加更多的传感器和算法，实现更高级的自主导航和避障能力。

北斗定位的蓝牙红外避障遥控小车设计

北斗定位的蓝牙红外避障遥控小车设计 1.1研究背景及意义 智能小车是一种多轮驱动的智能机器人，又被称为轮式移动机器人，它具有体积比较小、重心比较低、运动灵活、操控简单等优点。自动避障技术一直被认为是研究智能小车的一个核心内容。自动避障技术能够保证智能小车在行驶过程中，自动调整运动的方向，防止与障碍物发生碰撞。智能小车自动避障综合应用了多种尖端技术，包括多传感器信息融合技术，蓝牙、局域网、红外数据传输等无线通信技术，机械技术和电子技术。智能小车自动避障集中体现了其自动化、智能化程度的高低。 基于位置的服务已经深入到社会的各个方面，为生产生活提供了方便快捷的服务体验。导航技术是实现该服务的重要技术之一。相比较单一导航系统，组合导航系统具有以下优点：①能有效利用各导航子系统的导航信息，提高组合系统定位精度；②允许在导航子系统工作模式间进行自动切换，从而进一步提高系统工作可靠性；③可实现对各导航子系统及其元器件误差的校准，从而放宽了对导航子系统技术指标的要求。 组合导航技术对于交通，物流，运输等方面或行业有重要现实意义，组合导航中的定位导航和路径优化手段，可以节省人力物力，降低交通中的安全隐患与事故风险，更准确的位置信息也能满足各行各业的需求。 组合导航系统的关键技术是信息的处理，而信息的筛选和处理更多的是依据知识库的丰富和完善，知识库包括两个方面：1、动态信息，包括雷达、GPS测量得到的实时位置信息以及其他船只、飞机的实时位置信息，2、静态信息，包括避让法规、港口自然情况、气候、水文、事故发生率等。将这些信息不断补充完整，能够建立完整的知识、专家系统，从而对信息的处理更加专业。 1.2国内外研究现状 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广

智能小车红外导航系统设计

智能小车红外导航系统 学生姓名： 学生学号： 院（系）：电气信息工程学院 年级专业： 指导教师： 助理指导教师： 二〇一五年五月

摘要 摘要 随着科学技术的急速发展，人类探索大自然的脚步越来越远。然而，大自然中有很多不适合人类步入的恶劣环境。所以就需要智能机器人替代人类进行探索。在机器人探索过程中智能导航起到很重要的作用，为了避免机器人在运行过程中被障碍物所阻碍，就需要使用传感器实现避免障碍物阻碍。 传感器是智能小车在运动过程中避免碰撞的最后一道保护。为了让智能小车能够像人一样在碰到障碍物之前就能发现并避开它，需要用到非接触检测传感器，如视觉摄像头。在小型的智能小车制作中，采用摄像头视觉显然是一种比较复杂且成本昂贵的选择。AT89S52单片机是一种功耗低、性能高8位的CMOS 微控制器，拥有8K的系统可编程Flash存储器。使用美国Atmel公司的高密度不易失性存储器技术制造的，它和工业上的80C51系列产品指令和引脚完全兼容。AT89S52单片机的片上Flash允许程序储存器在系统可以编程，也适用在常规的编程器上。在单芯片上，AT89S52单片机拥有很灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，这些优势使得AT89S52单片机广泛应用在众多的嵌入式控制应用系统中。 本设计使用价格非常便宜且应用广泛的红外线（IR）部件进行通信和测量，采用AT89S52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的障碍，控制智能小车的伺服电机运行实现小车的自动避障。控制机器人运动的伺服电机以不同速度旋转是通过让单片机的输入/输出（I/O）接口输出不同的脉冲序列来实现的。从单片机的引脚开始，对各引脚进行分配，使伺服电机与红外传感组受到单片机的控制。然后对红外传感器组进行电路设计。最后用程序让整个系统各行其职。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。通过实验的结果来看，本设计满足题目要求，本文重点介绍和讲解了该系统的硬件和软件的设计以及测试结果的分析。 关键词AT89S52 红外传感器避障

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.

智能车辆导航系统的设计与开发

智能车辆导航系统的设计与开发 随着科技的快速发展，智能车辆导航系统成为现代汽车的重要功能之一。该系统利用先进的计算机技术和导航算法，帮助驾驶员实时获取路况信息、 选择最优路线，并提供准确的导航指引。本文将讨论智能车辆导航系统的设 计与开发，包括定位技术、地图数据、导航算法以及用户界面等方面的内容。 一、定位技术 在智能车辆导航系统中，定位技术是实现精准导航的关键。目前，常用 的定位技术包括全球卫星定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）和车载 传感器等。GPS是最常用的定位技术，通过接收来自卫星的信号，测量车辆 的位置和速度。INS则使用加速度计和陀螺仪等传感器来测量车辆的加速度 和角速度，从而计算出车辆的位置和姿态。车载传感器可以检测车辆的速度、方向和转弯角度等，进一步提高导航的准确性。 二、地图数据 智能车辆导航系统需要准确的地图数据来进行导航。地图数据可以包括 道路网络、交通标识、兴趣点等信息。获取地图数据的方式可以通过专业地 图服务商提供的数据接口，或者采用地图制作软件进行自主制作。对于实时 导航来说，地图数据的更新非常重要。利用无线网络技术，智能车辆导航系 统可以实时更新地图数据，以适应不断变化的道路环境和交通状况。 三、导航算法 智能车辆导航系统利用导航算法来计算最优路线，并提供导航指引。常 用的导航算法包括最短路径算法、最快路径算法和遗传算法等。最短路径算 法以最短距离为目标，寻找连接起始点和目标点的最短路径。最快路径算法

则考虑路段的速度限制和交通状况，寻找能够在最短时间内到达目标点的最优路径。遗传算法模拟进化过程，通过优化路线的遗传和变异，找到最优的导航路径。导航算法的选择与地理环境和用户需求密切相关，需要根据具体情况进行调整。 四、用户界面 用户界面是智能车辆导航系统中与驾驶员交互的界面。良好的用户界面设计可以提高系统的易用性和用户体验。在设计用户界面时，需要考虑以下几个方面：首先，界面需要直观、简洁，方便驾驶员操作。其次，界面应该具备良好的可读性和可操作性，确保信息的清晰展示和功能的顺利使用。此外，界面还应该针对不同的驾驶环境和用户需求进行灵活性调整，例如夜间模式、语音操作等。 在智能车辆导航系统的开发过程中，需注意以下几点：首先，系统应具备可扩展性，以便将来增加新功能或更新功能。其次，系统的稳定性和可靠性对于驾驶员的安全至关重要。因此，在设计和开发过程中，应通过充分的测试和验证，确保系统的性能和安全性。最后，为了提供更好的用户体验，对系统进行不断地优化和改进是非常重要的。 综上所述，智能车辆导航系统的设计与开发涉及定位技术、地图数据、导航算法和用户界面等方面的内容。在设计和开发过程中，需注意系统的稳定性、可靠性和可扩展性，并且不断优化和改进系统，以提供准确、实时的导航指引，帮助驾驶员更好地规避交通拥堵，提高驾驶安全性和舒适性。

智能小车红外循迹原理

智能小车红外循迹原理 一、概述 智能小车红外循迹是一种基于红外线传感器的自动导航技术。该技术 通过对小车周围环境的监测和分析，实现小车在特定路径上自动行驶。本文将详细介绍智能小车红外循迹的原理、构成以及工作流程。 二、原理 智能小车红外循迹原理基于红外线传感器。当物体发生温度变化时， 会产生不同的红外辐射，而红外线传感器可以检测到这些辐射并转化 为电信号输出。通过对不同位置的红外辐射信号进行分析，我们可以 得到一个环境温度分布图。 在智能小车中，我们通常使用两个或多个红外线传感器。当小车行驶时，这些传感器会不断地检测周围环境的温度变化，并将其转换为电 信号输出。通过对这些信号进行处理和比较，我们可以确定小车当前 所处位置以及应该向哪个方向前进。 三、构成

智能小车红外循迹系统通常由以下几部分组成： 1. 硬件部分：包括主控板、电机驱动模块、红外线传感器、电源等。 2. 软件部分：主要由程序控制，包括数据采集、处理和控制小车运动的算法等。 3. 机械部分：包括车身、轮子、齿轮等。 四、工作流程 智能小车红外循迹的工作流程如下： 1. 初始化：启动小车系统，进行硬件和软件的初始化操作。 2. 数据采集：通过红外线传感器对周围环境进行温度检测，并将检测到的信号转换为电信号输出。 3. 数据处理：将采集到的信号进行处理和比较，确定小车当前所处位置以及应该向哪个方向前进。 4. 控制运动：根据数据处理结果，控制电机驱动模块使小车向目标方向前进或停止。

5. 循环执行：重复执行上述步骤，使小车能够在特定路径上自动行驶。 五、总结 智能小车红外循迹是一种基于红外线传感器的自动导航技术。它通过 对周围环境温度变化的检测和分析，实现了小车在特定路径上自动行驶。该技术不仅具有较高的准确性和稳定性，而且具有较低的成本和 易于实现的优点。在未来，智能小车红外循迹技术有望被广泛应用于 无人驾驶、智能家居等领域。

车联网中的智能导航系统设计与实现

车联网中的智能导航系统设计与实现 随着车联网技术的不断发展，在现代人们的日常生活中，汽车已经成为了必不 可少的交通工具。而在汽车行驶的时候，经常需要使用到导航系统，因为车辆必须按照特定的路线行驶。那么如何有效地解决车辆导航问题呢？本文将主要探讨车联网中的智能导航系统设计与实现。 一、智能导航系统的技术原理 智能导航系统是一种基于车联网技术的高科技产品，它结合了卫星定位、地图 信息和实时交通数据，为用户提供全方位的导航服务。智能导航系统的技术原理主要包括三个方面：地图信息获取、车辆位置定位以及路线规划。 1.地图信息获取 地图信息获取是智能导航系统的关键技术之一。在现代社会，数字化地图已经 成为了人们生活不可或缺的一部分。地图生产商利用特定的技术，将各种地理信息转换为数字格式，可以提供给用户在导航系统界面上显示。从而，车辆的当前位置、目的地以及路线等数据就可以在地图上展现出来。 2.车辆位置定位 车辆位置定位是指通过地图与GPS卫星信号系统，确定车辆当前的位置坐标。车辆定位主要是借助GPS系统，这个系统由多颗运行在轨道上的卫星、地面控制 卫星轨道的控制站以及用户接收设备组成。通过接收至少三颗卫星的信号，GPS 定位系统就可以计算出车辆的位置信息。 3.路线规划 路线规划是智能导航系统中的重点技术，它可以根据不同使用场景，为用户提 供最合适的路线。路线规划主要是依据道路交通状况、行驶距离、时间等信息，通过算法计算出最优的行驶方案。

二、智能导航系统的实现方法 智能导航系统实现方法主要包括前端、后端和数据层组成。 1.前端 前端主要是智能导航系统界面部分，包括硬件和软件两个方面。硬件方面主要是车载设备，包括一个显示器、一个控制器、一个卫星接收器等部件。软件方面主要是导航软件，它需要根据不同的操作系统进行开发，目前普遍采用的是Android 和IOS两种系统。 2.后端 后端主要是导航服务器的部分，处理前端发出的请求，包括路线规划、地图信息获取、车辆位置定位等。后端主要用于处理用户请求，具体包括：用户行驶路线规划、地图信息存储与管理、用户车辆位置定位服务等。 3.数据层 数据层主要是智能导航系统中的数据资源，处理的数据包括车辆位置、行驶路线、优化路线规划、交通拥堵信息、道路施工信息等数据。数据层可以帮助智能导航系统更准确地提供最合适的行驶路线，同时提高行驶过程中的安全性。 三、智能导航系统的应用场景 现在人们生活的领域已经不仅仅局限于交通工具的出行，很多工业、商业领域都已经开始了对车联网技术的运用。智能导航系统作为车联网技术的代表产品，也有着广泛的应用场景。 1.日常出行 智能导航系统最广泛的应用就是在日常出行中，它可以根据用户的出行需求和交通状况提供最合适的路线和导航服务，方便快捷。

多传感器融合的智能车定位导航系统设计

多传感器融合的智能车定位导航系统设计 随着智能车的发展，多传感器融合技术在智能车定位导航系统中起着重要的作用。多传感器融合技术可以通过将不同类型的传感器数据融合，提高智能车的定位和导航精度，实现更加安全和高效的行驶。 1. 传感器选择和布局。根据智能车定位导航的需求，选择合适的传感器，并进行布局。常用的传感器包括全球定位系统（GPS）、惯性测量单元（IMU）、激光雷达等。这些传感器可以提供车辆的位置、姿态、速度等信息。 2. 传感器数据的融合算法。传感器融合的核心是将不同传感器的数据融合在一起，得到更准确和可靠的车辆状态信息。常用的传感器融合算法包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器等。这些算法可以根据传感器的测量误差权重，将传感器数据进行融合，得到更准确的状态估计。 3. 地图匹配和路径规划算法。智能车定位导航系统需要将车辆的位置和姿态进行地图匹配，得到车辆在地图上准确的位置信息。地图匹配算法可以通过比较车辆实时测量的状态信息与预先构建的地图数据，找到最符合的位置。路径规划算法可以根据车辆当前位置和目标位置，规划出最优的行驶路径。 4. 安全保护措施。智能车是一个复杂而高风险的系统，因此必须采取一系列的安全保护措施。智能车定位导航系统可以监测车辆的姿态与预期姿态的差异，并采取相应的措施进行修正；当传感器故障时，可以通过故障检测和备用传感器的切换来保证系统的可靠性。 5. 系统性能评估和优化。智能车定位导航系统设计完成后，需要对系统的性能进行评估和优化。可以通过实验室测试和真实道路测试来评估系统的精度、鲁棒性和实时性。根据评估结果，可以优化系统的传感器选择、融合算法和安全保护措施。

理想汽车的智能导航系统设计

理想汽车的智能导航系统设计随着科技的不断发展，智能汽车已经成为现代交通领域的热门话题。与此相对应的是智能导航系统的不断完善和创新。在理想汽车的设计 过程中，智能导航系统的设计显得尤为重要。本文将探讨理想汽车智 能导航系统的设计要点，包括定位技术选择、交互界面设计以及实时 导航功能。 一、定位技术选择 智能导航系统的核心在于精确定位，因此在理想汽车的设计中需要 选择一种高精度的定位技术。目前常用的定位技术有全球卫星定位系 统（GPS）、惯性导航系统（INS）以及车载网络技术。 全球卫星定位系统是目前最常用的定位技术之一，它通过接收卫星 信号来确定车辆的位置。GPS具有定位精度高、覆盖范围广的特点， 能够提供全球性的导航服务。对于理想汽车而言，选择GPS作为主要 定位技术是一个明智的选择。 另一方面，惯性导航系统是一种基于车辆内部传感器的定位技术， 可以通过测量车辆的加速度、角速度等数据来确定车辆的位置。惯性 导航系统可以作为GPS的辅助技术，提供更精确和实时的位置信息。 此外，车载网络技术也是智能导航系统的重要组成部分。通过与互 联网的连接，车载网络可以提供实时交通信息、天气预报、景点推荐 等功能。在理想汽车的设计中，需要考虑与互联网的连接方式，以便 为用户提供丰富的导航服务。

二、交互界面设计 理想汽车的智能导航系统的交互界面设计需要注重用户体验和易用性。在设计过程中，应该遵循以下几个原则： 1. 界面简洁明了：导航系统的界面应该简洁明了，避免过多的复杂操作和冗余信息。用户可以通过简单的操作即可完成目标设置和路径规划。 2. 易于操作：导航系统的操作方式应该简单直观，用户可以通过触摸屏、语音识别或手势控制等方式进行操作。同时，系统应该提供相应的操作指引，帮助用户快速上手。 3. 个性化设置：理想汽车的智能导航系统应该支持用户的个性化设置，如语言选择、路径偏好（最快、最短、避开拥堵等）以及兴趣点搜索等。个性化设置可以提高用户的满意度，使导航系统更符合用户的需求。 三、实时导航功能 实时导航功能是智能导航系统设计中的一个重要方面。理想汽车的导航系统应该能够提供准确的实时路况信息，以帮助用户选择最佳路径。在实现实时导航功能时，需要考虑以下几个因素： 1. 路况监测：导航系统需要通过传感器或与互联网的连接获取实时的交通信息，包括道路拥堵、施工路段等。同时，系统应该能够分析和判断交通状况，为用户提供准确的路况预测。

红外自动循迹小车实验报告

摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位，并能显示小车停顿的时间。 本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心，以实验室给定的车架为车体，两直流机为主驱动，附加相应的电源电路下载电路，显示电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外对管LTH1550实现，信号经三极管9012放大，经LM339电压比拟器比拟之后将信号送给单片机，由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的动作。同时还可以将小车的停留时间通过四位数码管显示。 关键词：STC89C51单片机；红外对管LTH1550；红外传感器；寻迹 一、系统设计任务与要求 小车从上坡处开场行驶，到达坡顶停留5秒，由数码管显示停留时间，然后继续行驶，到达坡底开场沿黑线行驶，直到终点宽黑线停顿。 二、方案分析与论证 总体方案设计： 根据题目，我们设计了以下方案并进展了综合的比拟论证，自动寻迹电动小车系统由小车主体局部、微控制器模块、寻迹传感器模块、电机驱动模块、显示模块、电源模块构成。 2.1 总体方案论证与比拟方案一：采用数字电路来组成小车的各局部系统，实现各局部功能。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，设计困难。 方案二：采用单片机来作为整机的控制单元。黑线检测采用红外对管对光源信号进展采集，再经过三极管放大，电压比拟使输出转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比拟灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路局部，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。方案二简洁、灵活、可扩展性好，能到达题目的设计要求，因此采用方案二来实现。方案二的根本构造图如下： 图１总体系统构造框图 ２.2 寻迹检测方案的选择 方案一：采用CCD传感器。利用CCD传感器进展自动导航的机器人已得到初步应用。但CCD传感器价格较高，体积较大，数据处理复杂，不适合本次实验使用。 方案二：用红外对管作为寻迹传感器。红外反射式传感器由1个红外发射管(发射器)和1个光电二极管(接收器)构成。红外发射管发出的红外光在遇到反光性较强的物体(外表为白色或近白色)后被折回，被光电二极管接收到，引起光电二极管光生电流的增大。将这个变化转为电压信号，该电压通过比拟器LM339后转换为高电平〔单片机的有效电平〕，检测出白线；假设接收不到发射管发出的光线那么输出为低电压，该电压通过比拟器LM339后转换为低电平〔单片机的有效电平〕，检测出黑线。方案可行，且红外对管使用方便，所以选用方案二。 原理图见图２。 图２ 正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设5个红外探测头，进展两级方向纠正控制，将大大提高其循迹的可靠性。 ２.3 电机驱动方案的选择

红外避障小车课程设计报告

前言之迟辟智美创作 --------------------------------------------------- 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. 红外的典范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需要感知障碍物，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，采纳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到达其基本功能，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 机电转速控制电路------------------------------------------------------------7 电源电路------------------------------------------------------------------------8 机电驱动电路---------------------------------------------------------------9 主法式设计--------------------------------------------------------------------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

红外避障小车设计毕业设计.doc

红外避障小车设计毕业设计

红外避障小车

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