智能小车控制基本原理
【机器人创意工作室教程一】WIFI智能小车机器人基本原理
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电梯直达
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发表于 2012-5-13 11:58:55 |只看该作者|倒序浏览
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WIFI智能小车机器人是很多人童年时的梦想，就好比当年看着《小鬼当家》里面的那个视频遥控车一样，看着就激动！
然而对于大部分初学者而言，本身并非电子专业，也不是计算机专业，可是却对WIFI/蓝牙控制的智
能小车机器人情有独钟，怎么办呢？对于一个专业不对的人来说，确实是隔行如隔山，但是没有关系，从今天起，WIFI机器人网·机器人创意工作室不间断地推出一系列教程，手把手教你如何DIY一个属
于自己的智能小车机器人。
鉴于蓝牙智能车和WIFI智能车其实很类似的，只是把WIFI模块换成了蓝牙模块，所以蓝牙车就不再
详细阐述了，弄明白了WIFI车，蓝牙车也一样的。
OK，进入正题，机器人创意工作室教程第一讲《WIFI智能小车机器人基本原理》
我们的这款WIFI智能小车机器人采用的路由器+PC或者手机、网页控制方式。其基本原理分为4大块：
1、把普通的无线路由器通过刷入开源的Openwrt系统，使之成为一个运行了Linux系统的小电脑，何
为Openwrt? 请看：
什么是OpenWRT? 1. 关于 OpenWrt 当Linksys 释放 WRT54G/GS 的源码后，网上出现了很多
不同版本的 Firmware 去增强原有的功能。大多数的 Firmware 都是99%使用 Linksys的源码，只有
1%是加上去的，每一种 Firmware 都是针对特定的市场而设计，这样做有2个缺点，第一个是难以集
合各版本Firmware的长处，第二个是这版本距离 Linux 正式发行版越来越远。OpenWrt 选择了另一
条路，它从零开始，一点一点的把各软件加入去，使其接近 Linksys 版 Firmware的功能，而OpenWrt 的成功之处是它的文件系统是可写的，开发者无需在每一次修改后重新编译，令它更像一个小型的
Linux 电脑系统，也加快了开发速度。
以上解释摘自百度百科。简而言之，就是从思科的路由源码改造过来的，一个适用于某些特定芯片的
路由器的小型Linux系统，有了这个系统，我们的路由就不再是上网那么简单了，我们可以在上面安
装各种程序、驱动，以路由为平台，用户可以自由地加载USB摄像头、网卡、声卡、等等设备。
我们的WIFI板上运行着一款程序，叫做mjpg-streamer，这个程序可以把USB摄像头的视频进行编码，然后通过WIFI返回给上位机，这样，我们就可以看到来自机器人的视频了。
同时路由一般都预留有TTL串口，TTL串口是用来调试或者刷机用的，我们把这个TTL串口引出来，
然后通过安装在路由里面的Ser2net软件，就能把来自WIFI信道的指令转到串口输出，而串口在这里
的作用就是与单片机芯片MCU通信，让单片机知道用户要让他做什么动作。关于TTL的介绍，请看后
文。
WIFI(路由)模块：
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2、单片机系统与下位机
单片机系统也是一个最简单的小电脑系统，但是它的频率很低，不适合进行大数据的运算，它的主要功能是通过控制其输出引脚（IO 口）的电平高低，从而让电机驱动芯片驱动电机正转或者反转，实现机器人的前进、后退。
我们把跑在单片机系统里面的程序称之为下位机，这个程序的作用就是接收来自上位机的指令，并进行解码分析，了解用户发出的是何种动作，然后让单片机芯片的指定引脚进行高低电平赋值，当然这个指令的上一级发送单位是WIFI 模块，也就是路由，再往上一级是PC/手机等控制端，也就是上位机。
招
呼
发
消
息
这里说一下TTL 串口，TTL 串口是一种通信串口，一般就三根数据线：TX 发送数据 ，RX 接收数据 GND 地线。TTL 的电平一般是5V 以下，目前常见的路由和单片机的串口都是TTL 电平的，只有同样电平类型的才能进行通信，否则不仅没法通信，还可能烧电路。
除了TTL 串口，还有一种称为RS232电平的串口，也叫9针串口，就是普通台式机后面的串口，这种串口的电平不是TTL 的，所以调试时不能直接用这种串口和我们的各种模块通信，必须购买232转TTL 电平小板。
针对于工作室出品的驱动板，我们的源代码是公开的，有一定基础的车友可以到这里下载，并进行改造：https://www.sodocs.net/doc/505374941.html,/thread-367-1-1.html
单片机（MCU ）系统：
3、电机驱动电路
上面说过，单片机可以把上位机发过来的指令进行解析，通过判断指令，然后让自身的某个引脚电平拉高或拉低，但是单片机的引脚输出电流很小，你可以让他点亮LED 灯，但是驱动我们这种大车体是不可能的，所以需要一个驱动芯片来驱动电机运转，也就是说，单片机用引脚电平的方式告知驱动模块，比如，单片机的引脚P10-P13为1010时，驱动模块就输出两路前进的电压，车子就前进了，如果是0101时，车子就后退了。
驱动电路模块：
4、上位机
上位机就是发送指令的部分，我们通过上位机发送指令到WIFI 模块/路由器，然后通过路由器的转换，把指令转给单片机，从而机器人执行我们的指令，同时上位机向路由发送一个视频请求，路由端的视频处理程序会把获取的USB 摄像头视频传回上位机，上位机进行解码，并显示。
上位机的编写涉及到高级语言编程，对于非此专业的车友，我们工作室已经有现成的上位机供大家免费使用了，PC 版的，目前更新的为V1.27版本，下载地址为： https://www.sodocs.net/doc/505374941.html,/thread-2985-1-1.html
安卓手机/PAD 版的控制端:https://www.sodocs.net/doc/505374941.html,/thread-2854-1-1.html
上位机的编写其实就是通过TCP/UDP 等通信方式，用Socket 连接把数据发送到路由端，在这里，我们的上位机是Client 模式，路由端是服务器模式，这样的好处是不需要什么转发操作，我们直接连接WIFI 智能小车机器人就可以操控了。
好的，总结一下：整个智能小车机器人的工作方式即为
欢迎关注下期教程。
智能小车舵机控制精编版
智能小车舵机控制精编 版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
1 //只利用一个定时器 T0，定时时间为，定义一个角度标识，数值为 1、2、3、4、5， //实现、1ms、、2ms、高电平的输出，再定义一个变量，数值最大为 40，实现周期为 20ms。 //每次进入定时中断，判断此时的角度标识，进行 //相应的操作。比如此时为 5，则进入的前 5 次中断期间，信号输出为高电平，即为的 //高电平。剩下的 35 次中断期间，信号输出为低电平，即为的低电平。这样总的时间 //是 20ms，为一个周期。 //用51板上s1和s2按键 //用P1^7输出 PWM信号控制舵机 #include "" unsigned char count; //次数标识 sbit pwm =P1^7 ; //PWM信号输出 sbit jia =P3^0; //角度增加按键检测IO口 sbit jan =P3^1; //角度减少按键检测IO口 sbit jianwei=P3^4; //按键位 unsigned char jd; //角度标识 sbit dula=P2^6; sbit wela=P2^7; unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e void delay(unsigned char i)//延时 { unsigned char j,k; for(j=i;j>0;j--) for(k=125;k>0;k--); } void Time0_Init() //定时器初始化 { TMOD = 0x01; //定时器0工作在方式1 IE= 0x82; TH0= 0xfe; TL0= 0x33; //晶振， TR0=1; //定时器开始 } void Time0_Int() interrupt 1 //中断程序 { TH0 = 0xfe; //重新赋值 TL0 = 0x33; if(count 实验五：树莓派平台-------按键控制小车启动实验 1、实验前准备 图1-1 树莓派主控板 图1-2 按键开关 2、实验目的 ssh服务登录树莓派系统之后，编译运行按键控制小车启动实验后，按下KEY 启动小车，小车会自动先前进1s，后退1s，左转2s，右转2s，原地左转3s，原地右转3s，接着停止0.5s。 3、实验原理 按键消抖：通常我们的按键开关一般都是机械弹性开关，当机械触点断开，闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关子在闭合时不会马上就能稳定的接通，在断开时也不会一下子彻底断开，而是在闭合和断开时会伴随着一连串的抖动。 图3-1 按键抖动状态图 抖动时间一般都是由按键的机械特性决定的，一般都会在10ms以内，为了确保程序对按键的一次闭合后一次断开只响应一次，必须进行按键的消抖处理，有硬件消抖和软件消抖。 其中，软件消抖指的是检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms～10ms 的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms～10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。 硬件消抖是在开关两段接一个0.1uf的电容。本次实验我们采取的是软件延时去抖。 4、实验步骤 4-1.看懂原理图 图4-1 树莓派主控板电路图 图4-2 按键 图4-3 树莓派40pin引脚对照表 4-2 由电路原理图可知按键是直接连接到主控板上的wiringPi编码的10口。我们设置10口为输入模式，并当按下按键时通过检测该引脚的电平状态，来判断按键是否被按下。 4-3 程序代码如下： /*实现前进与后退功能*/ /*控制智能车向前行驶10秒，然后停3秒，再向后行驶6秒，停止*/ /********************************************************/ #include { go(); //前进 delay(10000); //前进10秒 stop(); //停止 delay(3000); //停3秒 back(); //后退 delay(6000); //后退6秒 stop(); //停止 } 智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。 2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。 一、前言 设计背景： 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。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。我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。意义随着科技的发展，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。我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。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。成员情况本组三位成员均为2005级基地班学生，都选修过数字电路课程。二、总体方案设计 1、设计要求 小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，根据障碍物的位置选择下一步行进方向。并可通过两个独立按键对小车进行控速。 2、小车自动避障的原理 小车车头处装有三个光电开关，中间一个光电开关对向正前方，两侧的光电开关向两边各分开30度，（如右图所示）。小车在行进过程中由光电开关向前方发射出红外线，当红外线遇到障碍物时发生漫反射，反射光被光电开关接收。小车根据三个光电开关接受信号的情况来判断前方障碍物的分布并做出相应的动作。光电开关的平均探测距离为30cm。 3、模块方案比较及论证 根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、电源 及稳压模块、主控模块、逻辑模块、探测模块、电机驱动模块组成。各模块分述如下： 3.1车体框架 在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买玩具电动车。方案一：自己设计制作车架自己制作小车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于控制和调速，符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架，可以根据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。但自己制作小车设计制作周期较长，且费用较高，因而我们放弃这一方案。方案二：购买玩具电动车 玩具电动车价格低廉，有完整的驱动、传动和控制单元，其中传动装置是我们所需的，缩短了开发周期。但玩具电动车采用普通直流电机驱动，带负载能力差，调速方面对程序要求较高。同时，玩具电动车转向 依靠前轮电机带动前轮转向完成，精度低。 考虑到利用玩具电动小车做车架开发周期短，可留够充分的时间用于系统调试，且硬件上的不足我们有信心用优良的算法来弥补，故我们选择方案二。 智能车转角与速度控制算法 1.检测黑线中点Center：设黑、白点两个计数数组black、white，从第一个白点开始，检测到一个白点，白点计数器就加1，检测到第一个黑点，黑点计数器就加1，并且白点计数器停止，以此类推扫描每一行；黑线中点=白点个数+（黑点的个数/2） 2.判断弯直道： 找出黑线的平均位置avg (以每10行或者20…作为参照，行数待定) 算出相对位移之和(每一行黑线中点与黑线平均位置距离的绝对值之和) 然后用Curve的大小来确定是否弯直道（Curve的阀值待定）。 3.控制速度： 根据弯度的大小控制速度大小。 //*****************************弯度检测函数*******************************// Curvecontrol () { int black[N]; //黑点计数器 int white[N]; //白点计数器 int center[N]; //黑线中点位置 int avg; //黑线中点平均位置 int curve；//N行的相对位移之和 if(白点) ++white[N]; //判断黑白点的个数 else ++black[N]; center[N]=white[N]+black[N]/2; //每一行的黑线中点avg=(center[1]+center[2]+...+center[N])/N; //求出黑线中点的平均位置 curve=(|avg-center[1]|+|avg-center[2]|+...+|avg-center[N]|)/N //求出N行的相对位移之和 return curve; //返回弯度大小 毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日 1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交 【机器人创意工作室教程一】WIFI智能小车机器人基本原理 [复制链接] liuv ikin g 管 理 员 做 中 国 人 自 己 的 W I F I 机 器 人 ！ 贡献 2 4 9 电梯直达 楼主 发表于 2012-5-13 11:58:55 |只看该作者|倒序浏览 分享到：11 WIFI智能小车机器人是很多人童年时的梦想，就好比当年看着《小鬼当家》里面的那个视频遥控车一样，看着就激动！ 然而对于大部分初学者而言，本身并非电子专业，也不是计算机专业，可是却对WIFI/蓝牙控制的智 能小车机器人情有独钟，怎么办呢？对于一个专业不对的人来说，确实是隔行如隔山，但是没有关系，从今天起，WIFI机器人网·机器人创意工作室不间断地推出一系列教程，手把手教你如何DIY一个属 于自己的智能小车机器人。 鉴于蓝牙智能车和WIFI智能车其实很类似的，只是把WIFI模块换成了蓝牙模块，所以蓝牙车就不再 详细阐述了，弄明白了WIFI车，蓝牙车也一样的。 OK，进入正题，机器人创意工作室教程第一讲《WIFI智能小车机器人基本原理》 我们的这款WIFI智能小车机器人采用的路由器+PC或者手机、网页控制方式。其基本原理分为4大块： 1、把普通的无线路由器通过刷入开源的Openwrt系统，使之成为一个运行了Linux系统的小电脑，何 为Openwrt? 请看： 什么是OpenWRT? 1. 关于 OpenWrt 当Linksys 释放 WRT54G/GS 的源码后，网上出现了很多 不同版本的 Firmware 去增强原有的功能。大多数的 Firmware 都是99%使用 Linksys的源码，只有 1%是加上去的，每一种 Firmware 都是针对特定的市场而设计，这样做有2个缺点，第一个是难以集 合各版本Firmware的长处，第二个是这版本距离 Linux 正式发行版越来越远。OpenWrt 选择了另一 条路，它从零开始，一点一点的把各软件加入去，使其接近 Linksys 版 Firmware的功能，而OpenWrt 的成功之处是它的文件系统是可写的，开发者无需在每一次修改后重新编译，令它更像一个小型的 Linux 电脑系统，也加快了开发速度。 以上解释摘自百度百科。简而言之，就是从思科的路由源码改造过来的，一个适用于某些特定芯片的 路由器的小型Linux系统，有了这个系统，我们的路由就不再是上网那么简单了，我们可以在上面安 装各种程序、驱动，以路由为平台，用户可以自由地加载USB摄像头、网卡、声卡、等等设备。 我们的WIFI板上运行着一款程序，叫做mjpg-streamer，这个程序可以把USB摄像头的视频进行编码，然后通过WIFI返回给上位机，这样，我们就可以看到来自机器人的视频了。 同时路由一般都预留有TTL串口，TTL串口是用来调试或者刷机用的，我们把这个TTL串口引出来， 然后通过安装在路由里面的Ser2net软件，就能把来自WIFI信道的指令转到串口输出，而串口在这里 的作用就是与单片机芯片MCU通信，让单片机知道用户要让他做什么动作。关于TTL的介绍，请看后 文。 WIFI(路由)模块： //T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K 的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include 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 - 智能小车蓝牙控制技术设计方案 手机遥控智能小车设计技术设计方案 文档修订记录 一、项目名称 《基于32F407的手机遥控智能小车的设计》 二、设计要求及性能指标 设计一个基于32F407的手机遥控智能小车，选用32F407作为主控芯片进行设计和实现。具体任务包括项目的可行性分析，硬件电路的设计，系统软件设计，仿真调试，实际测试等。 具体要求如下： （1）根据提供的原理图和相关资料，了解、掌握小车运行的工作原理，熟悉所用到的硬件模块工作原理 （2）学习掌握32F407库函数编程环境，掌握相关的库函数 （3）编写32F407程序，应用电机驱动模块、蓝牙模块和语音模块，实现小车根据接收到的指令（手机发出）完成相应的动作，并通过语音模块告知指令内容 三、项目总体方案设计 1、系统总体方案 根据课程设计的要求，系统设计方案如下：以32F407作为微控制器，以电机驱动电路和两个直流减速电机构成电机驱动模块；语音模块作为语音控制电路、以在特定的操作下产生相应的语音；以蓝牙模块和手机蓝牙相连接，以接收手机相应的指令；以7805稳压管构成电源电路。手机遥控智能小车系统结构框图如图1所示。 图1 手机遥控智能小车系统结构框图 手机遥控小车就是通过手机蓝牙和智能小车无线连接，通过蓝牙发送指令，小车接送到指令后，就会按照预先设定的程序，执行相应的操作，并由语音模块发出一系列相应的语音。为了实现这一目的，就需要有信息处理功能的微处理器来接收手机蓝牙发送的相应指令，然后将处理的指令发送到执行机构来执行，这就需要电机驱动模块，来实现小车的行走功能，而一个完整的系统，还需要有电源模块来提供能量。 系统的基本原理：预先在单片机内编程，使得相应的指令对应控制小车相应的轮子。然后手机通过蓝牙将相应的指令发送到单片机，以控制小车的运行。 2、关键技术、设计难点及其解决方案 关键技术： 1、能做到小车和手机无线连接，控制方便。 2、需要一个中央大脑，既能接收到手机的指令，又能奖指令传送给小车。 3、小车的接收到相应的指令后，可以做出相应的运用或者操作。 难点： 1、如何选择相应的中央大脑，选好之后怎么设置指令能做到简单和准确。 2、如何选择相应的驱动电路。如何操作。 解决方案 1、选择单片机芯片作为中央控制大脑， 过程控制中的仿人智能控制 引言 过程控制是工业自动化中一个最重要的分支，它主要针对所谓六大参数，即温度、压力、流量、液位、成分和物性等参数的控制问题。在过程控制中，了解被控对象的动态特性十分重要，控制系统的设计是依据被控对象的控制要求和动态特性进行的。过程控制涉及的被控对象大多具有以下特点:①被控对象的动态特性通常是单调曲线，被控量的变化一般比较缓;②被控对象在动态特性通常存在迟延或纯滞后;③被控对象的动态特性存在稳定的自衡过程，中性稳定的非自衡过程;④被控对象往往具有诸如饱和、死区、滞环和倒S形等非线形特性;⑤被控对象往往存在时变性和不确定性;⑥复杂的过程对象还可能是多变量和具有分布参数的性质。仿人智能控制的本质就是在宏观结构上及行为功能上对人控制器进行模拟。它以人的思维方式、控制经验、行为和直觉推理为基础，避开了求解繁琐的对象模型或建立脑模型时遇到的种种难题，所以更易于工程实践和应用。对于那些模型复杂或模型不存在的系统，仿人智能控制就成为最佳选择。而过程控制对象难以建立精确的数学模型，但一般说来可得到拟合简化后的模型结构，并且也很容易近似获取其中主要的特征参数;在获得一些基本的先验知识的前提下，仿人智能控制将会显示出其独特的优势。 1. 仿人智能控制的基本思想 仿人智能控制器(HSIC)在结构上是一个分层递阶的信息处理系统。直接控制层直接面对实时控制问题。自校正层解决直接控制层中控制模态的参数自校正问题。任务自适应层解决直接控制层或参数校正层中特征模型，推理规则和控制与决策模态或参数值的选择、修改、以至生成的问题。它与直接控制层和参数校正层一起构成一个典型的具有高阶产生式系统结构的单元智能控制器。智能控制器算法的设计过程就是建立特征模型及多模态控模型的过程。可用产生式规则IF<条件>THEN<结果>形式描述，条件是特征，结果是决策。这种形式描述了根据征辨识结果进行决策的过程，是对人(专家)决策过程的拟。 2. 仿人智能控制的基本理论 智能控制的基本思想是仿人、仿智，无数事实表明，迄今为止世界上最有效最高级的控制系统是人类自身，研究自身表现出来的控制机制，并用机器加以模仿是智能控制研究的重要捷径。 生物机体是一个庞大的复杂系统，人脑是我们至今知道的复杂系统之一，人的精神世界素有“第二宇宙”之称。要从结构功能上完全模仿人脑，以目前的科学技术水平而言，还只是幻想。在宏观结构模拟的基础上研究人的控制行为功能并加以模拟实现应该是必由之路。 在人参与的控制过程中，经验丰富的操作者并不是依据数学模型进行控制的，而是按过去积累的经验，如系统动态信息特征的定性认识进行直觉推理，在线确定 www?ele169?com | 21电子电路设计与方案 0 引言 移动机器人已经渗透到工业生产、物流、搬运、医疗等 社会的每个方面[1]。智能小车作为一种轮式机器人也得到了 广泛的应用研究[2]。控制系统是智能小车的关键构成部分， 能够在较为复杂的环境中，将小车按照预定的轨迹运行，或者运行到预先设定的位置，实现小车精确的速度与位置的控制，对智能小车系统起着至关重要的作用[3] 。因此，本文以四轮轮式结构智能小车为研究对象，采用STM32系列单片 机作为控制核心，结合CAN 总线通信接口，设计一种基于STM32的智能小车控制系统，该系统功能强大且扩展性好， 具有一定的实用价值。1 系统介绍 智能小车的控制系统是整个智能小车设计过程中最为重 要的一环。智能小车是在它的统一协调控制下完成行走、 避障、 自主循迹等任务，它的好坏直接关系着智能小车的性能好坏， 控制系统的设计方法也决定着智能小车的功能特点。图1 控制系统结构框图 通常，智能小车应具备自主定位、障碍物实时检测、自 动避障、速度检测以及无线通信等功能。根据上述功能的要求，本文所设计的控制系统的硬件模块主要包括：主控模块、障碍物检测模块、速度检测模块、无线通信模块、电源模块以及电机驱动模块等部分。控制系统的结构如图1所示。为了方便后续的功能的扩展，在实际设计过程中，各模块的软硬件设计均采用相对独立的模块化设计方法。2 系统硬件设计 ■2.1 电源模块电源模块主要为控制系统提供工作的电压。根据各个组成部分的功能，电源模块应提供电机驱动所需的12V、STM32主控核心所需的3.3V、其他芯片工作所需的5V 三种幅值的电压。因此，采用12V 的航模电池作为供电电源，5V 与3.3V 电源转换电路如图2所示。为了增加电源的可靠性，减少外界扰动的影响，在稳压芯片7805和LM1117的 输入和输出两侧均布置有电容。图2 电源模块电路 ■2.2 障碍物检测模块智能小车要具备自主避障的能力，必须在其行进过程中能够时刻检测到障碍物的信息，为此就需要设计相应的障碍物检测模块。常用的传感器主要有超声波、激光以及红外测距传感器。鉴于超声传感器使用方便、实时性强和性价比高等优点，本文选用型号为HC-SR04的超声测距模块，得到智能小车在行进过程中遇到的障碍物的信息。所使用的测距模块如图 3所示。其中VCC 为5V 电源输入接5V 电源即可， GND 为接地线，回响信号输出ECHO 与触发控制信号输入TRIG 与STM32的I/O 口连接即可。基于STM32的智能小车控制系统设计王嘉俊 （山西省清徐梗阳中学，山西清徐，030400）摘要：本文设计一种基于STM32的智能小车控制系统。该系统采用STM32单片机作为控制核心，通过HC-SR04超声波传感器实时检测障碍物信息，采用光电编码器得到转速信息构成闭环控制系统，使得智能小车的控制更为精确，通过CAN总线和无线通信模块实现操作人员对智能小车的有线和无线通信。该系统设计简单、可扩展性好且控制精度高，具有一定应用价值。关键词：智能小车；STM32；转速检测；避障 ************************************************************************ 简单寻迹程序：接法 EN1 EN2 PWM 输入端，本程序不输入PWM ，直接使插上跳线帽，使能输出，这样 就能全速运行 接上测速模块 测速模块电源+5V GND 取自于单片机板靠近液晶调节对比度的电源输出接口把测速模块输出OUT1 OUT2 接入单片机P3。 2 P3。3 时左上电机正转左上电机接P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=1,P1_1=0; 驱动板子输出端（蓝色端 OUT1 OUT2 ) 子 P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=0,P1_1=1; 时左上电机反转 P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=0,P1_1=0; 时左上电机停转 时左下电机正转左下电机接P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=1,P1_3=0; 驱动板子输出端（蓝色端 OUT3 OUT4 ) 子 P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=0,P1_3=1; 时左下电机反转 P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=0,P1_3=0; 时左下电机停转 时右上电机正转右上电机接P1_4 P1_5 接IN5 IN6 当P1_4=1,P1_5=0; 驱动板子输出端（蓝色端 子OUT5 OUT6 ) P1_4 P1_5 接IN5 IN6 当P1_4=0,P1_5=0; 时右上电机停转 时右下电机正转右下电机接P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=1,P1_7=0; 驱动板子输出端（蓝色端 OUT7 OUT8 ) 子 P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=0,P1_7=1; 时右下电机反转 P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=0,P1_7=0; 时右下电机停转 P3_2 接四路寻迹模块接口第一路输出信号即中控板上面标记为OUT1 P3_3 接四路寻迹模块接口第二路输出信号即中控板上面标记为OUT2 P3_4 接四路寻迹模块接口第三路输出信号即中控板上面标记为OUT3 P3_5 接四路寻迹模块接口第四路输出信号即中控板上面标记为OUT4 四路寻迹传感器有信号（白线）为0 没有信号（黑线）为 1 四路寻迹传感器电源+5V GND 取自于单片机板靠近液晶调节对比度的电源输出接口 关于单片机电源：本店驱动模块内带LDO 稳压芯片，当电池输入6V 时时候可以输出稳定的5V 分别在针脚标+5 与GND 。这个输出电源可以作为单片机系统的供电电源。 ****************************************************************************/ #include -----------------------小车运行主程序------------------- -------------------------------------------------------- 简介：@模块组成：红外对管检测模块----五组对管，五个信号采集端口 直流电机驱动模块----驱动两个直流电机，另一个轮子用万向轮 单片机最小系统------用于烧写程序，控制智能小车运动 @功能简介：在白色地面或皮质上用黑色胶带粘贴出路线路径宽度微大于相邻检测管间距。 这样小车便可在其上循迹运行。 @补充说明：该程序采取“右优先”的原则： 即右边有黑线向右转， 若无，前方有黑线，向前走， 若无，左边有黑线，向左转， 若全无，从右方向后转。 程序开头定义的变量的取值是根据我的小车所调试选择好的， 如果采用本程序，请自行调试适合自己小车的合适参数值。 编者：陈尧，黄永刚（江苏大学电气学院二年级，三年级） 1.假定:IN1=1,IN3=1时电机正向转动,必须保证本条件 2.假定:遇到白线输出0，遇到黑线输出1; 如果实际电路是：遇到白线输出1，遇到黑线输出0， 这种情况下只需要将第四，第五句改成： #define m0 1 #define m1 0 即可。 3.说明1：直行---------------速度full_speed_left,full_speed_right. 转弯,调头速度------correct_speed_left,correct_speed_right. 微小校正时---------高速轮full_speed_left,full_speed_right; 低速轮correct_speed. 可以通过调节第六，七，八，九，十条程序，改变各个状态 下的占空比（Duty cycle ）,以求达到合适的转弯，直行速度 4.lenth----------length检测到黑线到启动转动的时间间隔 5.width----------mid3在黑线上到脱离黑线的时间差 6.mid3-----------作为判断中心位置是否进入黑线的标志，由于运行的粗糙性和惯性， 常取其他对管的输出信号作为判断条件 7.check_right----若先检测到左边黑线，并且左边已出黑线，判断右端是否压黑线时间拖延 智能小车控制系统电路设计与开发 目录 毕业设计（论文） (1) 摘要 (3) 第1章前言 (4) 第2章智能小车的概述 (5) 2.1研究的目的和意义 (5) 2.2智能小车的现状 (6) 第3章智能循迹小车总体设计方案 (7) 3.1系统方案设计 (7) 3.2主要元件的选择 (8) 3.2.1 主控器 (8) 3.2.2供电单元 (8) 3.2.3驱动电机选择 (9) 3.2.5传感器 (10) 第4章硬件电路 (11) 4.1主控设置（AT89C51） (11) 4.2复位电路 (14) 4.3时钟电路 (14) 4.4循迹模块 (15) 4.5避障模块 (16) 4.6电源模块 (16) 4.7系统整体电路 (17) 第5章系统软件部分设计 (18) 5.1软件调试平台 (18) 5.2软件程序流程设计 (18) 5.3系统仿真实现 (19) 五结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) 摘要 随着我国社学技术的发展，智能化越来越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，是智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪科技的集成体，它融入了机器、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以设计到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以514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，分析整理出相关信息，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，最小系统到无线控制，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。 关键词：智能化；高薪科技；无线控制 /************************************************************************** ** 简单寻迹程序：接法 EN1 EN2 PWM输入端，本程序不输入PWM，直接使插上跳线帽，使能输出，这样就能全速运行 接上测速模块 测速模块电源+5V GND 取自于单片机板靠近液晶调节对比度的电源输出接口 把测速模块输出OUT1 OUT2 接入单片机P3。2 P3。3 P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=1,P1_1=0; 时左上电机正转左上电机接驱动板子输出端（蓝色端子OUT1 OUT2） P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=0,P1_1=1; 时左上电机反转 P1_0 P1_1 接IN1 IN2 当P1_0=0,P1_1=0; 时左上电机停转 P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=1,P1_3=0; 时左下电机正转左下电机接驱动板子输出端（蓝色端子OUT3 OUT4） P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=0,P1_3=1; 时左下电机反转 P1_2 P1_3 接IN3 IN4 当P1_2=0,P1_3=0; 时左下电机停转 P1_4 P1_5 接IN5 IN6 当P1_4=1,P1_5=0; 时右上电机正转右上电机接驱动板子输出端（蓝色端子OUT5 OUT6） P1_4 P1_5 接IN5 IN6 当P1_4=0,P1_5=1; 时右上电机反转 P1_4 P1_5 接IN5 IN6 当P1_4=0,P1_5=0; 时右上电机停转 P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=1,P1_7=0; 时右下电机正转右下电机接驱动板子输出端（蓝色端子OUT7 OUT8） P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=0,P1_7=1; 时右下电机反转 P1_6 P1_7 接IN7 IN8 当P1_6=0,P1_7=0; 时右下电机停转 P3_2接四路寻迹模块接口第一路输出信号即中控板上面标记为OUT1 P3_3接四路寻迹模块接口第二路输出信号即中控板上面标记为OUT2 P3_4接四路寻迹模块接口第三路输出信号即中控板上面标记为OUT3 P3_5接四路寻迹模块接口第四路输出信号即中控板上面标记为OUT4 四路寻迹传感器有信号(白线）为0 没有信号（黑线）为1 四路寻迹传感器电源+5V GND 取自于单片机板靠近液晶调节对比度的电源输出接口 关于单片机电源：本店驱动模块内带LDO稳压芯片，当电池输入6V时时候可以输出稳定的5V 分别在针脚标+5 与GND 。这个输出电源可以作为单片机系统的供电电源。 ****************************************************************************/ #include5.智能小车-按键控制小车的启动
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基于某51单片机的智能小车控制系统
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过程控制中的仿人智能控制
基于STM32的智能小车控制系统设计
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智能循迹小车C程序(完美-详尽)
智能小车控制系统电路设计与开发
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