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红外避障小车课程设计报告

红外避障小车课程设计报告
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

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:

传感器避障电路输出(上升沿动作)

待执行命令左中右左转信号右转信号()

0 0 0 √右转

0 0 1 √右转

0 1 0 √右转

0 1 1 √右转

1 0 0 √左转

1 0 1 √右转

1 1 0 √左转

1 1 1 前进

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)

输入

小车状态

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

RW BIT

E BIT

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,

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

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

SW AP 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

SW AP 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, B

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, B ACALL WC51R MOV A, 70H ACALL WC51DDR MOV A, 71H

ACALL WC51DDR

MOV A, 72H

ACALL WC51DDR

MOV A, "."

ACALL WC51DDR

MOV A, 73H

ACALL WC51DDR

MOV A, 74H

ACALL WC51DDR

MOV C,

JC LOOP1 ;判断

MOV P1,#0FH ;停车

LCALL LOOP2

MOV P1,#32H ;右转

LCALL RIGHT

LJMP LOOP4

LOOP1:MOV C,

JC NEXT1 ;判断

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, B

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, B

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

智能循迹小车设计

智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计

一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找,对智能循迹/避障小车有了大致的了 解, 一般有三个模块: 1、最基本的小车驱动模块,使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动,前轮最好用万向轮,能使小车更好地转弯; 2、小车循迹模块,在小车底部有三个并排安装的红外对管,对黑色与白色的反射信号不同,经单片机处理后对小车进行相应处理; 3、避障模块,我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的(即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后,就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平,这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理),但是在程序结构框图中,我不太会表示中断处理方式,所以就用查询的方式画了。

N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮(假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向),网上有很多种驱动芯片,在仿真时我只使用L298N 芯

片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号,经一个与门与三极管开关连接到P3_3口,中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测,并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块,所以将外部中断0用于避障,外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块: 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机,电机的电压为12V。

超声波避障小车开题报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 设计题目:超声波避障小车 院系:电气学院自动化测试与控制系 班级: 设计者: 学号: 指导教师:周庆东 设计时间:9.2~9.13 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书

*注:此任务书由课程设计指导教师填

开题报告 1立项依据 1.1立项目的 (1)设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车,使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 (2)进一步学习单片机原理及其应用,提高程序的编写能力。 (3)掌握单片机系统外扩器件的连接与使用,了解超声波传感器的工作原理。 (4)掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 在当今社会,汽车成为了越来越普遍,人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加,随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。所以随着汽车工业的快速发展,我们必须加强对汽车安全性能的考虑。所以,智能汽车概念应运而生,他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。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。 2主要设计内容及方案 2.1总体方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下,快速前进,在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候,慢速前进。在与障碍物距离很近需要转向避障时,方案上将尝试进行转向,来进行避障。 2.2设计原理 该智能车系统可分为三个主要模块:单片机主控核心模块,传感器避障模块,电机驱动模块。系统主要原理是:通过超声波避障模块(即感测模块)实时监测路面情况并及时传输给单片机。由单片机主控核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动工作状态。电机驱动模块驱动两电机转动,实现前进或者左、右转。

毕业设计智能循迹避障小车设计

毕业设计智能循迹避障 小车设计 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

单片机系统课程设计 轮式移动机器人的设计 学院:通信与电子工程学院 班级:电子131 姓名:初清晨 学号: 13 同组成员:孟庆阳张轩 指导老师:王艳春 日期:2015年12月24日

组员分工 1、组长:张轩,实物焊接,报告整理,程序设计 2、组员:孟庆阳,实物焊接,仿真测试,报告整理 3、组员:初清晨,实物焊接,报告整理,仿真测试

目录

摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步,智能化技术的开发速度越来越快,智能度越来越高,应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,它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用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示,无需人工干预。因此,智能电动小车具有再编程的特性,是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成,采用模块化的设计方案,运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词:智能小车;STC89C52单片机;L9110;红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode 第一章绪论 智能小车的意义和作用 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。 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

自动避障小车课程设计

单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题:自动避障小车 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1105 学生姓名: 学号: 指导教师: 设计地点:31-630 设计时间:

单片机系统课程设计 课程设计名称:自动避障小车 专业班级:自动1105 学生姓名: 学号: 指导教师: 课程设计地点:31-630 课程设计时间:

单片机系统课程设计任务书

目录 1概述-------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景----------------------------------------------------- 4 1.2设计思想及基本功能------------------------------------------- 4 2总体方案设计------------------------------------------------------ 4 2.1方案论证----------------------------------------------------- 4 2.2系统框图----------------------------------------------------- 5 2.3总体方案设计------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 7 3.1电源电路----------------------------------------------------- 7 3.2晶振电路----------------------------------------------------- 8 3.3复位电路----------------------------------------------------- 8 3.4键盘电路----------------------------------------------------- 8 3.5显示电路----------------------------------------------------- 9 3.6超声波测距电路---------------------------------------------- 10 3.7舵机电路---------------------------------------------------- 11 3.8电机驱动电路------------------------------------------------ 11 3.9电机转速测量电路-------------------------------------------- 13 3.10设计PCB和腐蚀电路板--------------------------------------- 14 4系统软件设计----------------------------------------------------- 16 4.1分模块程序设计---------------------------------------------- 18 4.2主程序设计-------------------------------------------------- 20 5系统调试 ------------------------------------------------------- 20 6总结 ----------------------------------------------------------- 22参考文献:------------------------------------------------------- 23附录A硬件电路图------------------------------------------------- 24附录B 源程序 ---------------------------------------------------- 25

毕业设计+智能循迹避障小车设计

单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计 学院:通信与电子工程学院 班级:电子131 姓名:初清晨 学号: 2013131013 同组成员:孟庆阳张轩 指导老师:王艳春 日期: 2015年12月24日

组员分工 1、组长:张轩,实物焊接,报告整理,程序设计 2、组员:孟庆阳,实物焊接,仿真测试,报告整理 3、组员:初清晨,实物焊接,报告整理,仿真测试

目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1智能小车的意义和作用 (2) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (3) 2.1 主控系统 (3) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (5) 2.4 避障模块 (6) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (7) 第三章硬件设计 (7) 3.1 AT89S52单片机的简介 (8) 3.2总体设计 (11) 3.3驱动电路 (12) 3.4信号检测模块 (13) 3.5主控电路 (14) 第四章软件设计 (15) 4.1主程序框图 (15) 4.2电机驱动程序 (15) 4.3循迹模块 (16) 4.4避障模块 (20) 结束语 (25) 致谢 (26) 附录一循迹加红外避障综合程序 (28) 附录二实物图 (32)

摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步,智能化技术的开发速度越来越快,智能度越来越高,应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,它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用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示,无需人工干预。因此,智能电动小车具有再编程的特性,是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成,采用模块化的设计方案,运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词:智能小车;STC89C52单片机;L9110;红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode

红外避障小车课程设计报告报告

下载可编辑 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

智能循迹避障小车_论文设计

目录 摘要 (2) ABSTRACT (2) 第一章绪论 (3) 1.1智能小车的意义和作用 (3) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (4) 2.1 主控系统 (4) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (6) 2.4 避障模块 (7) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (8) 第三章硬件设计 (8) 3.1总体设计 (8) 3.2驱动电路 (9) 3.3信号检测模块 (10) 3.4主控电路 (11) 第四章软件设计 (12) 4.1主程序模块 (12) 4.2电机驱动程序 (12) 4.3循迹模块 (13) 4.4避障模块 (15) 第五章制作安装与调试 (18) 结束语 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)

智能循迹避障小车 肖维 物理与电子信息学院电子信息工程专业 2006级9班指导教师:刘汉奎 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 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Xiao Wei School of Physics and Electronic Information,Grade 2006 Class 9 ,Instructor:Liu Hankui Abstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode

红外避障小车课程设计报告.docx

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

智能循迹避障小车报告

摘要:本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片,以直流电机,光电传感器,超声波传感器,电源电路以及其他电路构成。系统由STC89C52通过IO口,通过红外传感器检测黑线,利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向,循迹由TCRT5000型光电对管完成。 一、系统设计 1、小车循迹,避障原理 这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走,通常采取的方法是红外探测法。红外探测法,即利用红外a在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地板时,发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光,单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限一殷最大不应超过3cm。 而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号,通过接收反射回来的超声波信号,从而实现的避障。当前方有障碍物时,超声波会向单片机串口发送一串数字,这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。当串口接收到信号时,会引发串口中断,单片机通过读取距离值,并且对此数值进行分析是不是距离小车很近,是的话就进行转向;否则继续循迹。当小车遇到第一个障碍后,就计数一次,这样当遇到第二个障碍物时,小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。 2、选用方案 (1):采用成品的小车地盘,通过改装来完成任务; (2):采用STC89C52单片机作为主控制器; (3):采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。 (4):采用TCRT5000型红外传感器进行循迹; (5):L298N作为直流电机的驱动芯片; (6):通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向; 3、系统机构框图如下所示: 超声波模块 主控制芯片STC89C52 红外传感器 直流电机L298N 稳压电源模块 电压比较器

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

自动避障小车课程教学设计

单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:自动避障小车 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1105 学生姓名: 学号: 指导教师: 设计地点:31-630 设计时间:

单片机系统课程设计 课程设计名称:自动避障小车 专业班级:自动1105 学生姓名: 学号: 指导教师: 课程设计地点:31-630

课程设计时间: 单片机系统课程设计任务书

目录 1概述 ----------------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景------------------------------------------------------------- 4 1.2设计思想及基本功能 ------------------------------------------------- 4 2总体方案设计 -------------------------------------------------------------- 5 2.1方案论证------------------------------------------------------------- 4 2.2系统框图------------------------------------------------------------- 5 2.3总体方案设计 -------------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计 -------------------------------------------------------------- 7 3.1电源电路------------------------------------------------------------- 9 3.2晶振电路------------------------------------------------------------ 10 3.3复位电路------------------------------------------------------------ 10 3.4键盘电路------------------------------------------------------------ 10 3.5显示电路------------------------------------------------------------ 10 3.6超声波测距电路----------------------------------------------------- 12 3.7舵机电路------------------------------------------------------------ 13 3.8电机驱动电路 ------------------------------------------------------- 13 3.9电机转速测量电路--------------------------------------------------- 15

循迹避障小车设计报告

项目名称:智能小车 系别:信息工程系 专业:11电气工程及其自动化姓名:刘亮、崔占闯、韩康 指导老师:王蕾 目录

摘要: ...............................................................................................3关键词: (3) 绪论: (3) 一、系统设计 (4) 1.1、任务及要求 (4) 1.2车体方案认证与选择 (4) 二、硬件设计及说明 (5) 2.1循迹+避障模块 (5) 2.2主控模块 (6) 2.3电机驱动模块 (6) 2.4机械模块 (7) 2.5 电源模块 (7) 三、自动循迹避障小车总体设计 (7) 四、软件设计及说明 (8) 4.1系统软件流程图 (9) 4.2系统程序 (9) 五、系统测试过程 (12) 六、总结 (13) 七、附录:系统元器件 (13) 摘要 本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管,用以对有无障碍与黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司

的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N 专用电机驱动芯片,单片控制与传统分立元件电路相比,使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机,经单片机处理过后对L298N发出指令进行相应的调整。通过有无光线接收来控制电动小车的转向,从而实现自动循迹避障的功能。 关键词:智能循迹避障小车,STC89C52单片机,L298N驱动芯片,信号检测模块,循迹避障 绪论 (一)智能小车的作用和意义 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。 随着科学技术的发展,机器人的感系统,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一种实用有效的方法。 机器人要实现自动导引循迹功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车系统,基于它的智能小车实现自动识别路线,判断并自动避开障碍,选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。 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、cpu、执行部分。机器人要实现自动循迹避障功能,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。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光电传感器来充当。智能小车的执行部分,是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向。单片机驱动直流电机一般有两种方案:第一,勿需占用单片机资源,直接选择有PWM 功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟PWM输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况,本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机,配合软件编程实现。 (二)智能小车的现状 现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能,这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我们此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 一、系统设计 本组智能小车的硬件主要有以STC89C52单片机作为核心的主控器部分、自动循迹+避障部分、电机驱动部分。电机驱动部分和其他部分由一个电源通过串联供电。 小车硬件系统示意图如下:

红外避障小车课程设计报告材料

标准文案 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

4智能避障小车系统的设计与实现

智能避障小车系统的设计与实现 电子信息工程 200709837 王小龙 罗维薇 摘要 本设计以单片机STC89C52为控制核心,设计实现具有避障和里程显示功能的智能小车。其主要由三部分组成:液晶显示模块、避障模块和电机驱动模块。 智能避障小车分别运用直接反射式红外传感器TCRT5000和霍尔传感器3144来进行路径检测和里程计算,并将实时数据传送到液晶显示模块和单片机分别进行显示和数据处理。并用L298N电机驱动芯片控制小车的运行状态。 Abstract This design based on the single chip computer STC89C52 as control core, design a car with obstacle avoidance and mileage display function. It mainly consists of three parts: the liquid crystal display module, obstacle avoidance module and motor driver module. Intelligence obstacle avoidance car detecting external environment by direct reflex respectively infrared sensor TCRT5000 and hall sensor 3144, transfer the real-time data to LCD module and single chip microcomputer to display respectively and data processing. And use L298N motor drive chip to control the operation status of the car. 一、绪论 1.课题背景介绍 随着单片机技术的迅速发展,其控制能力越来越强大。人们利用单片机强大的控制功能设计出各种各样的系统,全国电子设计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。本设计就是在这样的背景下提出的,设计的智能小车能够通过光电开关完成避障功能,并且可以计算和显示出小车的行驶距离。 2.设计的主要内容 (1)采用STC89C52单片机作为控制小车的核心器件,用收发一体的红外传感器光电TCRT5000来检测和感应外界环境。 (2)用L298N驱动芯片控制电动小车的运行。 (3)用霍尔传感器计算小车行驶的距离并用1602液晶显示器显示。 这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,可满足对系统的各项要求。 二、系统的总体设计 1.硬件总体设计 以AT89C51单片机为核心的控制电路,采用模块化的设计方案,运用红外光电传感器、霍尔传感器,实现小车在行驶中自动躲避障碍物、测量里程等问题。并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动小车的智能化控制。 在本系统中,反射式红外光电传感器检测障碍物,然后将信号传送到单片机系统进行处理,使小车沿轨道自主行走;通过霍尔元件测量小车行驶里程;采用L298N芯片控制电机的转向,实现电动小车的正反向行驶、快慢速行驶及转弯;采用1602液晶显示器显示小车行驶的路程。此系统采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分,使系统硬件简洁化,各类功能易于实现,能满足系统的要求,其原理图如图1所示。

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