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智能避障小车课程设计

光机电一体化课程设计题目：智能超声波避障小车

院别：机电学院

专业：机械电子工程（师范）

姓名：路小娃

学号：

同组人员：谢嘉玲欧嘉兴

指导教师：杨永

日期： 2016年6月16日

智能超声波避障小车

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。信号检测模块采用超声波测距模块，用以对有无障进行检测。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。我们设计的小车已经实现基本的避障功能。

关键词：智能避障小车，STC89C52单片机，L298N驱动芯片，信号检测模块，避障

摘要 (2)

目录 (2)

1课程设计内容 (4)

1.1项目研究的背景及意义 (4)

1.2应用场合和功能： (4)

1.3项目主要研究内容 (4)

2总体方案论述 (6)

2.1总体方案 (6)

2.2总体功能及性能指标 (6)

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

(6)

2.3系统方案的比较与确定 (6)

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

2.4最终实物图 (7)

3硬件电路的设计 (8)

3.1硬件系统的基本结构 (8)

(8)

(9)

(11)

4.程序 (12)

4.1 程序流程图 (12)

5系统软硬件调试 (12)

5.1 硬件调试 (12)

5.2软件调试 (12)

5.3 调试中遇到的问题 (12)

结论 (13)

参考文献 (13)

附录 (14)

附录一相关程序 (14)

附录二使用元器件一览表 (20)

附录三心得 (21)

1课程设计内容

1.1项目研究的背景及意义

智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。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。

本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。

1.2应用场合和功能：

应用场合：智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。同时在玩具的应用上深受小朋友的青睐。

功能：本小车使用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，当小车与障碍物的距离大于30cm时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于30cm时，小车转弯以避开障碍物。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。

1.3项目主要研究内容

本设计题目为智能避障小车设计，主要研究小车的避障功能，小车遇到障碍物时，当距离障碍物大于30cm，驱动电机工作，小车正常前进，当小于30cm时，舵机会接受到单片机的信号，小车采取相应的避障措施。这里探测装置必不可少，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。所以采用超声波传感器作为探测装置，由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。通过软件内部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍

物的较准确定位。

2总体方案论述

2.1总体方案

计划小车使用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，当小车与障碍物的距离大于危险距离时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于危险距离时，小车转弯以避开障碍物。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。

2.2总体功能及性能指标

1. 通过测距传感器来获取小车距离障碍物的距离。

2. 当小车与障碍物的距离大于30cm时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于30cm 时，小车转弯以避开障碍物。

2.2.2总体电路原理图

图二总体电路原理图

2.3系统方案的比较与确定

1.方案一

（1）设计超声波模块测距，STC12C5A60S2单片机作为主控模块；

（2）设定报警阈值（设定30CM，可用键盘调整阈值)，小车通过舵机工作来实现转弯避障；

（3）利用STC12C5A60S2的P1口AD转换功能，超声波模块测量距离。

2.方案二

（1）红外测距器的系统设计，STC12C5A60S2单片机作为主控模块；

（2）用动态扫描法实现LED数字显示，红外驱动信号用单片机的定时器完成；

（3）单片机使用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号ISD1820语音播放距离，并用LED数字显示显示其距离值。

我们小组考虑到，超声波测距方向性好，耐脏污，可以在较差环境下使用，价格中等，检测距离远。红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低、抗干扰能力差、方向性差、测试距离近。激光测距精度高，但是成本较高，制作难度高，对人体安全有影响，且受外界环境影响较大。

三者经过相互比较，从经济和我们所学的知识考虑。所以我们最终选择方案一。

2.4最终实物图

3硬件电路的设计

3.1硬件系统的基本结构

该智能车系统可分为四个主要模块：单片机主控核心模块，传感器避障模块，电机驱动模块和显示模块。其主要组成构图如下：

3.1.1

方案一：超声波视觉

优点：价格合理，夜间不受影响。易于多目标测量和分类，分辨率好。缺点：测量范围小，对天气变化敏感。不能直接测量距离，算法复杂，处理速度慢。

方案二：红外测距

优点：便宜，易制，安全，速度快。

缺点：精度低，距离近，方向性差，容易受光干扰

探测障碍的最简单的方法是使用超声波传感器，它是利用向目标发射超声波脉冲，计算其往返时间来判定距离的。算法简单，价格合理。所以我们选择超声波传感器。

超声波测距原理：

首先利用单片机输出一个40kHz 的触发信号，把触发信号通过TRIG 管脚输入到超声波测距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO 脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。时序图如图1所示。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s ，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。

图3.1：超声波测距原理

3.1.2驱动模块：

方案一：采用ULN2003驱动，它是由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力，一般用于高速大功率驱动电路。所以我们不采用这个方案。

方案二：采用由双极性管组成的H桥电路（L298N）。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，则效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也很高。而且它有更强的驱动能力。L298N有过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机等。

L298N有过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机

等。所以我们选择L298N。

下图为L298内部图：

图3.3：L298内部原理图L298各引脚功能，如下表。

表3-3-1 封装引脚及功能驱动电机的运行，I/O端口状态与电机制动对照表，如下。

表3-3-2 I/O端口状态与电机制动对照表

3.1.3电源模块：

我们选择采用8.4v的独立的稳压电源。

优点:稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；

缺点:电源需要经LM2940转换成5v的独立的稳压电源。

综合电源模块的缺优点，和电路的实际需求，我们采用了两个变压电源模块，一块给小车的电机驱动供电，一块给小车的芯片供电，这样弥补了单个独立电源供电出现电力不足的情况。

4.程序

4.1 程序流程图

本设计系统软件采用模块化结构，由主程序﹑定时子程序、电机驱动子程序﹑中断子程序、显示子程序﹑算法子程序构成。主程序流程图如图2所示。其中：避障中断服务子程序完成对超声波探测器产生的外部中断进行处理，如果超出预定的危险距离就左转进行避障。在定时中断服务子程序，完成定时与里程的计算。

主程序流程图如图13所示。

图13 程序流程图

5系统软硬件调试

5.1 硬件调试

超声波距仪的制作为了使信号稳定，最好给输入电源加上一个滤波电路，会增加误差，但总体来说不影响结果。在本次设计中，主控模块是非常重要的部分，它不仅是本次设计的核心，在本次硬件调试中也遇到了问题，接上电源的时候，显示屏不亮，没有任何显示，于是我做了如下的工作：

(1)检查电源是否通电；

(2)编程使P1为低电平，检查到P1输出为低；

(3)检查P0口未接上拉电阻。

5.2软件调试

硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为20cm～150cm，测距仪最大误差不超过0.5cm。系统调试完后对各个距离进行多次测量，与预定值进行比较，对测量误差进行多次实验分析，不断调节器件和修改程序使其达到实际使用的测量要求。

5.3 调试中遇到的问题

在焊接过程中一些地方出现虚焊等接触不良的问题，导致显示不稳定有闪烁。

接线过程中用插针接线容易导致接线松动，没接到或者接触不良。

环境问题:

超声波在空气介质的传播过程中会有很大的衰减，其衰减遵循指数规律。一般情况下能测150cm，但是空气介质发生改变，如尘埃过多，导致红外线强度降低，测量发生误差，且测量距离变小。周围有其他辐射源，并且强度很大时会影响测量结果。

结论

对所设计的电路进行测量、校准发现其测量范围在20cm—150cm内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为0.5cm，且重复性好。该测距仪稳定性比较高、灵敏度比较高。但是在检测过程中会有一些不便的地方：

1.测量时在超声波测距仪和目标物体之间周没有其它可阻挡的物体，由于是根

据反射能量法，且发射功率有限，反射回来的声波能量容易过低而无法采集，测距仪无法测量150cm外的物体。

2.必须在干净清新的空气环境下测量，空气中一旦尘埃过多，会最终影响计算距

离的值。

3.不能够实现不同温度下的测距功能。

4.因为超声波是将空气作为媒介所以受电磁干扰比较大。

由上述的分析知，如果能够干净清新的空气环境,稳定的温度下，无其它电磁干扰，阻挡的物体，能够获得较高的测量精度。

参考文献

[1] 毋茂盛，《单片机原理与开发》，高等教育出版社

[2] 计时鸣，《机电一体化控制技术与系统》，西安电子科技大学出版社

[3] 张曙光，《c语言程序设计》，人民邮电出版社

[4] 彭伟，《单片机C语言程序设计实训—基于8051+Proteus仿真》电子工业出版社

附录

附录一相关程序

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/*Declare SFR associated with the PCA */

sfr CCON = 0xD8; //PCA control register

sbit CCF0 = CCON^0; //PCA module-0 interrupt flag

sbit CCF1 = CCON^1; //PCA module-1 interrupt flag

sbit CR = CCON^6; //PCA timer run control bit

sbit CF = CCON^7; //PCA timer overflow flag

sfr CMOD = 0xD9; //PCA mode register

sfr CL = 0xE9; //PCA base timer LOW

sfr CH = 0xF9; //PCA base timer HIGH

sfr CCAPM0 = 0xDA; //PCA module-0 mode register

sfr CCAP0L = 0xEA; //PCA module-0 capture register LOW sfr CCAP0H = 0xFA; //PCA module-0 capture register HIGH sfr CCAPM1 = 0xDB; //PCA module-1 mode register

sfr CCAP1L = 0xEB; //PCA module-1 capture register LOW sfr CCAP1H = 0xFB; //PCA module-1 capture register HIGH sfr PCAPWM0 = 0xf2;

sfr PCAPWM1 = 0xf3;

sbit RX=P1^0;

sbit TX=P1^1;

sbit pwm =P2^7 ;

sbit INPUT1=P2^0; //p1^3

sbit INPUT2=P2^1;

sbit INPUT3=P2^2; //p1^4

sbit INPUT4=P2^3;

sbit ENA=P2^4;

sbit ENB=P2^5;

unsigned char jd=0,count=0,joflag=0; //角度标识

unsigned int time=0;

unsigned int timer=0;

float S=0;

bit flag =0;

/********************************************************/ void Conut(void)

{

time=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S=(time*1.87)/100; //算出来是CM

// if(flag==1) //超出测量

// {

// flag=0;

// printf("-----\n");

// }

// printf("S=%f\n",S);

}

/********************************************************/ void Delay1ms() //@11.0592MHz

{

unsigned char i, j;

_nop_();

i = 11;

j = 190;

{

while (--j);

} while (--i);

}

void delayms(unsigned int xms)

{

int xnum=0;

for(;xnum

{

Delay1ms();

}

void Delay5us() //@11.0592MHz

{

unsigned char i;

_nop_();

i = 10;

while (--i);

}

void delayus5x(unsigned int xus)

{

while(xus--)

{

Delay5us();

}

/********************************************************/ void StartModule() //T1中断用来800MS启动模块{

TX=1; //800MS 启动一次模块

Delay5us();

TX=0;

}

/****************************

/*描述：PWM初始化函数

/*功能：程序开始执行部分

/*输入：左右两个轮子的速度

****************************/

void PWM_INIT()

{

CCON = 0;

CL=0;

CH=0;

CMOD=0X00; //0x02

CCAP0H = CCAP0L = 0XFF;

CCAPM0 = 0X42;

CCAP1H = CCAP1L = 0XFF;

CCAPM1 = 0X42;

CR=1;

}

/****************************

/*描述：PWM调速函数

/*功能：程序开始执行部分

/*输入：左右两个轮子的速度

****************************/

void moto(int left_speed,int right_speed)

{

if(left_speed>=255) left_speed=255;

if(right_speed>=255) right_speed=255;

CCAP0H = CCAP0L = (255-left_speed);

CCAP1H = CCAP1L = (255-right_speed); }

void dianji()

{

INPUT1=1;

INPUT2=0;

INPUT3=1;

INPUT4=0;

ENA=1;

ENB=1;

}

void stop()

{

INPUT1=1;

INPUT2=0;

INPUT3=1;

INPUT4=0;

ENA=0;

ENB=0;

}

//void duoji()

//{

// TH0 = 0xff; //重新赋值

// TL0 = 0x19;

// if(count

// pwm=1; //确实小于，PWM输出高电平

// else

// pwm=0; //大于则输出低电平

// count=(count+1); //0.5ms次数加1

// count=count%80; //次数始终保持为40 即保持周期为20ms //

//}

void jiaodu(unsigned char num)

{

unsigned int jdcount=0;

for(;jdcount<400;jdcount++)

{

if(jdcount<=num) pwm=1;

else pwm=0;

delayus5x(10);

}

void check()

{

if(S<40) //检测到障碍物

{

if(joflag%2) //0

{

jiaodu(2);

}

else

{

jiaodu(35);

}

joflag++;

joflag%=200;

delayms(1200);

jiaodu(21);

}

else

jiaodu(21);

delayms(100);

}

/********************************************************/ void main(void)

{

unsigned char iii=0;

TMOD=0x21; //设T0为方式1，GA TE=1；

SCON=0x50;

TH1=0xFD;

TL1=0xFD;

TH0=0;

TL0=0;

TR0=1;

ET0=1; //允许T0中断

TR1=1; //开启定时器

TI=1;

EA=1; //开启总中断

dianji();

PWM_INIT();

moto(130,130);

for(;;)

{

StartModule(); //set csb

while(!RX); //当RX为零时等待

TR0=1; //开启计数

while(RX); //当RX为1计数并等待

TR0=0; //关闭计数

Conut(); //计算

// duoji();

EA=0;

check();

EA=1;

delayms(500); //100MS

}

/********************************************************/ void zd0() interrupt 1 //T0中断用来计数器溢出,超过测距范围{

flag=1; //中断溢出标志

}

附录二使用元器件一览表

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。

基于51单片机设计智能避障小车

单片机设计智能避障小车摘要利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C51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。本文首先介绍了智能车的发展前景，接着介绍了该课题设计构想，各模块电路的选择及其电路工作原理，最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图，和本设计实物图，及完整的C语言程序。关键词：智能小车；51单片机；L298N；红外避障；寻迹行驶 abstract Using infrared detection black and obstacles to the line and STC89C51 microcontroller as the control chip to control the speed of the electric car and steering, so as to realize the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which the car driven by the L298N driver circuit is completed, the speed of the microcontroller output PWM wave control. This article first introduces the development of the intelligent car prospect, then introduces the design idea, the subject selection of each module circuit and working principle of the circuit, the design process of the subject is summarized and prospect with each module circuit principle diagram, and the real figure design, and complete C language program. Key words: smart car; 51 MCU; L298N; infrared obstacle avoidance; track driving

智能循迹避障小车设计

毕业设计(论文) 课题名称智能循迹避障小车设计学生姓名 XXX 学号00000000000000 系、年级专业 XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师 XXX 职称讲师 2016年5月18日

摘要自从首个工业智能设施诞生以来，智能设施的发展已经扩展到了包括机器、刻板、电子、冶金、交通、宇航、国防等产业领域。近年来智能设施水平迅速上升，大大的改变了大多数人类的生活方式。在人类的智能化技术不断飞速进步的过程中，能够取代手动的机器人在更加人性化的同时也越来越智能化。本文主要讨论了基于单片机的智能循迹避障小车的设计。智能自动循迹制导系统在驱动电路的基础上，实现自动跟踪汽车导线，而智能避障是使用红外传感器测距系统来实现功能来规避障碍。智能寻光避障小车是一种采用了多种传感器，以单片机为核心，电力马达驱动和自动控制为技术，根据程序预先确定的模式，而不是人工管理来实现避障导航的自动跟踪高新技术。这项技术已广泛应用于智能无人驾驶、智能机器人、全自动工厂等许多领域。这个设计使用STC89C52单片机[1]作为小车的智能核心，使用红外传感器对智能小车跟踪模块识别引导线跟踪，收集模拟信号并将信号转换成为数字信号，使用C 语言编写程序，设计的电路结构简单，易于实现，时效性高。关键词：智能化；单片机最小系统；传感器；驱动电路

ABSTRACT From the first level of industrial intelligent facilities since birth, the development of intelligent facilities has been broadened to include machinery, electronics, metallurgy, transportation, aerospace, defense and other fields. Intelligent facilities level rising in recent years, and rapidly, significantly changed the way people live. People in the process of thinking, improvement, learning and intelligence of replace the manual machine is more and more. This paper mainly discusses the intelligent tracking based on single chip microcomputer control process of the obstacle avoidance car. Intelligent automatic tracking is based on the driving circuit of the guidance system, to achieve automatic tracking car line; obstacle avoidance is the use of infrared sensor ranging system to realize the function to evade obstacles. Intelligent tracking obstacle avoidance car is a use different sensor , motor drive for power and automatic control technology to realize according to the procedures predetermined mode, not by artificial management can realize the automatic tracking of obstacle avoidance navigation of high and new technology. The technology has been widely used in unmanned intelligent unmanned line, intelligent robot and so on many fields. Using infrared sensors for car tracking module to identify the guide line tracking, collecting analog signal and converts the signal into digital signal; Using C language to write the program, the design of the circuit structure is simple, easy to implement,timeliness is high. Keywords: Intelligent; Single chip microcomputer minimum system; The Sensor; Driver circuit

智能超声波避障小车地设计与制作

江阴职业技术学院项目设计报告项目：超声波避障小车的设计与制作专业学生姓名班级学号指导教师完成日期

摘要智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作（以下简称智能小车），论文对智能小车的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试，该智能小车的电路结构简单，调试方便，系统反映快速、灵活，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。

Abstract Smart cars can be programmed to perform a specific task means the miniaturization of robot, it has to make cost is low, circuit simple structure, convenient program test. Because of it has strong interest, intelligent robot car favored by the majority of the university students' enthusiasts and love. This paper introduces the is a automatic obstacle avoidance function of intelligent car design and production (hereinafter referred to as the smart car), the thesis to the intelligence of the car scheme selection, design idea, and the implementation of hardware and software function and working principle of a detailed analysis and discusses. After practice acceptance test, this intelligent car circuit structure is simple, convenient debug, fast, flexible system reflect, correct and feasible design scheme, each index is steady and reliable.

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

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

智能避障小车设计--毕业设计完整版-附程序编程

毕业设计设计题目：智能避障小车设计系别：机电工程系班级：测控技术与仪器姓名：XXX 指导教师： XXX

智能小车设计摘要随着近年来机器人的智能水平不断提高，其中机器人的感觉传感器种类越来越多，而视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。智能小车可应用于无人工厂，仓库，服务机器人等领域解决一些高危环境下的难题。同时单片机技术的迅速发展使得机器人的智能控制更加智能化，人性化。该设计是利用光电传感器以一定的频率发射红外线来检测障碍物，然后将检测信号发送到STC89C52单片机，并以STC89C52单片机为控制芯片进而电动小汽车的速度及转向，以此实现自动避障的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波调速控制。本设计结构简单，较容易实现，与实际相结合，现实意义很强，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。关键词：智能小车; STC89C52单片机; L298N; PWM波

Design Of Smart Car Abstract Along with the robot's intelligent level rises ceaselessly, the types of robot sensory sensor are more and more, and the vision sensor have become the important part in the automatic walking and driving .Smart car can be applied to unmanned factory, warehouse, service robot and etc. to solve some high risk environment problems，At the same time,The rapid development of MCS technology makes the intelligent control of robot more intelligent ang humane. This design uses a photoelectric sensor sending a certain frequency transmitting infrared to detect obstacles, and then sends a detection signal to a STC89C52 MCS. While the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52 MCS.This design is practical ,easy realization and simple in the structure, but highly intelligent, humane, Intelligent in some degree. Key words:Smart Car; STC89C52 MCS; L298N; PWM Signa

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

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

智能寻迹避障小车寻迹系统设计说明

第二章智能寻迹避障小车寻迹系统设计 1．任务任务一：产生智能寻迹避障小车沿黑线转圈的控制程序；任务二：产生智能寻迹避障小车带状态显示沿黑线转圈的控制程序； 2．要求（1）能控制智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能；（2）行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之；（3）智能寻迹避障小车可以从小于90度的任意方向寻找到黑线圆圈； 2.1 项目描述该项目的主要容是：在智能寻迹避障小车电机控制系统之上扩展寻迹电路，然后运用C 语言对系统进行编程，使智能寻迹避障小车实现沿黑线转圆圈的功能，并且在行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之；当人为将小车拿开，再从小于90度的任意方向放置小车，小车应能重新找回轨道，并沿黑线继续转圈。通过该项目的学习与实践，可以让读者获得如下知识和技能：继续掌握单片机I/O端口的应用；掌握红外线收、发对管的工作原理与控制方法；掌握数码管的工作原理与控制方法；掌握单片机C语言的编程方法与技巧；能够编写出智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能的控制函数； 2.1 必备知识 2.1.1 关于红外线传感器红外线定义：在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。红外线发射器：红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。如：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。红外线对管应用：本项目中，小车的寻迹功能采用红外线收、发对管实现。具体工作过程如下：两对红外线收、发对管安装在智能寻迹避障小车底盘正前方，红外发射管一直发射信号，接收管时刻准备接收信号。两对对着地的红外管发射红外信号，信号在白色的地面上反射回接收管，通过接收管把信号送回单片机进行处理，完成相应的动作。假如在黑色的地面上，信号被地面吸收，就无信号返回，单片机检测到无信号，根据程序也会做出相应的动作。如图2.1所示为红外线收、发对管外型示意图。

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

避障小车制作讲解

智能避障小车实验报告与总结学院：机电工程学院专业年级：09级电气工程及其自动化队员姓名：

智能避障小车实验报告与总结摘要：本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车，以单片机为小汽车的“大脑”，红外线探头为小汽车的“眼睛”，电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。关键词：单片机红外线传感器避障小车一、设计任务与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。二、方案设计与论证本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车，以单片机为小汽车的“大脑”，红外线探头为小汽车的“眼睛”，电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。电路原理简单，结构明了。如图为整个系统的框图。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、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。各模块分述如下： 1、小车车体在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买车身。方案二：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。但这种方法费时费力且成本较高。方案二：购买半成品小车底盘改装，此种方案方便简洁而且价格低廉，小车各个机械部分安装完整，只需稍加改装就可以使用。而且我们主要是目的是小车控制系统的设计，因此我们采取该方案。 2、主控板小车的主控系统，即小车的大脑，我们采用了STC89C52单片机制作的最小系统。 3、避障模块避障方案选择，方案一：采用超声波避障。超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。

毕业设计+智能循迹避障小车设计之令狐文艳创作

单片机系统课程设计令狐文艳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

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 theroad 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 1.1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

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。

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。