摘要
利用慧鱼创意模型组合拼建后轮驱动的电动小车模型，其动力装置安装在底板，由发动机提供。慧鱼创意组合模型是一种技术含量较高，经拼接后形成的工程类模型，是展示科学原理和科学技术的理想教学器材。而本文设计是以德国慧鱼创意积木所搭建而成的模拟机器人为基本构架，通过圈形式人机界面LLwin,再由智慧型电脑界面板去控制驱动机器人，使机器人的细节部分动作达到我们的要求，再而取代我们以后常用的由硬体描述语言所驱动的构架，通过慧鱼模型拼接组装，程序编制，任务达到要求，简明扼要的阐释了机械之间的配合关系，各种传感器安装使用，软件编写，实现对伺服电机，电磁线圈的控制，操作简单易懂，更加方便快捷。自动循迹小车是智能机器人的一种，这种智能小车可以适应不同的环境，在不受湿度，温度，磁场及重力等条件影响下可发挥很大的作用。
关键词：智能机器人慧鱼模型循迹小车边界识别
Abstract
Fischertechnik models use a combination of creative spell built rear-wheel drive electric car models, the power device installed in the floor, provided by the engine.Fischer creative combination model is a high-tech, engineering model formed after splicing, is to demonstrate the scientific principles and ideals of science and technology teaching equipment.In this paper, design studios and German Fischer creative building blocks are made of simulated robot built as a basic framework, in the form of man-machine interface by ring LLwin, then by intelligent computer interface board to control the drive robots, robot parts to make the details of action to achieve our requirements,We later used again and replaced by a hardware description language driven architecture, with the model by stitching assembly, programming, meet the requirements of the task, with a concise explanation of the relationship between mechanical,Install and use a variety of sensors, software development, to achieve servo motors, solenoid control, easy to understand, faster and more convenient.Automatic tracking car is an intelligent robot, this smart car can adapt to different environments, can play a significant role in the unaffected by humidity, temperature, magnetic field and gravity conditions affected.
Keywords:Robot;Fischertechnik;Tour Line; Boundary identication
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作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
指导教师评阅书
评阅教师评阅书
教研室（或答辩小组）及教学系意见
目录
摘要 (1)
第1章绪论 (1)
1.1 课题背景与选题意义 (1)
1.2慧鱼机器人 (1)
1.3设备与制作环境介绍 (2)
1.4研制小车过程 (2)
1.5设计工作原理 (2)
1.6慧鱼模型操作规程： (3)
1.7慧鱼机器人发展前景 (3)
第2章.总体设计 (4)
2.1机器人的设计方法 (4)
2.2参数及部件设定 (4)
2.3基本构件 (5)
第3章硬件设计 (9)
3.1 ROBO 接线设计 (9)
3.2 红外线控制设备 (9)
3.3慧鱼ROBO接口板 (10)
3.4 ROBO I/O扩展板 (13)
第4章程序设计 (15)
4.1软件介绍 (15)
4.2程序单元的介绍 (16)
第5章C语言下的循迹小车程序设计 (23)
第6章实验慧鱼机器人步骤 (32)
6.1 组装模型 (32)
6.2 编程控制 (33)
第7章结论 (34)
致谢 (36)
参考文献 (37)
第1章绪论
1.1 课题背景与选题意义
由于机器人技术的发展和快速的被人们和科学研究所广泛运用，由此可知科学家对于机器人的功能和工作环境也相对提高，除了一些超强的记忆能力和逻辑思考能力，还有在机器人的能不结构以及外部形体上，科学家们更希望机器人能够进一步的模仿人类，对于外界信息的选集，也通过各种传感器的使用，试图达到类似人类各种感官的功能，选集外在环境变化，一旦外在环境发生了改变，机器人也会随着环境的变化，自身做出反应的动作，更新自己的条件发射资料库，达到类似于人类后天学习的功能。
移动式机器人分为车轮式，特殊车轮式，不限轨道式，不行式等，如果是在平坦的地面上移动，那么车轮式是最有效率的，，不但机构的构架简单易懂，且具有很强的使用性，但是缺点在于不能在凹凸不平的地面上行走，除此之外，由于普通车轮无法再阶梯或者有高低差距的地面上行走，所以需要研究一种有车轮，三种以上连接构造的特殊形态。
本次课题即为慧鱼模型机器人设计及其控制器实现机器人的行走以及自动躲避障碍，当机器人在轨道中行走做出动作时，遇到障碍物或者能打断行走的物体时，会通过微动开关将信息传回到电路板中，然后系统进行判断，再配合计数器的面对程序来使机器人躲避障碍并且进行下一个路径动作，再达到目标。
1.2慧鱼机器人
怎么样利用慧鱼创意模型来构造我们所需求的机器人是我们需要思考和学习的，而在机器人拼接的过程中，传感器如红外传感器，动力装置如发动机的拼接也是必不可少的，然后加上许多的机械零部件，组成所需要的机器人模型，正如本文所介绍利用慧鱼各个构件进行拼接，最后建立后轮驱动电动小车模型，该后轮驱动电动小车后轮装有1个电机，通过电机的旋转带动车轮转动。动力来源于电机M, 这是慧鱼创意组合模型组合包中的大功率发动机,拥有固定的减速比为 30∶1 的齿轮组,动力经过涡轮蜗杆传动传至车轮,来带动小车运动。车架由弹簧连接来实现柔性连接，从而方便汽车转向，避免转弯时发生干涉。
1.3设备与制作环境介绍
先从一个简单测试的安装系统来检查接口板和各个传感器的基本功能特点。然后我们继而可以组装起一个简单的模型来，让它具备一定的功能，随后可以调试更多的程序来尝试更加复杂的系统。而在拼接过程中，小车需要各种各样的零部件来增加其活跃性和灵敏性，这就需要一个完整和科学的制作环境，在一个固定的环形跑道上，安装不同的障碍物，设定不同的调试程序，让智能小车能够在程序的牵引下成功的绕过障碍，并且最终完成所需步骤。1.4研制小车过程
第一个阶段是可编程的示教阶段，展现出智能小车，由于本身不具备有传感器，所以不能接收外界所发出的信息，所以在行驶过程中不能根据外界环境的变化而发生调整，故而其应用范围狭窄。
第二个阶段是具有一定的感觉功能和自动适应能力后的离线编程型的智能小车。这种小车具备了一定的简单外部传感器，如红外传感器，它可以确定自身的位置和方向，通过已经编排好的程序来进行运行。
第三个阶段是能够感应外界环境变化的智能小车，此类小车可以面对复杂的环境变化，然后精确地分析外界信息的来源，再做出正确的反应，这样的机器人小车配备了多个传感器，可以有效的适应各种环境。
1.5设计工作原理
机器人指的是可程式控制的机械，可分为以下两个部分。
（1）机械构架
本次设计机器人的机械构架采用慧鱼创意模型组成，它的优点在于方便组装，能在设计的初级阶段起到一定的辅助作用，减少制作成本以及更好的观察设计时的可行性和优缺点，以便更好的改进设计中的缺点，一般所用到的机械如齿轮，发动机，传感器等都可以在零部件中找到，功能也相当。该架构由两个丝杆和一个发动机连接而成，两个丝杆街上传动齿轮或者涡轮蜗杆就能实现对小车的运动控制了。
（2）程序的整体采用了主/从结构的编程方式，主要是为了解决更多不同频率的循环和不同循环之间的信息交替使用。程序中嵌入了并联在一起的机器人反解模型及控制算法，采用了全局变量，局部变量，共享变量等来实现各个程序模块之间的信息交换，依此来避免两个循环同时操作一个对象一类的竞争
问题的出现，称为同步技术。由于程序内容比较大，反应的信息量大，所以程序再管理上，我们也充分利用了LLwin里的高级编程技巧，如，在面向机器人的轨迹控制与I/O逻辑控制程序时，像回零，连续运转，单个轴向调增，轨迹选择，系统自我调试等。该软件一方面负责完成对智能小车驱动环节（电机）的精确同步控制，同时实现了末端执行器的轨迹控制；而另一方面，该软件需完成一组通用的I/O输入输出控制，实现对机构运动时的控制以及协调。
驱动软件可实现单轴或多轴的运动控制，D/A转换，I/O硬件控制集合，它包含了轴配置，运动类型设置，电机的运行和停止操作设定。
1.6慧鱼模型操作规程：
1.实验前先按照清单写下零件的数量和种类；
2.了解零件的拆分方式和大致的分装的规律；
3.检查密封袋的封装口；
4.每次只取出所需要的零件；
5.取完零件后需将袋子封装好；
6.拆除模型之后需将零件放回拆装前的袋子；
7.实验完成后再次庆典零件个数防止丢失。
1.7慧鱼机器人发展前景
慧鱼创意模型主要提供了包括组合包，培训模型，工业模型三大块。包含了机械，液压，气动，遥控，机电一体化等科学知识于一身，利用工业标准的基本构件如机械元件，电器元件，气动元件等，再加上一些传感器，执行器和控制器等和一些软件的配合使用，运用设计构思和实践理论的分析，实现了任何技术过程的原理重现，更加可以实现工业生产过程中的模拟操作过程，从而为实验教学和科研发展提供了理论成果。
慧鱼教具作为简单便捷的操作用具广泛运用于各方面的创新思维教学上，并且获得了无数专家学者的好评，同时在欧洲，美洲等各大高校中广泛运用，当来到中国之后，也广泛运用于国内各大高等学府，它以浓厚的趣味性和开发创新性，使学生能够更加直观方便的把抽象的复杂的理论知识，通过模型的建立来具体化，大大的激发了我们的学习能力和动手能力，对于我们了解机械运动以及工业机械设备控制等都有着很大的好处，是我们学习机电一体化最理想的教学器材。
第2章.总体设计
2.1机器人的设计方法
机器人的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。
自动循迹小车的设计是提高机器人性能的关键。在设计方法上我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法。采用了CAD、PROE 等软件辅助设计。下面是我们设计机器人的流程（如图）
图2.1总体方案
2.2参数及部件设定
利用慧鱼各个构件进行拼接，最后建立后轮驱动电动小车模型，该后轮驱动电动小车后轮装有1个电机，通过电机的旋转带动车轮转动。动力来源于电机M,这是慧鱼创意组合模型组合包中的大功率马达，拥有固定的减速比为 30∶1 的法兰齿轮组，动力经过涡轮蜗杆传动传至车轮，来带动小车运动。车架由弹簧连接来实现柔性连接，从而方便汽车转向，避免转弯时发生干涉。
小车没有偏转轮及其偏转轮转向系统，没有自由轮和半自由轮，后车轮通过
涡轮蜗杆与电机相连由电机控制。不管是直行或是转弯，所有车轮，任何时候，都严格遵循行驶意图转动，不受任何干扰。车轮通过齿轮与电机相连，前后结构相同。实现了用改变两侧电机的调速的汽车动力差速转向，行驶非常稳定可靠。它还可较高速转弯。同侧前后车轮转速始终相等，前后车轮行驶轨迹始终重合。小车转小弯时，车身、车轮行驶宽度也几乎不变，也就是没有内轮差，完全避免了转小弯时内后轮无法通过的现象。小车在小弯道行驶时也更加方便、灵活和自由。此外，小车中没有主减速器和差速器，电机小巧，越野通过性好，簧下质量小，行驶平顺性好，整车中也不用分动器和差速锁等，没有转向机构，也就不再需要其它动力系统和操纵系统，电动机功率全用于驱动牵引。因此，小车动力相当强悍。
2.3基本构件
一.六面拼接体
如图所示，六面拼接体的6个面上各有一个U形槽或凸起的接头，两者相互配合，实现六面体的连接。它有多种长度，可根据模型的不同加以选用。在实现有角度连接时，可选用三角形连接体，这些连接体有多种角度7.5°，15°，30°等，具体角度在其侧面有标注。
图2.3六面体构件
图2.4楔形构件
二.齿形构件
慧鱼模型的齿形构件种类较多，有斜齿，直齿；齿轴，齿条；单齿轮，组合齿轮等。
图2.5齿形构件
三.涡轮，蜗杆
慧鱼模型的蜗杆的类型较多，除图所示的涡轮外，所有的外啮合齿轮都可以用作涡轮。
图2.6涡轮蜗杆
四.导轨和连杆
慧鱼模型提供了多种长度的金属，塑料杆件，如图所示可用作导轨，连杆和传动轴等。
五.开关
慧鱼模型的开关有三个针脚：1针脚和2针脚形成常闭开关；1针脚和3针脚形成常开开关。当按键被按下，开关通断状态改变，即1和2针脚断开，1和3针脚接通。如果开关接入慧鱼接口板的两个针脚接通，那么计算机认为该开关处于1状态；否则开关处于0状态。根据开关的状态改变，其在慧鱼模型中常起到机构的限位，定位作用。
开关也常与脉冲齿轮配合，对运动件的运行位置进行精确定位。将脉冲齿轮与电机相连，电机每转动一圈，脉冲齿轮压下开关4次，使开关在0,1状态间变化8次，即0→1,1→0各变化4次。通过检测开关状态变化的次数，可精确控制电机的转动圈数，从而精确控制机构的位置，如图所示。
图2.7开关类别
六.传感器
光敏传感器：用于检测光源强度，当光线足够强时，传感器内部的电路闭合，与接口板相连的1,2针脚处于接通状态，接口板检测到该光敏传感器处于1状态；否则为0状态。它可与灯泡一起使用，作为定位和限位开关；也可利用深色物体
吸收光线，浅色物体反射光线的原理来鉴别物体颜色的深浅。
磁敏传感器：用于检测环境中磁场的强度，当磁场强度达到一定值后，传感器内部电路闭合，其通断状态发生改变，原理与光敏传感器相同。
热敏传感器：热敏传感器是一个模拟信号传感器，接口板检测到的是其电阻的阻值，其电阻的阻值随温度的上升而减小。
第3章硬件设计
3.1 ROBO 接线设计
程序控制的硬件部分包括：慧鱼接口板（ ROBO Inter-face）1 块，COM 口电缆线1根，慧鱼可充电电源1块，电线若干。利用COM口与电脑通信,将电机M连接到慧鱼接口板（ ROBO Inter-face）的输出M通过控制电机的转速实现汽车
的S弯道行驶。
3.2 红外线控制设备
红外线远距离控制设备使得慧鱼模型的许多功能更加容易控制。这套设备包括一个功能强大的遥控器和一个微处理控制的接收装置。将接收装置直接安装在模型上，可控制3个电机或灯泡。遥控器产生不可见的红外线。一个微控制器被安装在接收设备上，它接收光信号，控制指定的电机。在封闭的空间内，它的有效范围为10m。也可能在一个模型中使用两个接收器，并用一个遥控器控制两个接收器。
图3.1红外控制示意图
一.遥控器
电源：两节1.5V，AAA型号的电池，遥控距离为10m。
7，8号键，遥控器用于控制接收器上M1电机的正转和反转。按一次电机旋转，再按一次则电机停转。
9,10号键控制M2电机正反转，1,2号键控制M3电机正反转，与7,8号键不同：按下按键电机旋转，放开按键电机停转。
3,4,5号键分别控制M1，M2，M3的转速：按一次电机的转速降低；再按一次则电机回到原先转速。
当你用一个遥控器控制两个接收器时，按压6号键遥控器就可转到控制接收器2，接收器1不再接收信号。如需控制原先的接收器1，则按压11号键即可。
按下遥控器的各键时LED指示灯点亮。
图3.2遥控按钮显示
二.接收器
使用9V直流电源，通过图中电源线1与电源连接。实验室提供了可充电电源。M1-M3连接电机。
接收器的红外线探测二极管安装在图中4所示位置，接收器安装在模型上时需确保该二极管不被遮挡。
接收器接通电源后，绿色发光二极管点亮，一旦接收器接收到信号，发光二极管闪烁。
图3.3接收器示意图
3.3慧鱼ROBO接口板
ROBO接口板用于计算机与慧鱼模型之间的通讯。它能将来自软件的命令转化成电机运转，也能将来自扫描器，感光晶体管，簧片触点和热敏电阻等传感器的信号转换成能被计算机处理的信号。
图3.4慧鱼接口板
1.电源
慧鱼ROBO接口板使用9V，1000MA直流电源，有两处电源接口，如图1,3所示，插孔1用于连接9V直流电源，插孔3用于电池电源，并且由插孔1优先提供电源。接口板接入电源后，所有发光二极管首先被测试，然后6,7绿色发光二极管交替闪烁，标志着接口板准备就绪。
2.数字信号输入接口I1-I8
插孔12作为数字传感器如按钮，感光晶体管和簧片触点开关的接入口。当传感器闭合，感光器感光时，接口板检测到数字信号1并反馈给计算机，否则数字信号为0。
3.模拟阻抗输入接口AX,AY
插孔11是连接电位计，感光电阻和热敏电阻的接口。检测范围0-5.5KΩ。
4.模拟电压输入接口A1，A2
插孔10是输入电压为0-10V传感器的接口。
5.距离传感器输入接口D1，D2
插孔9用于连接距离传感器。
6.红外线输入
红外线接收二极管使用，那么红外线控制设备的手动发射器按键能被作为
数字信号输入。
7.红外线遥控器键的设置
接口板上的输出M1-M3可以用发射器上的相应的键控制电机是否运转及其转速。输出M4能用键1和2激活，这两个键也能正常转换接收器1和接收器2。M4的电机转速不能由发射器改变。
8.26个针脚插座
如图所示通过这些针脚可以再次为模型提供所有的输入和输出端，这样就可以将模型通过带状传输线和26个单针插座连接到接口板上。针脚功能如表如图3.5所示。
图3.5针脚功能表
9.ROBO I/O扩展板插口
如图所示，使用ROBO I/O扩展板可增加输入，输出的接口数量。一个扩展板可额外增加4个调速的电机输出，8个数字输入和一个0-5.5KΩ的模拟阻抗输入。
10.接口板程序
标准的ROBO接口板程序软件是图形化的程序语言，ROBO程序语言。接口板按下列操作方式运作。
（1）在线模式。
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此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文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
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基于光电传感器自动循迹 小车设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
摘要 制作自动寻迹小车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。为了使小车能够快速稳定的行驶，设计制作了小车控制系统。在整个小车控制系统中，如何准确地识别路径及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。 由于此小车能够自动寻迹,加速,减速.故又被称作为智能车.本智能车控制系统设计以MC9S12XS128微控制器为核心，通过两排光电传感器检测小车的位置和运动方向来获取轨道信息，根据轨道信息判断出相应的轨道类型，并分配不同的速度给硬件电路加以控制，完成了在变负荷条件下对速度的快速稳定调节。红外对射传感器用于检测智能车的速度，以脉宽调制控制方式（PWM）控制电机和舵机以达到控制智能车的行驶速度和偏转方向。 软件是在CodeWarrior 的环境下用C语言编写的，用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。智能车能够准确迅速地识别特定的轨道，并沿着引导线以较高的速度稳定行驶。 整个智能车系统涉及车模机械结构的改装、传感器电路设计及控制算法等多个方面。经过多次反复的测试，最终确定了现有的智能车模型和各项控制参数。 关键词： MC9S12XS128；PID；PWM；光电传感器；智能车
ABSTRACT Making automatic tracing car involved the professional knowledge including control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. Because this car can automatic tracing, accelerate, slowing down. So it is also known as intelligent car this intelligent vehicle control system design take the MC9S12XS128 micro controller as a core, examines car's position and the heading through two row of photoelectric sensors gains the racecourse information, judges the corresponding racecourse type according to the racecourse information, and assigned the different speed to control for the hardware circuit, has completed in changes under the load condition to the speed fast stable adjustment. The infrared correlation sensor uses in examining the intelligent vehicle's speed, (PWM) controls the electrical machinery and the servo by the pulse-duration modulation control mode achieves the control intelligence vehicle's moving velocity and the deflection direction. The software is under the CodeWarrior environment with the C language compilation, actuates electrical machinery's rotational speed and servo's direction with the PID control algorithm adjustment, completes to the model vehicle velocity of movement and the heading closed-loop control. The intelligent vehicle can distinguish the specific racecourse rapidly accurately, and along inlet line by the high speed control travel. The entire intelligent vehicle system involves the vehicle mold mechanism the re-equipping, the sensor circuit design and the control algorithm and so on many aspects. After the repeated test, has determined the existing intelligent vehicle model and each controlled variable finally many times. Keywords： MC9S12XS128; PID；PWM；photoelectric sensor; smart car
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
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 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
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
第1章绪论 1.1课题背景 目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备: (1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。 智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下: (1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及 驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/
摘要 本循迹小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑，以STC89C52单片机为控制核心。用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO-通用输入输出)端口，通过这些端口加以信号输入电路，将各传感器的信号传至单片机分析处理，从而控制 L293D电机驱动，控制小车。利用红外对管检测黑线，通过循迹模块里的红外对管是否寻到黑线产生的电平信号返回到单片机红外对管来实现循迹功能。单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块。让小车来实现前进，左转，右转，停车等基本功能。集成红外线传感器即光电开关进行避障。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。根据小车各部分功能，分析硬件电路，并调试电路。将调试成功的各个模块逐个地融合成整体，再进行软件编程调试，直至完成。 关键词：循迹小车STC89C52单片机红外对管 L293D电机驱动
Abstract This tracking car adopts the now popular 8-bit single chip microcomputer as the system of the brain, with the STC89C52 single-chip microcomputer as the core. To control the traveling car with it, in order to realize the given performance index. Full analysis of our system, the key is to achieve the automatic control cars, but at this point, single-chip microcomputer control will show its advantage is simple, convenient and fast. 40 feet DIP package makes it has 32 completely IO (GPIO - general input/output port, signal input circuit, through these ports will transmit the signals to single chip microcomputer analysis of each sensor to control L293D motor drive and control the car. The use of infrared for detecting tube black line, through infrared tracking module for tube whether find level signal produced by the black thread returns to the SCM infrared tube to realize tracking function. SCM according to the requirement of the program design make the corresponding judgment for motor driver module. Let the car to achieve forward, turn left, turn right, the basic function such as parking. Integrated infrared sensor photoelectric switch for obstacle avoidance. The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high. According to the function of car parts, analyze the hardware circuit, and debug the circuit. Debugging success of each module individually merged into a whole, and then software programming and debugging, until completion. KEY WORDS: STC89C52 dc motor infrared sensors the pipe tracing cars L293D motor drive
基于单片机的智能循迹小车的控制过程 毕业设计
摘要 本文论述了基于单片机的智能循迹小车的控制过程。智能循迹是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制等技术来实现按照预先设定的模式下，不受人为管理时能够自动实现循迹导航的高新科技。该技术已经应用于无人驾驶机动车，无人工厂，仓库，服务机器人等多种领域。 本设计采用STC89C52单片机作为小车的控制核心；采用TCRT5000红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号；采用驱动芯片L298N构成双H桥控制直流电机，其中软件系统采用C程序，本设计的电路结构简单，容易实现，可靠性高。 关键词：单片机；自动循迹；驱动电路
Abstract This paper discusses the intelligent tracing electric trolley control process. Automatic tracing is used to make the car indentify route automatically , and choosing the right route, based on the automatic guide robot system. Intelligent tracing electric trolley is an advanced technology to realize automatic tracing navigation. It is out of human management but under the designed mode that use of the use of a transducer, single chip, motor drive and automatic control .This technology has been applied in unmanned vehicle, unmanned factory, warehouse, service robot and many other fields. During the design of Intelligent tracing electric trolley, STC89C52 single clip is used as the control core; at the same time with TCRT5000 reflective infrared transducer switch to identify the black guide line at the central of the white road, which used as the car tracing module, it can gather the signal and transfer it into digital signal that can be recognized by single chip. And the driving chip L298N constitute the double H bridge constitute of driving chip L298N can control direct current motor. Among which the software system is using C program. In a nutshell, the design of the circuit has the advantages of simple structure, easy implementation, and high reliability. Key words：single chip microcomputer; automatic tracing; driving circuit
智能循迹避障声控小车设计 摘要 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小车可以前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声音控制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 关键词：P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single-chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD:P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed
开题报告写作规范（供各学院参考） 一、开题报告的写作应包含以下几方面的内容： 1、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义； 2、研究的基本内容，拟解决的主要问题； 3、研究步骤、方法及措施； 4、研究工作进度； 5、主要参考文献。 二、开题报告的排版要求： 正文为小四号宋体，页边距为左3cm，右2.5cm，上下各2.5cm，行间距一般为固定值20磅，标准字符间距，页面统一采用A4纸。 三、开题报告的字数要求： 正文字数不得少于3000字。 开题报告模板（供参考）如下页所示
杭州电子科技大学 毕业设计（论文）开题报告 题目自动循迹小车系统—硬件设计 学院自动化学院 专业电气信息工程 姓名丁其南 班级11068211 学号11062110 指导教师孙伟华
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.1 国内外研究动态 当今世界，随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理也都向着自动化、信息化、智能化方向发展。随着人们生活水平的提高，人们越来越希望全智能化的生活，智能化的东西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，为工业生产或日常生活提供很大的便利。在较大规模的实际自动化生产线上，我们能看到物料配送机器人，它们不分昼夜“勤勤恳恳”地工作，为批量化的流水线式的生产带来了极大的便利；在一些医院中，我们能看到一些机器人护士，它们负责分担医生护士们的勤务工作，送递药物、食物、亚麻布和实验试样至病房，以及代替打扫卫生的阿姨取走垃圾等；在一些大型的超市，我们能看到一些商场导游机器人等等。这些机器人是一种能够自动按照给定路线（通常是采用不同的颜色或者一些信号标记来引导）进行移动的机器人，当生产现场环境十分恶劣或者许多人工无法完成的搬运或者装卸时，机器人却能够适应这样恶劣的环境，他们运用传感器、信号处理、电机驱动及自动控制技术来实现路面探测、障碍检测、信息反馈、自动驾驶的综合体。基于现场和生活的实际需要，研究智能循迹小车的意义不言而喻。 自动循迹小车就是最简单的智能化产品，通过单片机的控制，能够让其沿着固定的轨道自动行驶，通过对其的扩展，可以充分的应用在工厂自动化、军事领域、仓库管理、自动停车系统、智能玩具或民用服务等诸多领域，例如在自动仓库、码头、搬运、涂装等物流作业部门工作的物流小车就是在此基础上设计出来的。而且通过对这个课题的学习，通过理论与实践的结合，能够让自己对单片机的了解和应用进一步加深，另外，通过这次的设计，能够大大提高自己的动手能力，也更大的激发自己的兴趣。 国内外的研究概况：国外智能车辆的始于上世纪50年代，它的发展历程大致可以分为以下三个阶段：第一阶段：1954年美国Barrett Electronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征无人驾驶。第二阶段：从80年代中后期，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，在亚洲，日本与1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所完成
云南农业大学 本科生毕业设计开题报告 设计题目:基于Arduino的智能寻迹小车控制系统设计毕业设计起止时间： 年月日～月日(共 17 周) 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 指导教师： 报告时间： 云南农业大学教务处制 200 年月日
1. 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段： 第一阶：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronic 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。 第二阶段：从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目开始在这个领域的探索。在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC）。在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。 第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。 相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有： （1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。 （2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。 可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。 2．本人对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析