上海交通大学
PRP学生研究论文
项目名称：以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车设计项目题目：无碳小车设计方案及分析
学生姓名：
学号：
所在院系：机械与动力工程学院
指导老师：
承担单位：工程训练中心
目录
一、功能及设计要求 (1)
二、无碳小车设计方案............................... 错误！未定义书签。
2.1整车设计 (3)
2.2转向轮设计 (4)
2.3驱动轮设计 (5)
2.4转向和驱动轮的链接 (5)
2.5主要尺寸设计 (6)
2.6能量计算 (7)
2.7材料选择 (8)
2.8工艺分析 (8)
2.9成本分析 (8)
三、实际测试结果分析及改进方案
3.1 比赛轨迹分析 (9)
3.2 理论分析 (10)
3.3 比赛实际状况 (11)
3.4 改进方案 (12)
摘要
本文详细介绍了我们根据全国大学生工程能力竞赛的要求设计的一辆无碳小车，包括驱动机构、转向机构的原理，小车的尺寸设计，行进路线计算，能量计算，材料选择和工艺分析等，根据此设计报告制造出的无碳小车成功的实现了竞赛的设计要求，并代表交大参加了全国工程能力竞赛，取得了好成绩。这是一辆纯机械系统控制，以重力势能驱动的能够自行按周期转向的小车，对于开阔机械设计者的思路有很好的效果，也体现了低碳环保的主题。
关键词：无碳设计自行转向重力势能
Abstract
This text introduces a no-carbon car we desired according to the requirements of the national engineering competition. It contains the idea we used to drive and turn the direction of the car, the desire of size, the simulation of its route and energy, the choice of material and manufacture process. The car we manufactured have successfully achieve the requirements of the competition and it has won the third price in the national competition. It is a car controlled without power; it is drived by gravitational potential energy and can turn its wheel automatically. It is a good example to broaden our prospective in mechanical desire and it also show the principle of low carbon and environmental friendly.
Key words: no carbon,desire,turn automatically,gravitational potential energy
一、功能设计要求
给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。
给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差500±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。
要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。
小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足：①小车上面要装载一件外形尺寸为￠60×20 mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中，载荷不允许掉落。
②转向轮最大外径应不小于￠30mm。
图1：无碳小车示意图
图2：无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图二、无碳小车设计方案
以下是具体的设计方案介绍：
2.1、整车设计
如图4所示为我们设计小车的总图。
图 4 车身尺寸330*220*700
2.2、转向轮设计
图 5
转向轮由摆动结构构成,设计为1号摆杆来回摆动一次，整个前轮左右摆动一定角度，从而小车前轮左右摆动一次，（具体摆动角度要通过实验确定）。
2.3、驱动轮设计
图7
由于需要很好的控制小车的行进速度，我们设计了一个中轴机构，这样在重块下落的过程中，会首先拉动齿轮2随其转动，再由齿轮传递到齿轮1上，由于齿轮1与整个后轴固定，所以可以带动后轮转动。由于存在多级齿轮的传递，所以可以行进更多的距离。而后轮所受到的摩擦力会随着多级齿轮而放大，这样可以保证小车行进的足够慢，这样也保证了小车的稳定性。
2.4、转向轮与驱动轮的链接
图 8
我们是通过摆杆2的前后移动来协调驱动轮和转向轮的一致性，由于齿轮3上的偏心装置我们带动摆杆2在1 中的前后运动，我们把动力从驱动轮传到前方的方向轮，使它有周期的偏转某个角度，来达到周而复始的波浪形运动。
2.5、主要尺寸设计
初拟定驱动轮外径D1=230mm
两齿轮外径分别为D2=20mm D3=60mm
导向轮半径D4=50mm
在中轴线上我们要求小车每前进2000mm为一个周期，也就是控制转向装置的机构只能旋转一周，因为运动轨迹是歪曲的，所以我们确立了小车轮子直径为230mm（具体结果见后面）。
2.7、能量计算
1）力分析：
小车质量P0 ，重力P0 g=地面支反力N0
小车驱动力矩M=等效力偶F0×D/ 2
（小车驱动力）F0=2M/D
M由G获取
例如：M= G×Φ/ 2= F0×D/ 2（暂不计效率）
此时 F0= G×Φ/D
力约束（克服运行阻力的最小值和不打滑的最大值）
克服运行阻力（车体运行阻力包括惯性阻力和静阻力）
惯性阻力（N）=P0× a (小车启动加速度)
静阻力一般包括基本阻力、弯道阻力、坡道阻力、气流阻力等
基本阻力(N)=P0 g w 式中：g 重力加速度；w 运行阻力系数，实验得出经验数据，约
0.01。
F0＞ P0 (a+ g w )
地面对小车摩擦阻力Ff ，
F f = P0 g × f（摩擦系数）
不打滑条件 F0＜ Ff = P0 g × f
2）做功分析：
设：S为小车行走距离，mm，η为小车总效率，
F0 × S =G×500mm×η
则： S =G× 500mm×η / F0
前面防滑计算得出：F0＜ Ff = P0 g × f
可见：
为了增大小车行走距离，
为了避免能量损失不打滑，
在保证能够驱动小车行走的前提下，F0越小越好。
F0= G×Φ/D
2.8、材料选择
初步选定铝合金来制作整个车身及各种连接装置，轮子的材料为轻质塑料，具体材料由实验得出。
2.9、工艺分析
加工部件加工工序
车轴车工
后轮数铣，钻孔
偏心装置数铣，钻孔，攻丝
前轮钳工，攻丝
车身数铣，钳工，钻孔，攻丝
皮带轮数铣，压花
2.10、成本分析
后轮：3mm铝板 20元
驱动轴： 10元
轴承： 50元
齿轮： 100元
前轮： 10元
龙门架： 20元
其他部件： 70元
铝板：5mm铝板 12元
合计 300元
三、实际测试结果分析及改进方案
3.1、比赛轨迹分析
根据无碳小车转向机构的设计（如图），受
约束只能前后滑动的传动杆将齿轮的匀速转动
转化为自身正弦周期运动，此运动又通过图示机
构转化为前轮正弦周期的左右摆动。
小车的转向幅度是与前轮摆动的大小成正比
的，设前
轮摆动
方向的函数为-sinwt,则小车的转向轨迹为∫
-sinwtdt=coswt,是余弦函数，且与前轮的左右转向
相差了π/4个周期。
若前轮的摆动方向如下图，
图1
则此时小车前进的轨迹为
图2
下面分析比赛时无碳小车摆放的最佳初始状态:
图2所示为行进时的最佳轨迹。由图看出，在初始状态，小车并不是正对第一个杆，而是横向和第一个杆有一定距离。前轮也不是正对着前方，而是像图1一样转到向右方的最大
偏角点。
初始状态距离中心线的距离应该根据实际情况确定。这辆小车宽度为230mm，所以距离至少为115mm，此外还要考虑由于制造精度的问题小车在行进过程中会逐渐偏离理论轨迹。因此我们还定了70mm的余量，最终小车初始状态离中心线暂定为190mm，在这种情况下，小车经过一个周期（过两个杆），后轮前进的距离应为余弦曲线的弦长（建模后测得为216mm）。定好小车轨迹后，可以据此设计小车周期和其它尺寸。
3.2 驱动装置设计
小车的驱动力为1kg的重物，为了保证小车行进中能保持稳定状态，既要能轻松启动又不能速度太快，驱动装置的尺寸设计很重要。在行进过程中，小车的主要阻力为前轮与地面的摩擦已经各轴承内部的损失。最终小车的质量约为1.2kg,前轮承重约为0.5kg,按滚动摩擦系数0.04，所受阻力为0.2N,再考虑各种机械损失，前进中小车受阻力大约为0.3N。重物提供的拉力为10N,所以拉力阻力比约为33:1，可以先通过20:60的齿轮将拉力减小3倍，再通过20:230的小齿轮与后轮将拉力减小11倍。这样重物提供的拉力可以正好保证小车匀速运动。（由于很多数据都是估算，需要在小车做好后，通过实践确定最佳的驱动装置尺寸）
3.3 比赛状况
在全国大学生工程能力竞赛中，我们设计的小车参加了比赛。最终我们成功绕杆13个，取得了三等奖。比赛中最强的队伍绕杆20多个，前进近30米。从中我们也看到了很大的差距，通过对其他队伍的观察和几天的学习，我们看到了我们的小车在设计和制造方面都有许多的不足，现分析如下：
根据我们的尺寸设计，我们可以得到理论上行的最远的距离为17.25米，但在实际测试过程中我们只能跑出12米左右的成绩。附：理论行进距离：第一个齿轮的放大比×第二个齿轮的放大比，即【（60÷20）×（230÷20）=17.25】
3.4 原因分析及改进方案：
原因分析：
1. 小车质量太重，由于我们这辆小车采用了大量的铝合金，所以导致了小车的整体质量还是偏重的，由于摩擦力是与压力成正比的，这也必然导致我们的摩擦力会很大，所以一旦要启动这样的车子需要更大的力，也导致理论距离缩短了。
2. 小车的行进路线过于弯曲，小车由于要行进更多的路程损失了较大部分的能量，所以我们要选择一条更好的线路来完成比赛。
3. 小车重心不稳，且不在中轴线上，在左右移动的过程中会产生较大的转矩，从而产生了很大的摩擦力。
改进方案：
1. 减轻小车质量，在保证小车运动稳定的前提下保证小车运动稳定的前提下尽一切力量减小车保证小车运动稳定的前提下减小车身质量，在5J前提下理论上可以行驶更远的距离，同时速度方面身质量也有相应的提高。减轻质量应该至少从两个方面入手：1）对于不需要的结构尽量不要，比如小车地盘我们不需要一个完整的小车地盘，甚至可以只用几根梁组合而成，这样在结构上对质量有所减轻。小车的龙门架我们也是用实心的钢材做成的，占了小车整体重量很大的比例，其实对这一部分对强度要求不高，我们可以选择空心的管材。2）选材上，在满足刚度要求的前提下，选择密度更小的材料来制作，也能减轻车身质量。
2. 对车身结构的调整，主要是车身长宽量化方面，以保证小车在前保证小车在前进的时候轨迹更加平滑。这样做的意义在于：1）我们可以从示意进的时候轨迹更加平滑图中看出如果调整路径后更平缓，通过想同数量障碍所行路程就更短，小车就能跑得更远。2）小车转弯的角度更小，确保了小车的平稳性。实现方式：对小车运行轨迹、车身的长度、宽度量化，通过人工计算和电脑计算确定出最佳的长宽和运行轨迹。
3. 重心调制重心调制。通过在设计时候对重心的调制使小车运行平稳，转弯的时候转矩更小。该过程仍然采用量化。在实际操作中，通过调节附加重物，使小车的重心达到调节。
智能循迹小车 【摘要】 本课题是基于低功耗单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以单片机为系统控制处器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 一、实验目的 这次设计智能小车的目的是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去，怎样能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 根据老师给的控制要求，和自己的发挥扩充能力，独立的，大胆的去实践，开拓创新，能够将自己的想法体现到实际电路当中去。 二、设计方案 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 三、各芯片说明 W981216BH-6 一种髙速度同步动态随机存取存储器(SDRAM),具有1M 字(words) *4 层(banks)*16 位(bits)的存储结构组织.传输数据带宽最高达166M 字/秒(-6)。
对SDRAM是否访问是突发导向。在一个页面连续的内存位置可在一个1, 2, 4, 8或整页突发访问时长和行选择组由活动命令。列地址自动生成的SDRAM 的内部计数器在突发运作。随机栏也可以通过阅读在每个时钟周期提供其地址。该多组特性使交织在内部银行隐藏预充电时间。通过让一个可编程的模式寄存器，该系统可以改变突发长度，延时周期，交错或连续突发最大限度地发挥其性能。 W981216BH是在理想的主内存高性能应用。 特征： 1、.3V±0.3V电源 2、截至143 MHz时钟频率 3、2,097,152字×4层×16 位组织 4、自动刷新和自刷新 5、CAS 延时：2和3 6、突发长度：1, 2, 4, 8,和整页 7、突发读，写单人模式 8、自动预充电和预充电控制 9、4K刷新周期/ 64 ms TE28F160C3BD70（快闪记忆体）
简单电子系统设计报告 ---------智能循迹小车 学号201009130102 年级10 学院理学院 专业电子信息科学与技术姓名马洪岳 指导教师刘怀强
摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位。 本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心，以实验室给定的车架为车体，两直流机为主驱动，附加相应的电源电路下载电路，显示电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外传感器，通过检测高低电平将信号送给单片机，由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的动作。 关键词：STC89C51单片机；L298N；红外传感器；寻迹 一、设计目的 通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在控制系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 二、设计要求 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制，绕跑到行驶一周。 三、软硬件设计 硬件电路的设计 1、最小系统： 小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下： （1）、电源电路：给单片机提供5V电源。 （2）、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。
图1 单片机最小系统原理图 2、电源电路设计： 模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用5V电源。考虑到电源为电池组，额定电压为4.5V，实际充满电后电压则为4-4.5V，所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。 3、传感器电路： 光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。
宁波大学 创新性开放实验报告题目基于光电传感器的自动寻迹小车 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 目录 光电感应智能车............................................................................................. 错误！未定义书签。
一、硬件系统…………………………………………………………………………………错误！未定义书签。 （一)硬件框图 (3) 1、电源模块 (4) 2、寻迹模块 (4) 3、驱动模块 (5) 4、测速模块 (6) 二、软件系统 (7) （一）主程序流程图 (7) 1、电机驱动 (8) 2、舵机驱动 (10) 参考文献 (13)
光电感应自动寻迹智能车 【摘要】如果把自动寻迹小车成比例的扩大数倍，就成为真正有意义上的智能车，可以运用于军事、民用领域，对未来汽车行业的发展有一定的借鉴意义。通过光电传感器来寻找轨迹，以所编写的程序为软件支持，通过单片机计算生成相应的控制参数，驱动电机来使小车按照轨迹运动。其中小车在直线行驶过程控制参数保持不变，匀速行驶，而在小车要转弯之前则要先减速以防止小车过弯时冲出赛道，弯道过去之后在加速行驶以减少行驶时间。 【关键词】红外传感器；PID控制；自动寻迹 一、硬件系统 （一）智能小车的整体结构图 智能车通过单片机来接受和发出参数状态信号，电源模块是给智能车各个模块提供电压以使模块可以正常运作，寻迹模块则是包含着参数输送给单片机的作用，驱动模块是小车动起来的根源，测速模块是为了控制车速以使智能车平稳的沿着车道运行。
课程报告 课程名称：嵌入式系统与应用项目名称：自动循迹小车院系：理学院 专业：自动化1401 学号：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 姓名：xxxxxxxx 指导导师：xxxxxxxx 2017年05月23日 西京学院理学院制
摘要 本次课程设计主要完成基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计。此智能小车系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度进行控制，循迹模块进行黑白检测，其他外围扩展电路实现系统整体功能。实现了智能小车能够自动跟踪地面上的黑色轨迹的任务。 关键字：STM32；红外探测；PWM；电机控制
Abstract This course design mainly completes the system design of intelligent car control system based on STM32F103 microprocessor. The composition of this intelligent car system mainly includes STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit. This test uses STM32F103 microprocessor as the core chip, the use of PWM technology to control the speed, tracking module for black and white detection, other peripheral expansion circuit to achieve the overall function of the system. To achieve the smart car can automatically track the black track on the ground task. Keywords：STM32；infrared detection；PWM；motor control
题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限
x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..
南京工程学院 工程基础实验与训练中心 本科课程设计说明书（论文）题目：自动循迹小车 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起迄日期：2012.6.11～2012.7.6 设计地点：工程中心B208
目录 摘要： (4) Abstract (5) 一、系统方案 (6) 1、课设要求： (6) 1.1、完成基本设计功能： (6) 1.2、发挥部分 (6) 2、总体设计 (6) 3、模块方案比较与论证 (7) 3.1、电源模块： (7) 3.2、电机驱动模块: (7) 3.3、传感器模块： (9) 3.4、显示模块: (10) 3.5、测速模块 (12) 二、循迹小车硬件设计 (13) 1、机械设计 (13) 2、小车各模块分布 (13) 3、小车传感器位置排布 (13) 三、循迹小车软件设计 (14) 1、循迹小车主函数流程图 (14) 2、计算路程模块流程图 (14) 3、循迹模块流程图 (16)
四、程序 (18) 五、开发总结与心得 (18) 1、总体方案论证和确立 (18) 2、各分立模块的制作调试 (18) 3、总车的装配调试 (19) 4、总结与展望 (19) 六、参考文献 (19)
课程设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 硬件设计：自动循迹小车控制器采用STC89C52单片机，采用LCD1602液晶显示屏显示当前小车速度和里程等数据；电机正反转采用L298N集成电路模块来驱动，也可以直接采用三极管组成桥式驱动电路来控制。里程检测传感器采用霍尔传感器或光电发射接收对管。跑道标志线采用光电发射接收对管检测并使用软件整形消抖措施，电源采用4节7号充电电池供电（在条件允许情况下单片机与电机可使用独立稳压电源供电）。 软件设计：主程序主要任务一方面扫描光电发射接收对管检测到的信号，然后判断小车转向；另一方面主程序还需要完成速度里程显示任务。采用外部中断0来实现小车速度检测，通过光电接收对管或霍尔传感器检测小车转速，小车每转动一周将会使传感器发出一中断申请信号；采用外部中断1来实现金属块检测，传感器选用接近开关，检测到金属后，接近开关将申请中断。 关键词：单片机液晶显示桥式驱动电路主程序
基于STC89C52单片机红外智能循迹小车 实验报告册 学院：电气工程学院 协会：电子科技协会 班级：电气1206 班 姓名：蔡申申 学号：201223910625 联系方式：151 **** ****
摘要 本报告论述了自己参加第八届河南工业大学科技创新大赛——基于STC89C52RC单片机红外智能循迹小车的方案论证、制作过程、调试过程。设计采用STC89C52RC单片机为核心控制器件，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，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制减速电机转动实现转向。实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单、制作成本低，运行平稳、可靠性好。 关键词：STC89C52单片机、反射式光电对管、PWM调速 减速电机
目录 摘要 (2) 1 绪论 (4) 1.1 智能循迹小车概述 (4) 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 (4) 1.1.2 智能循迹分类 (4) 1.1.3 智能循迹小车的应用 (5) 2 智能循迹小车总体设计方案 (5) 2.1 整体设计方案 (5) 2.1.1 系统设计步骤 (5) 2.1.2 系统基本组成 (5) 2.2 整体控制方案确定 (6) 3 系统的硬件设计 (6) 3.1 单片机电路的设计 (6) 3.1.1 单片机的功能特性描述 (6) 3.1.2 晶振电路 (7) 3.1.3 复位电路 (7) 3.2 光电传感器模块 (8) 3.2.1 传感器分布 (8) 3.3 电机驱动电路 (9) 3.3.1 L298N引脚结构 (9) 3.3.2 电机驱动原理 (9) 4 系统的软件设计 (10) 4.1 软件设计的流程 (10) 4.2 本系统的编译器 (10) 5 系统的总体调试 (11) 5.1 硬件的测试 (11) 5.2 系统的软件调试 (11) 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (12) 附录A 原理图与模块电路图 (12) 附录B 程序代码 (13) 附录C 硬件实物图 (15)
※※※※※※※※※ 级学生※※2015※※课程设计材料※※※※※※※※※※※ 课程设计报告书 课题名称智能小车蓝牙操控和循迹的实现 名姓 学号 院学 专业 指导教师 2019年2月15日 设计目的1 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 2功能要求
智能小车作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等用途；并且能实现显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障等功能，可程控行驶速度、准确定位停车，远程传输图像、按键控制加速，减速，刹停，左转和右转、实时显示运行状态等功能。 3 总体设计方案 在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用AT89C51单 片机。以AT89C51为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的状态。加 装光电、红外线、超声波传感器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，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控制，如图1所示。简易智能电动车采用AT89C51单 片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位初始化，当到达规定的起始黑线，由小车底部的红外光电传感器检测到第一条黑线后，通过单片机控制小车[2]。在白纸所做轨迹道路中，小车通过超声波传感器正前开始记数、显示、调速方检测和光电传感器左右侧检测，由单片机控制实现系统的自动避障功能。在电动车进驶过程中，采用双极式H型PWM脉宽调制技术，以控制小车调速；并采用 动态共阴显示行驶时间和里程。小车通过光电传感装置实现驶向光源并通过循迹保持小车在白纸范围内行驶。当小车到达终点第二次检测到黑线时，单片机控制小车停车。 总体设计框架图图1 4 硬件电路选取与设计
综合电子设计与实践 课程实验报告 课题名称：循迹小车的制作 班级：XXXXXX 实验者:XXXXXX 实验时间：XXXXX
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发出指令尽心相应的调整。小车速度由单片机输出的PWM波控制。控制电动小车的速度及转向，从而实现自动循迹的功能。 关键词：智能小车STC89C52单片机L298N 红外光对管 一．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（A VG—auto-guide vehicle）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。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，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反射式传感器来充当。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和速度。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
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。
智能循迹小车设计与制作 课程设计报告 系别： 专业： 班级： 成员： 指导老师： 时间：二〇一一年6月30日
一、设计目的： 1、学会智能电子产品的功能设计与任务分析，能进行小型电子产品方案设计； 2、掌握基于51单片机、FPGA模数混合硬件系统设计和程序设计； 3、熟悉电子信息类企业项目完整的运作过程及管理规范，培养团队协作能力、沟通能力、创新能力和组织能力。 二、智能循迹小车任务分析 这是一种基于STC89C51单片机的小车寻迹系统。该系统采用两组高灵敏度的光电对管，对路面黑色(白色)轨迹进行检测，并利用单片机产生PWM波，控制小车速度。测试结果表明，该系统能够平稳跟踪给定的路径。 整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行 三、智能循迹小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。利用了简单、应用比较普遍的检测方法—发光二极管+光敏电阻。 发光二极管+光敏电阻，即利用光线在不同颜色的物理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白光，当白光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
四、智能循迹小车总体方案 整个电路系统分为检测、控制、显示、驱动四个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，然后显示小车的运行状态，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 五、智能循迹小车各模块方案 1、循迹模块设计 方案1： 用红外发射管：接收管自己制作光电对管循迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射出的光线则测出黑线继而输出高电平。这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响，因此我们放弃了这个方案。 方案2： 发光二极管+光敏电阻组成光敏探测器，光敏电阻的阻值可以根跟随周围 环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射
时间：周三上午 组号：5 创新性实验报告 题目寻迹小车 学院电子信息学院 专业xxx 班级xxx 学号xxx 学生姓名xxx 指导教师xxx 完成日期2014年5月
目录 1 摘要 (3) 2 引言 (3) 3系统总体设计 (3) 4硬件电路设计 (5) 5 制作与调试 (6) 5.1 硬件电路的布线与焊接 (6) 第一步：电路部分基本焊接 (6) 第二步：机械组装 (6) 第三步：安装光电回路 (7) 5.2 调试 (7) 整车调试： (7) 6 结论及建议 (7) 7 附录 (8)
1 摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进。LM393随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向上，整个过程是一 个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。 关键词：红外反射式传感器，自寻迹小车，闭环控制 2 引言 随着素质教育的越来越被重视，很多学校都把制作智能小车作为首选课题，智能小车生动有趣还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成循迹小车、救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。 我们制作的是一款由数字电路来控制的智能循迹小车，在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。 3 系统总体设计 本系统的整体框图如图1所示。它包括传感器电路、电压比较电路、电 机驱动电路、电源电路。
目录 1.第一章绪论 1.1循迹小车的发展现状 1.2 选题意义 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 1.3.2设计思路 2.第二章硬件部分简介 2.1 具体方案论证与设计 2.2 主控芯片的简介 2.2.1 光电反射式传感器（ST178） 2.2.2低功率低失调双比较器LM393 3.第三章光电循迹小车的原理 3.1原理 3.2 传感器电路 3.2.1红外反射式光电传感器原理 3.2.2黑线检测电路
3.3核心控制电路 3.3.1模数转换电路（比较器电路） 3.3.2数字逻辑电路 3.4驱动电路 3.5 拓展功能“防撞” 3.6PCB制板 3.7作品展示 3.8原件清单 4.第四章结论 5.参考文献 6.课程设计心得
绪论 1.1循迹小车发展现状与趋势 智能汽车作为一种智能化的交通工具，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。寻迹小车可以看作是缩小化的智能汽车，它实现的基本功能是沿着指定轨道自动寻迹行驶。就目前智能小车发展趋势而言：相比价格昂贵、体积大、数据处理复杂
的传感器CCD反射式光电传感器以其价格适中、体积小、数据处理方便等更具有发展优势。 1.2 选题意义 汽车电子迅猛发展，智能车产生和不断探索并服务于人类的趋势将不可阻挡。智能车的研究将会给汽车这个产生了一百多年的交通工具带来巨大的科技变革。人们在行驶汽车时，不再只在乎它的速度和效率，更多是注重驾驶时的安全性，舒适性，环保节能性和智能性等。各国科学家和汽车工作人员以及汽车爱好者都在致力于智能车的研究，研究的成果有很多都已应用于人们的日常生活生产之中，例如在2005年1月美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星探测器实质上都是装备先进的智能车辆。因此，研究智能车的实际意义和取得的价值都非常重大。本课题利用传感器识别路径，将赛道信息进行识别处理，利用主控芯片控制小车的行进进而完成循迹。 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 要求：设计并制作一个简易光电智能循迹电动车，其行驶路线示意图如图1-1：（其中粗黑些为光电寻迹线）要求智能循迹小车从起点出发，沿粗黑色引导线到达终点后立即停车但行驶全程行驶时间不能大于90s。
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
单片机课程设计 题目: 智能小车设计 专业: 计算机科学与技术 班级: 14级2班 姓名学号组长 成员 成员 成员 成员 2016 年 12 月 23 日
打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限 -:没有相对应的权限 w:写权限 x:可执行权限 修改权限:
chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd .. 返回加家目录的三种方式 (1).cd
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） 课程名称：单片机课程设计 设计题目：智能循迹小车 院系：测控技术与仪器系 班级：1001104 设计者：陈哲 学号：1100100534 指导教师：周庆东 设计时间：2013/9/2—2013/9/13 哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
开题报告 （一）立项背景 本次的课程设计的主要任务是设计一个能够通过红外对管识别黑线、通过PWM电路模块进行调速跟踪黑色条纹带以及通过LCD液晶模块进行脉冲、速度、PWM的占空比三个参数的显示的智能小车。控制板的设计以16位的MC9S128单片机为控制核心，MC9S12XS128是一款功能强大的16位微控制器，具有非常丰富的片上资源，如：10位精度的ADC，节省了片外AD；强大的定时器，方便对电机进行控制，可以进行浮点型运算。另外还有精密的比较器，大容量的RAM和ROM，可存储大容量的程序。驱动板则以L289N 驱动芯片为核心，应用红外对管和LCD液晶模块，成功的实现小车的循迹、测速、调速和显示功能这四大功能。课题完成了红外对管、单片机、控制板、驱动板选择，采购接口电路的设计和连接以传感器和电路的安装位置和方式的安排，并完成了整个硬件的安装工作。除此之外，还对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成了软件和硬件的融合，基本实现了智能小车要求实现的预期的功能。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以选择“基于单片机的智能小车循迹设计”一题作为尝试。 本次设计主要解决问题是如何实现所要求的四大功能，最后完成硬件实物的组装，并编制相关程序，使其实现功能的融合，做出具有预先要求功能的实物。 （二）课题目的 在我们基本掌握了51单片机的基本使用方法的基础之上，本学期开学初，单片机课程设计给了我们更大的挑战，课题的目的有以下几点。 （1）进一步熟练其他更加高级的单片机的使用方法、提高程序的编写能力 （2）掌握单片机系统外扩器件的连接与使用 （3）学会选择合适的传感器来完成任务 （4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法 （三）设计思路
精心整理 智能循迹小车 【摘要】 本课题是基于低功耗单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以单片机为系统控制处器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 一、实验目的 ????这次设计智能小车的目的是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去，怎样能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 根据老师给的控制要求，和自己的发挥扩充能力，独立的，大胆的去实践，开拓创新，能够将自己的想法体现到实际电路当中去。 二、设计方案 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。三、各芯片说明 W981216BH-6 一种髙速度同步动态随机存取存储器(SDRAM),具有1M字(words)*4层(banks)*16位(bits)的存储结构组织.传输数据带宽最高达166M字/秒(-6)。 对SDRAM是否访问是突发导向。在一个页面连续的内存位置可在一个1,2,4,8或整页突发访问时长和行选择组由活动命令。列地址自动生成的SDRAM的内部计数器在突发运作。随机栏也可以通过阅读在每个时钟周期提供其地址。该多组特性使交织在内部银行隐藏预充电时间。通过让一个可编程的模式寄存器，该系统可以改变突发长度，延时周期，交错或连续突发最大限度地发挥其性能。W981216BH是在理想的主内存高性能应用。 特征： 1、.3V±0.3V电源
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。
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