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循迹、避障、寻光小车实验报告

循迹、避障、寻光小车实验报告
循迹、避障、寻光小车实验报告

简易智能小车

摘要:本系统基于自动控制原理,以MSP430为控制核心,用红外传感器、光敏三极管、霍尔传感器、接近开关之间相互配合,实现了小车的智能化,小车完成了自动寻迹、避障、寻光入库、计时、铁片检测、行程测量的功能。本系统采用液晶LCD12864显示数据,良好的人机交流界面,显示小车行程的时间、铁片中心线离起始线的距离和铁片的个数。整个系统控制灵活,反应灵敏。

关键词:MSP430 传感器 LCD12864

目录

一、方案论证与比较 (3)

1、题目任务要求及相关指标的分析 (3)

2、方案的比较与选择 (3)

(1)控制单元的选择 (3)

(2)直流电机驱动电路的选择 (3)

(3)轨迹探测模块选择 (3)

(4)金属片的探测 (3)

(5)路程测量方案的选择 (4)

(6)避障方案的选择 (4)

(7)小车寻光方案的选择 (4)

(8)电源的选择 (4)

(9)刹车机构功能方案比较 (5)

二、系统总体设计方案及实现方框图 (5)

1、系统总体设计方案 (5)

2、系统实现框图 (5)

三、理论分析与计算 (5)

1、铁片中心线距离的测量 (5)

2、小车行程时间的测量 (5)

四、主要功能电路设计 (6)

1、小车循迹模块 (6)

2、小车检测铁片模块 (6)

3、小车测距模块 (6)

4、小车避障模块 (6)

5、小车寻光模块 (6)

6、直流电机驱动模块 (7)

五、系统软件的设计 (8)

六、测试量数据与分析 (8)

1、测量数据 (8)

2、数据分析 (8)

参考文献 (8)

一、方案论证与比较

1.题目任务要求及相关指标的分析

题目要求小车按照规定的跑道行驶,同时检测在跑道下的铁片,在检测到最后一块铁片时小车会有连续的声光显示;后又可以准确的避开障碍,而且不与障碍物接触;最后,在光源的引导下,进入车库。智能小车有显示功能,可以显示检测到铁片的数量,金属片距起点的距离,行驶的总时间。整个行驶过程中的总时间不大于90秒,小车在行驶90秒后会自动停车。

2. 方案的比较与选择

(1)控制单元的选择

方案一:利用单片机与FPGA配合使用。基于FPGA I/O口数量多以及运算速度快的特点,对各种传感器得到的信号进行处理,将处理结果交予单片机,从而由单片机控制小车的行驶。

方案二:利用TI的单片机MSP430,该芯片集成了模拟电路、数字电路、微处理器,具有AD采样、比较器、产生PWM控制信号,掉电可以继续复位工作等功能。此外,MSP430有众多的I/O口,可以很好的实现对小车的控制。

由于FPGA太大,不宜装在小车上,并且FPGA不好供电。题目对小车的实时性要求不是很高,所以我们所需要的控制单元不必要具备很高的运算速度,故两种方案都可以很好的实现题目的要求。出于对成本和功耗的考虑,我们采用方案二。

(2)直流电机驱动电路的选择

方案一:采用H型桥式驱动电路。直流电机驱动使用最广泛的是H型桥式驱动电路,这种电机可以很方便的实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。但是使用时需要注意直通短路,这给电路带来了不稳定因素。

方案二:利用驱动专用芯片L298。L298是集成的桥式驱动电路,最大驱动电流可达到4A。该芯片使用时外围电路简单,控制方法十分方便。而且其驱动效果良好。

经过比较,一块L298可以驱动两个电机,大大简化了驱动电路,所以我们采用方案二。

(3)轨迹探测模块选择

方案一:采用红外对管检测。一般自然光线中红外线频段能量较弱,而且红外线波长较长,近距离衰减小,这样在一定程度上能避免外界光源干扰,可以更为可靠的探测近距离的黑线。

方案二:采用光敏电阻检测。光敏电阻对光强敏感,当光强时其电阻较小。黑线和白纸对光的反射能力不同,所以可以利用这一性质,判断黑线的位置。

在车下面,光强较弱,会在一定程度上影响光敏电阻的功能,并且还有钨丝灯对光敏电阻的影响,不同的地方光强不一样。另外,光敏电阻对光强有一定的反应时间,实时性不如红外对管,难以达到小车循迹的要求,所以我们选择方案一。

(4)金属片的探测

方案一:采用分立的霍尔元件。霍尔元件在接近金属时,由于其电磁效应,会产生脉冲信号。然而,它产生的脉冲信号不是十分稳定,不便于信号的处理。

方案二:采用工业用的集成金属检测元件——接近开关。当其接近金属片

时可以产生很稳定的脉冲信号。

当检测到金属的时候输出为低电平,没有检测到金属的时候为高电平。变化非常灵敏,接近开关完全能满足要求,最后我们采用方案二。

(5)路程测量方案的选择

方案一:采用红外发射—接收对管。在车轮涂有黑白两种颜色,红外发射—接收对管对准不同的颜色时会得到高低不同的脉冲电平,进而得到车轮所转圈数。电动车在行驶过程中车轮所转的圈数,再乘以车轮的周长便可得到小车行驶的路程。

方案二:采用霍尔传感器。霍尔传感器由霍尔开关、磁铁组成。其工作原理是将霍尔开关和磁铁分别安装在车架、车轮的适当位置。辆行驶时,在磁铁的作用下,霍尔开关产生开关信号,累计开关信号的总数,再乘上车轮的周长,便可计算出车辆行驶的距离。

方案三:采用接近开关。在车轮上安装铁片。当其接近金属片时可以产生很稳定的脉冲信号。当检测到金属的时候输出为低电平,没有检测到金属的时候为高电平。累计脉冲信号的总数,再乘上车轮的周长,便可计算出车辆行驶的距离。

考虑到安装传感器的部位在车轮处,此处较弱的光强会影响对管的工作,使得方案一在测量时会受到较大的影响。由于接近开关过大,不好装在车轮上,固方案三不可取。而霍尔传感器受到的影响这较小,故方案二可以实现较精确的测量。所以我们选择方案二。

(6)避障方案的选择

方案一:采用超声波探测。超声波频率高、波长短、定向性好、能量集中,适合于距离测量,且不易受光线干扰。利用超声探头,可以确定前方是否有障碍物以及障碍物和小车的距离,将数据送与430处理,可以确定小车避障的具体路线,但其电路比较复杂。

方案二:采用反射式红外探测。其测量的距离为15~20cm,完全可以满足要求。

方案二电路简单,程序也简单,所以我们采用方案二。

(7)小车寻光方案的选择

方案一:采用被动式红外探测器。被动式红外探测器内部有接收红外光的光敏三极管,可以接收障碍物等其他物体发射的红外光。这种检测方法利用日光灯发热产生的较强的红外光来检测光源,在能检测到和不能检测到光源的临界点,光敏三极管的射极输出电压有一个较大的跃变,便于后级处理。

方案二:采用光敏三极管。光敏三极管的阻值可以随着光强的变化而变化。因此,可以将其与一定值电阻串联分压,利用430内带有的AD转换功能,通过比较光敏三极管上电压大小,比较出哪边的光强较强。

方案三:采用光敏电阻,其方法和光敏三极管一样。

被动式红外探测器在变化的光源下输出的是一个跃变,故只有两种状态,不适合小车的寻光。然而,光敏三极管可以连续的变化,可以比较三个及三个以上方向的光强大小,更合适小车的寻光。于是我们选择方案二。

(8)电源的选择

方案一:采用单电源供电。此方案供电方式简单,电路很容易实现。但是直流电机需要很大的电流驱动,会造成电源电压的不稳定,且会产生毛刺,严重时可能会使430掉电。

方案二:采用双电源供电。给直流电机单独用一个电源供电。这样可以有

效的避免直流电机对其他电路的干扰。

综上述:我们采用方案二。

(9)刹车机构功能方案比较

方案一、自然减速式。当系统发出停止信号时停止给驱动电机供电,小车在无动力状态因阻力而自然变为静止。由于惯性,小车全速行驶时需1.8 秒后才能停止,因车轮滑行造成的误差较大。无法实现精确制动的目标。

方案二、反转式。当小车需要停车时给驱动电机以反转信号,利用轮胎与跑道的摩擦力抵消惯性效应。由于车速是渐减的,反向驱动信号长度也要渐减,否则小车可能反向行驶。使用此方案后全速刹车反应时间减少为0.5s。

经过反复测试和讨论,我们采用方案二。

二、系统总体设计方案及实现方框图

1、系统总体设计方案

本系统以MSP430为控制核心,对各个传感器所得到的数据进行处理。用红外对管检测黑线和白纸,接近开关检测铁片,红外避障,光敏三极管检测光源的方向,霍尔元件测量小车的行驶距离;再由MSP430控制小车的行驶方向、声光警报、LCD显示。当小车完成所有运动之后显示小车行程的时间、铁片中心线离起始线的距离和铁片的个数。

2、系统实现框图

图(1)系统总框图

三、理论分析与计算

1、铁片中心线距离的测量

我们在车轮上装了八个磁片,小车的行程即为小车轮子所转过的长度,通过霍尔传感器可以记得小车所转过的圈数N,再测得小车轮子周长L。当接近开关进入铁片的时候,测量出铁片一端距离起始线的距离X=L*N1/8,当接近开关出铁片的时候,测量出铁片另一端距离起始线的距离Y=L*N2/8。所以得到铁片中心线到起始线的距离为S=(X+Y)/2 。两次测量铁片测量的方法都是一样的。

2、小车行程时间的测量

在主程序之前加一个延时,小车调整好之后才开始起步,当电机启动的时候开启计时器,当寻光停止的时候关闭计时器,MSP430再将行程的时间送到液晶显示出来,这样得到的时间比较准确。

四、主要功能电路设计

1、小车循迹模块

我们采用红外对管是ST188为了

提高可以提高红外二极管的发射功

率,它与电源之间应串联一个小电

阻。晶体三极管导通时集电结和发

射结之间有一定的直流电阻,为了

使三极管导通时,输出的电压尽量

的小,应选择尽量大的集电极电阻。

输出的电压再经过LM311比较器,

当红外对管检测到黑线时,黑线将图(2)st188电路图

红外线的大部分吸收,红外二极管不导通,光敏三极管处于截止状态,输出口输出一个较高电压。当红外对管检测到白纸时,光敏三极管将导通,输出口将输出一个较低的电压。

2、小车检测铁片模块

接近开关属于集成金属检测元件。它的外部引出了

蓝、黑、棕三个颜色的线。其外部电路如图(3)所示。

当检测到金属时,输出端输出低电平。将输出接到430

的外部中断口,当检测到铁片时将产生中断,从而可实

现对铁片的探测和计数。

图(3)接近开关电路图3、小车测距模块

本系统采用霍尔传感器测距,在车轮和车轴上

分别安装八个磁铁和一片霍尔片,八个磁片对称放

置,通过计量输出脉冲数来测量行程。如图(4)

所示,由于霍尔开关的霍尔效应当其接近磁片时输

出低电平,在其没有检测到金属时输出高电平。由

于小车的钱轮是导向轮,转弯的时候会检测不到,

所以我们在安装霍尔传感器时将其装在后轮。

图(4)霍尔传感器电路图4、小车避障模块

我们采用的是用红外检测障碍物避障,在车头的最右边和车的右侧面分别装一个红外装置1和红外装置2(如图(2)),遇到障碍物时有电平变化。由于小车转弯不够灵活,当车前面的红外检测到有障碍物的时候,小车后退一段距离,再向左前进,然后向右转一角度,摆正车身,使小车向左移动一个车身,移动的距离不能太大,不能太小,太大会碰到障碍物2,并且不能触发右边的红外进行中断,太小的话,消耗的时间太多。当小车避过第一个障碍物,侧面的红外会检测到有障碍物,于是就开启寻光。由于钨丝灯发出的光线中含有红外光,对红外模块1影响太大了,所以我们采用了集成红外模块取代红外模块1,而钨丝灯对红外模块2没有多大的影响,所以红外模块2用分立元件。

5、小车寻光模块

利用MSP430内部自带的十二位的AD,转换光敏三极管上的分压,经过比较即可判断该方向上光强的大小。由于内部AD参考电压为2.5V,所以利用两个相

同的电阻串联分压得到2.5V,再用光敏三极管和一定值电阻分压。光敏三极管阻值较大,所以用作产生2.5V基准的电阻应当较小。如图(6)所示,三极管2和3所分得得电压进行比较,三极管1和4所分得得电压进行比较,从而来调整角度。小车主要是靠2和3进行控制方向,当车身角度过大的时候靠1和4控制方向。当2和3的数值都达到最大的时候就停止运动,从而精确入库。

图(6)

图(5)

6、直流电机驱动模块

利用MSP430的I/O口产生PWM控制信号,由于430的输出电流有限,不能驱动直流电机,所以需要对PWM控制信号进行功率放大。采用电机驱动专用芯片L298。430的四个控制口与L298四个输入口相连,L298的四个输出口分别控制小车的前轮电机和后轮电机,从而控制前进、后退、左转、右转、停止。

图(7)

五、系统软件的设计

图(8)程序流程图

六、测试量数据与分析

1、测量数据

表(1)测试结果

2、数据分析

本小车系统不是很稳定,原因主要是小车转弯不灵敏,循迹速度不能过快,还有钨丝灯发出的光线会对红外检测有一定的影响,使得小车蔽障时间较长,入库时有可能冲出黑线,这是需要改进的地方。

参考文献

[1] 黄根春 《全国大学生电子设计竞赛教程》 电子工业出版社

[2] 谢自美 《电子线路设计·实验·测试》 华中科技大学出版社 测量序号

1 2 3 金属片与起点距

(cm ) 1

45.0 46.6 46.6 2

133.0 134.6 134.6 声光显示 成功 成功 成功

循迹 成功 成功 成功

避障 成功 成功 成功

寻光 成功 成功 成功

时间显示 46s 52s 35s

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。

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

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。

开题报告(智能小车)

CHAHGZH0U 開TfRIE OF ENGINEERWG TECHNOLOGY 毕业设计(论文)开题报告 现状: 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,这几届的电子设计大赛 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。 我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 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,能自动的操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预订的道路进行。智 能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检 测受损评估、智能家居。 发展趋势: 智能循迹小车可广泛应用于军事侦察、勘探、矿产开采等不便于人员实地 堪察 的环境。稍加改造,可应用于军事反恐、警察维和等领域,从而达到最大 限度的避免人员伤亡,保存战斗实力的目的。因此,具有重要的军事和经济意 义。 随着汽车工业的,其与电子信息产业的融合速度也显着提高,汽车开始向 电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具 有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。智能小车是一个集环境感知、规划决 策,自动行驶等功能与异地的综合系统,它集中的运用了计算机、传感、信息、 通信、导航及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。 、基本信息 学生姓名 倪小玉 班级 电子0911 学号 2009238108 系名称 自动化技术系 专业 应用电子 毕业设计(论文)题目 智能循迹小车的设计 指导教师 李玮 二、开题意义 课题 的现状与 发展趋势

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

基于 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

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

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

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

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。

智能小车开题报告

华侨大学厦门工学院毕业设计(论文)开题报告 系:电气工程系专业班级:电气工程及其自动化4班

二、文献综述(国内外研究情况及其发展): 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: 第一阶段 20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS(Automated Guided Vehicle System)。 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。

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

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

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

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

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