林锋教你一步一步玩机器人（arduino）系列
------制作篇 （4轮小车）
----- 张林锋/文
2012-5-31
目录
1 前言 (3)
2 硬件组装 (4)
2.1电机部件的安装 (5)
2.2 驱动板安装 (8)
2.3 舵机云台安装 (9)
2.4 超声波模块安装 (13)
2.5 主板安装 (13)
2.6 红外巡线安装 (14)
2.7 整车图 (15)
3 硬件接线以及定义 (15)
3.1 各部件定义 (15)
3.2 红外遥控按键 (16)
4 程序调试 (17)
4.1 分部调试 (17)
4.2 整车调试 (17)
4.3 简单自走程序 (17)
说明
写这系列文章主要目的是和读者一同分享下自己的学习过程，也希望能给读者带来一些帮助，文章部分内容剪裁网络文章，部分自己撰写。文章内容用于爱好者之间学习，不得用于商业目的。当然笔者才疏学浅，所书内容难免有缺点和漏洞，还请读者多多海涵，希望能和广大电子爱好者交流心得。
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1 前言
前面入门组件上篇基本介绍全部含盖了小车的所有配件，各个组件都会用了之后，整个小车也就不在话下了，剩下的就调试程序了。入门组件上篇的调试也遇到了一些小问题，整体还算顺利。（感谢群里Chen,和寒语热心帮助。）下面来张猛图，呵呵
我的安装和科易的安装教程有点点不同基本差不多，电池放到下面一层，我的2560也对不上相应的安装孔，（所以要准备手电钻，配3个大的钻花。）后面我加个洞洞板，焊了一组12864的液晶排针，一个DS12CR887时钟模块，18B20温度传感器，行走LED。
超市买的电池非常坑爹，6个1.5V，我就部件调试用了会（累计时间不超过30分钟），等到我整车调试时用表一打只有7V了。小车跑起来和蜗牛一样。
后来把我烂笔记本的拆机货，18650锂电池来出来用，正好还剩3个，每个2200mAh，电压4V，串起来正好12V，（电机驱动电压范围：5~36V）。
（还配有18650充电器）
（包扎一下，呵呵）
2 硬件组装
硬件安装部分可以参考科易自带的安装指南。
2.1电机部件的安装
2.2 驱动板安装
在小车的第一层，有4个对应的孔。上好螺杆就OK了。
2.3 舵机云台安装
（右上角那个东东目前用不上）
（也可以用502将云台和舵机的缝隙处粘一下，不然云台和舵机结合部是很紧密，转起来会抖动。）
2.4 超声波模块安装
（用2跟扎带绑在云台上就OK了）
这里要注意的是：舵机和云台安装方向，写一段程序（见组件入门篇）定义舵机0°，90°，180°，将云台固好后，舵机旋转0°对应右边，90°对应正前方，180°对应左边。
2.5 主板安装
2.6 红外巡线安装
2.7 整车图
3 硬件接线以及定义3.1 各部件定义
-----------------------------------
4个直流电机：
右ENA 2 (PWM)
IN1 14（前进）
IN2 15（后退）
左ENB 3(PWM)
IN3 16（前进）
IN4 17（后退）
-----------------------------------
前端舵机
4（PWM）
-----------------------------------
超声波
Echo 18(RX 接收)
Trig 19(TX 发送)
-----------------------------------
巡线模块
右22
中23
左24
----------------------------------
前进指示灯41
后退指示灯42
左转指示灯43
右转指示灯44
停止指示灯45
蜂鸣器40
3.2 红外遥控按键
这里我用到的是自己MP4的遥控器，如何获取按键地址见-入门组件篇上。
1FE48B7
1FE7887
1FE807F
1FEC03F
1FEA05F
1FEE01F
1FE10EF
1FE906F
1FED827
4 程序调试
4.1 分部调试
建议将每个功能块都单独测试一下（具体各组件的介绍见组件入门篇），这里不过多描述
4.2 整车调试
各部件定义好后。建议首先调试遥控部分，也就是用遥控器控制前进，后退，左右转，停止的基本功能。然后再调试超声波，和巡线功能。（见4.3源程序）
4.3 简单自走程序
/******************************************
//4轮小车调试
//应用程序Arduino
//张林锋
//V1.0 2012-6-1
//ATMEGA 2560 16MHZ
******************************************
/#include
#include
//-----------所有引脚定义-------------------
const int hongwaiPin = 8; //红外遥控
int IN1=14; //右轮前进
int IN2=15; //右轮后退
int IN3=16; //左轮前进
int IN4=17; //左轮后退
int PWM_A=2; //右轮PWM
int PWM_B=3; //左轮PWM
int LED1=41; //前进指示灯
int LED2=42; //后退指示灯
int LED3=43; //左转指示灯
int LED4=44; //右转指示灯
int LED5=45; //停止指示灯
int BEEP1=40; //蜂鸣器
int LINE1=22; //右巡线模块
int LINE2=23; //中巡线模块
int LINE3=24; //左巡线模块
int RX1=18; //(RX 接收)对应Echo
int TX1=19; //(TX 发送)对应Trig
//----------------------------------------------
//------定义红外按键编码16进制32位-------------
long qianjin=0x01FEA05F; //前进按钮
long houtui=0x01FED827; //后退按钮
long zuozhuan=0x01FEE01F; //左转按钮
long youzhuan=0x01FE906F; //右转按钮
long tingzhi=0x01FE10EF; //停止按钮
long servo0=0x01FE7887; //舵机0°旋转
long servo90=0x01FEC03F; //舵机90°旋转
long servo180=0x01FE807F; //舵机180°旋转
long zidongyunxing=0x01FE48B7; //自控切换按钮
IRrecv irrecv(hongwaiPin); //定义IRrecv类红外遥控类decode_results results; //红外解码结果放入results Servo myservo; //定义Servo 类舵机类
//------------------------------------------------
//------------------主程序初始化------------------
void setup()
{
myservo.attach(4); //定义舵机类引脚
irrecv.enableIRIn(); //启动红外解码
pinMode(IN1,OUTPUT); //
pinMode(IN2,OUTPUT); //
pinMode(IN3,OUTPUT); //
pinMode(IN4,OUTPUT); //
pinMode(LED1,OUTPUT); //
pinMode(LED2,OUTPUT); //
pinMode(LED3,OUTPUT); //
pinMode(LED4,OUTPUT); //
pinMode(LED5,OUTPUT); //
pinMode(BEEP1,OUTPUT); //
pinMode(RX1,INPUT); //
pinMode(TX1,OUTPUT); //
xiaochedianjichushih(10); //电机启动初始化，给控制引脚全部高电平}
//------------------------------------------------
//------------------舵机控制----------------------
void servocontrl(int a)
{
myservo.write(a);
}
//------------------------------------------------
//----------------电机启动初始化-----------------
void xiaochedianjichushih(int a)
{
digitalWrite(IN1,HIGH);
digitalWrite(IN3,HIGH);
digitalWrite(IN2,HIGH);
digitalWrite(IN4,HIGH);
delay(a*100);
}
//------------------------------------------------
//--------------------小车前进--------------------
void Qianjin(int a)
{
digitalWrite(LED1,HIGH);
digitalWrite(LED2,LOW);
digitalWrite(LED3,LOW);
digitalWrite(LED4,LOW);
digitalWrite(LED5,LOW);
analogWrite(PWM_A,255); analogWrite(PWM_B,255); digitalWrite(IN1,LOW);
digitalWrite(IN3,LOW);
digitalWrite(IN2,HIGH);
digitalWrite(IN4,HIGH);
delay(a*100);
}
//------------------------------------------------
//--------------------小车后退-------------------- void Houtui(int a)
{
digitalWrite(LED1,LOW);
digitalWrite(LED2,HIGH);
digitalWrite(LED3,LOW);
digitalWrite(LED4,LOW);
digitalWrite(LED5,LOW); analogWrite(PWM_A,255); analogWrite(PWM_B,255); digitalWrite(IN1,HIGH);
digitalWrite(IN3,HIGH);
digitalWrite(IN2,LOW);
digitalWrite(IN4,LOW);
delay(a*100);
}
//------------------------------------------------
//--------------------小车左转-------------------- void Zuozhuan(int a)
{
digitalWrite(LED1,LOW);
digitalWrite(LED2,LOW);
digitalWrite(LED3,HIGH);
digitalWrite(LED4,LOW);
digitalWrite(LED5,LOW); analogWrite(PWM_A,255); analogWrite(PWM_B,255); digitalWrite(IN1,LOW);
digitalWrite(IN3,HIGH);
digitalWrite(IN2,HIGH);
digitalWrite(IN4,LOW);
delay(a*100);
}
//------------------------------------------------
//--------------------小车右转--------------------
毕业设计 毕业设计题目：基于Arduino单片机的智能小车设计
毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期：
注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它
Aduino智能小车安装说明 产品概述： 该套件可以智能判断引导线并检测躲避障碍物，可实现自动导引和避障功能，AS-4WD寻线避障移动机器人使用Mini红外寻线传感器感知引导线，使用Mini红外避障传感器感知障碍物。 充电开关 步骤1：准备工作 ?将导线剪成要求长度，在其端部将导线的外皮剥除，镀锡。 ?将准备好的热缩管均匀的用斜口钳剪成6段 ?将充电接口和拨动开关焊接好接线，注意图中拨动开关的连接，一定要按照图示进行操作！（拨动开关具有单向导通特性）。 步骤2：连接充电接口和拨动开关 将两个部件连接到一起之前要把热缩管套到红色短导线上
用扎带将导线整理好，是其显得规整一些，然后用斜口钳把扎带多余的部分去掉，这样一个既能充电又能作为开关使用的充电开关就做好了 电源连接线图示
平台安装步骤 步骤1：平台侧板电机安装 两侧电机安装相同，注意安装前将电机接线用电烙铁焊接好，套上热缩管加热塑封。使用零件：平台侧板*2个、直流减速电机*4个、M3*25螺丝*8个、M3六角螺母*8个 步骤2：平台底板安装 使用零件：步骤1中安装好电机的侧板*2套、平台底板*1个、M3*6螺丝*4个
步骤3：双H桥电机驱动板安装 驱动板安装方向随意，注意同侧电机接线方向顺序，保证同侧电机转向是相同的。 使用零件：步骤2中的组合体、双H桥直流电机驱动板*1个、M3*10尼龙柱*4个、M3六角螺母*4个、M3*6螺丝*4个
步骤4：电池盒安装 电池盒可用双面胶固定，后轮电机接线需插入杜邦线帽，接入步进电机接口 使用零件：电池盒*1个或锂电池*1块 步骤5：4WD端板安装 使用零件：4WD端板*1个、步骤4中的组合体*1个、M3*6螺丝*4个、M3六角螺母*4个
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.
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
目录 1. 绪论 (5) 2. 方案设计与论证 (6) 2.1 主控系统 (6) 2.2寻迹模块 (7) 2.3 避障模块 (8) 2.4 机械系统 (10) 2.5 电源模块 (10) 3. 硬件设计 (12) 3.1总体设计 (12) 3.2驱动电路 (12) 3.3 PWM控制技术分析 (13) 3.4检测模块 (13) 4. 软件设计 (15) 4.1系统软件设计说明 (15) 4.2程序框图 (15) 结束语 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18) 附录程序清单 (19)
摘要 随着机器人技术的发展, 自主移动机器人以其活性和智能性等特点, 在人们的生产、生活中的应用来越广泛。自主移动机器人通过各种传感器系统感知外界环境和自身状态, 在复杂的已知或者未知环境中自主移动并完成相应的任务。而在多种探测手段中, 超声波传感器与光电寻迹系统由于具有成本低, 安装方便, 不容易受电磁、光线、被测对象颜色、烟雾等影响, 时间信息直观等特点, 对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力, 因此在移动机器人领域有着广泛的应用。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；超声波检测模块；光电寻迹
Abstract With the development of robotics, autonomous mobile robots play an important role in our manufacture and society for its characteristics: flexible and intelligent. Autonomous mobile robots sense the outside environment and their states with a variety of sensor systems’help. They walk in the complex and known or unknown environment to complete tasks. Moreover, among the methods of detection, ultrasonic wave sensors and photoelectric components are low cost, easy to installation, not susceptible to electromagnetic, light, objects’ color s and smoke, and easy to see time information. Therefore, they can be used in the darkness, dust, smoke, electromagnetic interference, toxic and other harsh environment. In other words, the components have a wide range of applications in the area of mobile robots. Keyword: Intelligent Car, STC89C52 Microcontroller, Ultrasonic Wave Component, Photoelectric Component
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。
Arduino智能避障小车避障程序 首先建立一个名为modulecar.ino的主程序。 // modulecar.ino，玩转智能小车主程序 #include
pinMode(ENA, OUTPUT); //依次设定各I/O属性 pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); pinMode(trigger, OUTPUT); pinMode(echo, INPUT); sensorStation.write(90); //舵机复位至90? delay(6000); //上电等待6s后进入主循环 } //主程序 void loop() { read_ahead = readDistance(); //调用readDistance()函数读出前方距离Serial.println("AHEAD:"); Serial.println(read_ahead); //串行监视器显示机器人前方距离 if (read_ahead < no_good) //如果前方距离小于警戒值 { fastStop(); //就令机器人紧急刹车 waTch(); //然后左右查看，分析得出最佳路线 goForward(); //*此处调用看似多余，但可以确保机器人高速运转下动作的连贯性 }
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。
毕业设计 毕业设计题目： 姓名学号： 所在系（部）： 专业及班级： 指导教师： 完成日期：
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论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学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
封面
作者：PanHongliang 仅供个人学习 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 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 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目标。视
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
科技创新与应用2014 年第 34 期科技新基于Arduino技术的智能小车设计 陈开军 （浙江技学院，浙江杭州310018） 摘要：文章研究基于Arduino技的智能小，分析了智能小构，从小的硬件到件行述，尤其小硬件部分行，包括源模、片机系、循迹模、机向模、后机模等。众多技好者个性化的智能小提供一个解决方案。 关键词：Arduino；智能小； 1 Arduino 及智能小车的基本概念 Arduino 源于意大利的一位教授的研究，它一个开源的单板机 控制器，向所有人开放其源代码、软硬件平台和开发环境，目前有大 量的学者使用这一平台进行研究。 我们所说的智能小车应该区别于普通的遥控汽车和玩具，它应 该具有环境的感知能力，通过各种传感器采集环境信息并做出相应 反应，能按要求自动行驶，不需要人工操纵和干预。 2 智能小车车体结构 设计智能小车首先应该确定小车的基本结构，其主要包括以下 几个部分：（1）循迹模块：指小车利用红外发射装置发射红外线后， 照射物体表面返回量的多少来测定小车的具体的位置，以进行循 1 改装完成的H路 迹。（2）舵机转向模块：指通过设置一定占空比的方波来控制舵机转 过的角度，舵机由于力矩大，响应速度快等优点，经常使用在自动小 车转向装置中。（3）电机驱动模块：指通过专用电路对电机进行驱 动，单片机给出控制信号控制电机正常运转。（4）单片机模块：这是 小车的控制中心，为设计方便，文章使用51单片机。（5）电源模块： 因设计需要，我们给小车单独供电，设置独立的电源模块，使之稳定 运行。 3 硬件设计 3.1 电源模块设计 小车电源是整个系统稳定工作的前提，所以因此电源设计合 理，小车电池电压要求在6-8V左右，在考虑电池损耗和稳压的情2机的信号示意 况下，我们采用低压差的稳压芯片。同时为防止大电流器件对单片 3.5 后轮电机驱动模块设计 机形成的干扰，大电流器件和单片机要分开供电。一般情况，单片机的驱动能力无法驱动电机，故必须外加驱动 3.2 单片机系统设计电路。最为常见的比如H桥电路，这种电路由4个三极管和一个电 单片机是小车的控制中心，设计一个小巧单片机系统是智能小机所组成。其基本原理是通过导通驱动电路对角线上的一对三极 车平稳运行重要保证，在设计单片机系统时需要合理考虑调试扩展管，形成基本回路使电机转动。电流在流经电机时，由于导通方式不的需要，原则上要把所有IO口引出，合理集成LED显示、蜂鸣器等同，可能会从左右不同的2个方向流过电机，以控制电机的向左转外围模块。同时考虑单片机的电源设计，以确保系统稳定供电。还是向右转。虽然这种电路可以方便的实现电机正反转，但在实际 3.3 循迹模块设计使用中，因电路设计不当，较容易烧坏三极管，故在设计电路时，我 在本设计中我们采用红外一体式发射接收器。小车循迹就是利们考虑用硬件电路控制三极管的开关，以避免导通错误。在原有基 用红外线照射在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，电路的基础上设计增加4个与门和2个非门。每一侧与门控制2 在小车行驶过程中首先由发射器不断地外界发射红外光，当红外光个三极管，非门用于区别同一侧的三极管。4个与门由同一个“使能”在遇到黑色表面时，由于黑色吸光，红外线遇到黑线将被大部分吸导通信号相连，2个非门通过提供一种方向输人。由于非门的使用，收，那么反射到接收管的红外光就较少，在电路上表现为电阻较大，则无论电流从哪个方向流入，在驱动电路的同侧都只会有一个三极当红外光照射到白色表面时会发生漫反射，反射到接受管的红外线管导通，以确保电流无论从哪个方向导入都将流经电机，而不会烧就比较多，在电路上表现为电阻较小，这样通过外接的电路检测电坏三极管。（见图1） 路电阻的大小就可以判断小车的行动状态。单片机就可以依据反射通过改进，电机的运转只需要用到一个使能信号和两个方向信回来的红外光多少确定黑线位置和小车行走路线，使智能小车在不号。其导通原理如图2所示，在使能信号为1的情况下，令DIR－R 需要人工干预的情况下自动行驶。信号为1，DIR－L信号为0，则左侧三极管Q1和右侧三极管Q4将导通， 3.4 舵舵机转向模块设计电流将从Q1流经电机，再从Q4流出；反之DIR－R信号变为0，DIR－L 舵机也叫做伺服电机，它可以通过程序连续控制其转角，故经信号变为1，那么左侧三极管Q2和右侧三极管Q3导通，电流则从右至常应用在智能小车中以实现转向要求。舵机是智能小车转向的控制左流过电机。 机构，舵机一般由舵盘、减速齿轮组、直流电机、位置反馈电位计、控 4 程序设计 制电路等几部分组成。它的工作原理是，由控制电路板通过控制 4.1 PWM 程序设计 信号控制电机转动，电机带动齿轮组，齿轮组减速，舵机转动。同时脉冲宽度调制简称PWM，它是通过对一系列脉冲的宽度进行调齿轮组将带动位置反馈电位计，电位计的变化将即时输出一个电压制，对模拟电路进行控制的一种技术，它在通信、测量等领域被广泛应信号，控制电路板根据获得的信号就可以决定电机的转动方向和速用。PWM使用高分辨率的计数器对具体的模拟信号进行编码，本质上，度，从而控制目标。另外舵机所需电压较大，单片机不能直接供应，它依旧是数字形式，理论上，只有有足够的带宽，任何模拟信号都能用因此要求舵机要和单片机分开供电，一般额定工作电压为6V。PWM 来编码。文章设计的 51 单片机的 PWM 的程序如图 3。 基金项目：1.浙江省高职高专院校专业带头人专业领军项目（LJ2013166）2.浙经院2012年重点课题 - 78 -
十个中文例程教会你轻松上手制作Arduino智能小车 Arduino简介 Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的arduino 板）和软件（arduino IDE)。适用于艺术家、设计师、爱好者和对于“互动”有兴趣的朋友们。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器对Arduino的编程是利用Arduino编程语言(基于Wiring)和Arduino开发环境(based on Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信(比如Flash, Processing, MaxMSP)来实现。 你可以自己自己动手制作，也可以购买成品套装;Arduino所使用到的软件都可以免费下载。硬件参考设计(CAD 文件)也是遵循availableopen-source协议, 你可以非常自由地根据你自己的要求去修改他们。 本文精选了Arduino教程、例程、设计案例，集结了国内外官方资料和资深工程师的经验，是学习AArduino的必备宝典。 小车、机器人篇 1、Arduino互动玩偶BOXZ 此设计制作在2013年Atmel AVR英雄视频大赛中荣获奖励，并且参与了2014的深圳制汇节。BOXZ，昵称盒仔，其创意始于2012年6月初。当时的想法是设计一款基于Arduino 的入门级机器人，可以和三五好友在有限的空间里进行踢足球等互动，而且要做到取材容易制作简单，在设计的上采用了模块化的接插结构，同时还要注重外观拥有个性。 2、基于Arduino的自平衡遥控小车 车模平衡控制也是通过负反馈来实现的。因为车模有两个轮子着地，车体只会在轮子滚动的方向上发生倾斜。控制轮子转动，抵消在一个维度上倾斜的趋势便可以保持车体平衡了。 3 当自家的遥控蓝牙小车坏掉的时候不是只能扔掉，作为创客不但要学会制造东西，更要学会修理东西，来看看这位创客是如何修理他的小车的吧！小车采用大电流MOSFET做的电机驱动驱动电机，用Atmega328单片机作为主控，读取航模遥控器（天六A 2.4G）的PWM 信号，然后电机驱动板，转向舵机直接接到航模遥控器的横滚通道控制转向，用天六的第5通道（开关通道）选择前进还是后退 4、基于Arduino的盒子遥控机器人 BOXZ，昵称盒仔。是一款开源的互动娱乐平台！我们将Arduino，亚克力板和纸模型创意的结合在一起，让大家可以快速搭建自己的遥控玩偶，开展互动体验，而它的组装就像搭乐高积木一样简单！而盒仔的外形和功能完全取决于您的创意。我们可以用它来搞足球比赛，角色扮演，赛车或对战，甚至拍MV！
智能避障小车系统设计 学科：新技术专题 班级：-------- 姓名：- - - 学号：17号 指导教师：---- 电气信息工程学院
一、系统设计概述 通过飞思卡尔智能车竞赛的学习和启发，本设计实现一款具有自动避障运行功能的智能小车，通过光电开关和超声波测距模块配合识别前方是否有障碍物，如果遇到障碍物则通过舵机改变行驶方向。直流电机驱动模块采用PID闭环控制，可以达到速度稳定、快速、准确的控制，使智能小车能够及时制动和恒速运行。 本设计报告针对传感器信号处理设计、电路设计、控制算法等方面进行重点阐述。 二、总体系统构想框图 本设计中智能避障小车的体系结构如上图。根据功能不同，避障小车的系统
结构大致包括传感器、控制、执行机构、人机接口和电源五大部分。 1.传感器部分 负责感知外部世界的环境信息和车模自身的状态信息，为小车完成路况判断和实现小车的运动控制提供所需的信息。传感器部分包括光电开关、超声波测距模块和编码器测速模块三个子模块。 2.控制部分 分析传感器数据，提取路况信息，运行控制算法，向执行机构发出动作信号，控制赛车朝无障碍方向行驶。控制部分主体是16位单片机MC9S12XS128。 3.执行机构 负责执行动作信号，实现车的前进、变速和转向。执行机构包括电机和舵机以及电机驱动模块。 4.人机接口 实现模式和参数选择、状态指示、实时监控以及数据存储等人机交互功能，包括拨码开关、LED 、蜂鸣器、无线等模块。 5.电源部分 负责向各部分提供合适的电源，包括电池和稳压模块 三、核心传感器模块 1、超声波测距模块 超声波模块采用目前比较常用的URM37超声波传感器 默认是232接口，可以调为TTL 接口,URM05大功率超声波 传感器测试距离能到10 米，算是目前来说测试距离比较远的一款。 功能应用：超声波测距模块通过超声波发收的时间差计算得前方 障碍物的距离，作为车体前方主要测距模块判断前方路况。 2、光电传感器 光电开关是传感器的一种，它把发射端和接收端 之间光的强光电开关弱变化转化为电流的变化以 达到探测的目的。它所使用的冷光源有红外光、 红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损 伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、 柔软体和烟雾等物质的状态和动作。具有体积小、 功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距 离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。 功能应用：由于光电开关相比没有超声波测距远，
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
上海大学2016 ～2017 学年秋季学期研究生课程考试 课程名称：微机接口技术与数字控制课程编号：09Z077005 论文题目: 基于STC89C52单片机自动避障循迹小车控制系统的设计 研究生姓名: 肖青峰、徐鹏、付高峰学号: 16721678 论文评语: 成绩: 任课教师: 沈林勇 评阅日期:
基于STC89C52单片机自动避障循迹小车 控制系统设计 肖青峰、徐鹏、付高峰 上海大学机电工程与自动化学院，上海200072 摘要：本设计是基于STC89C52单片机的自动循迹避障小车的控制系统设计。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：循迹避障小车； STC89C52单片机；红外对管；pwm调速
1设计目标和任务制定 随着社会水平提高与电子商务的快速发展，大型化集成化商品多元化的仓储集散中心应运而生。这些仓库通常面积巨大，（有的可达上万平方米，）并且物品种类繁多，仓储流量大，可是当前大多数仓储中心依旧采用传统的人工管理，工人管理工作繁琐且工作效率低下，综上所述，现代仓储业正面临着发展瓶颈，制约着仓储行业的进一步发展。如果有一种智能仓储，使得我们能够在实际的物流活动中提高仓储的效率，减少仓储的人力资源成本和仓库的直接成本，解决绝对人力不能满足大型物流中心运作的情况，那么我们的仓储行业又能向前迈进一个新阶。因此，基于上诉当前仓管配货工作的任务繁忙，减小仓管员工作量，提高仓储管理工作效率，我们决定制作一智能避障循迹小车，用于仓库不同货架间货物的自动配送。我们的小车能实现循迹移动，在不同工作点之间穿梭。借助我们的小车，仓管员只需轻松输入目标代码，就可以实现将货物自动送达目标货架或者将不同货架的货物收集到配送点。同时为了避免小车在行进过程中撞击到人员、货物或者货架等障碍物，我们的小车具有自动避障和自动停车功能。 2设计方案的拟定 2.1整体系统设计 该整个系统由控制模块、光电传感器检测模块、电源模块、电机及驱动模块等子模块组成。如框图所示：