智能车光电传感器和摄像头的选择

基于光电传感器的智能小车自动寻迹控制系统宁慧英【摘要】在智能车自动寻迹系统中,自动寻线、避障及速度控制是智能车自动寻迹控制的基本功能.用于检测路径引导线的光电传感器阵列采用发光二极管和光敏电阻制作,检测车速和障碍物的功能则采用反射式红外光电传感器FS-359F实现,采用单片机STC12C5A60S2作为控制器,通过PWM控制方式对驱动电机进行调速,并根据路面和车速信息进行转向控制.试验表明,采用上述光电传感器的智能小车寻迹控制系统实现了智能小车沿路径引导线自动避障行驶.系统体积小、成本低、性能稳定可靠.%In automatic rail guided system for Intelligent smallcar,automatic rail guidance,obstacle avoidance and car speed detection are three fundamental functions. The photoelectricity sensors array for path rail detection were made by optodiodes and optoresisters. The function of detecting speed and obstacle was realized by reflective optoelectric sensors FS0359F. The MCU STC12C5A60S2 were used as central control unit, which output PWM signals to adjust the speed of driving motors and control the moving direction of small car by road environment and car speed information. The experiments show that the automatic rail guided control system has realized automatic moving control with rail guidance and obstacle avoiding for the intelligent small car. It is a system of low cost,small size and stable fuction.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】3页(P108-110)【关键词】智能车;光电传感器;自动寻迹控制【作者】宁慧英【作者单位】沈阳职业技术学院电气工程系,辽宁沈阳110045【正文语种】中文【中图分类】TP273.5;TP290 引言智能车又称轮式移动机器人，能够按预设模式在特定环境中自动移动，无需人工干预，可应用于科学勘探、现代物流等方面。

飞思卡尔智能车光电资料概述飞思卡尔智能车（Smart car）系列是一款基于飞思卡尔公司的光电传感技术的自动驾驶小车。

光电传感技术是利用光电元件将感受到的光信号转化为电信号，并通过处理电信号得到有用的信息。

飞思卡尔智能车光电资料提供了有关自动驾驶小车的光电传感器的详细信息，包括工作原理、技术规格和应用案例等。

工作原理飞思卡尔智能车光电传感器是通过感受周围的光线来实现环境感知和障碍物检测的。

光电传感器通常由发射器和接收器两部分组成，发射器将红外线或其他光束发射出去，接收器则接收到从目标物体反射回来的光线。

通过测量发射光束和接收光束之间的差异，可以判断目标物体的位置、形状和距离等。

光电传感器可以分为两种类型：距离传感器和线路传感器。

距离传感器主要用于测量目标物体与车辆之间的距离，常用于自动驾驶小车的防碰撞系统。

线路传感器主要用于检测车辆行驶的路径，常用于自动驾驶小车的导航系统。

技术规格飞思卡尔智能车光电传感器具有以下技术规格：•工作电压：3.3V•工作电流：10mA•输出信号：数字信号•工作距离：10cm - 100cm•发射角度：60度•接收灵敏度：高于5000Lux应用案例飞思卡尔智能车光电传感器广泛应用于自动驾驶小车的各个方面，包括但不限于以下应用案例：防碰撞系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的前部，用于检测前方是否有障碍物。

当传感器检测到前方有障碍物时，会向控制系统发出警告信号，控制系统则会采取相应措施，如减速或避让，以防止碰撞事故的发生。

导航系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的底部，用于检测车辆行驶路径。

传感器将红外线发射到地面上的线路上，通过接收反射回来的光线来确定车辆的行驶方向和位置。

导航系统可以根据传感器的信号来控制车辆的行驶轨迹，以实现自动驾驶。

环境感知系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的四周，用于感知周围的环境。

传感器可以检测到周围物体的位置、形状和距离等信息，以帮助车辆做出相应的决策，如避让行人或停车等。

举例说明光电传感器的应用光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器，它广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、安防监控等领域。

下面将列举一些光电传感器的应用。

1. 自动门控制系统自动门控制系统是一种常见的应用光电传感器的场景。

在这种系统中，光电传感器被安装在门的两侧，用于检测门口是否有人或物体通过。

当有人或物体通过时，光电传感器会向控制器发送信号，控制器会控制门的开关。

2. 机器人视觉系统机器人视觉系统是一种利用光电传感器进行图像识别和处理的系统。

在这种系统中，光电传感器被用于捕捉机器人周围的图像，并将图像转换为电信号。

这些信号可以被机器人的控制器用于决策和执行任务。

3. 医疗设备光电传感器在医疗设备中的应用也非常广泛。

例如，在血糖仪中，光电传感器被用于检测血液中的葡萄糖水平。

在心率监测器中，光电传感器被用于检测心率。

4. 安防监控光电传感器在安防监控中的应用也非常广泛。

例如，在门禁系统中，光电传感器被用于检测门口是否有人或物体通过。

在摄像头中，光电传感器被用于捕捉图像。

5. 电子游戏光电传感器在电子游戏中的应用也非常广泛。

例如，在游戏手柄中，光电传感器被用于检测玩家的手指是否按下了按钮。

在游戏机中，光电传感器被用于检测玩家的动作。

6. 汽车制造光电传感器在汽车制造中的应用也非常广泛。

例如，在汽车生产线上，光电传感器被用于检测汽车的位置和方向。

在汽车安全系统中，光电传感器被用于检测汽车周围的障碍物。

7. 电子秤光电传感器在电子秤中的应用也非常广泛。

例如，在厨房电子秤中，光电传感器被用于检测食物的重量。

在工业电子秤中，光电传感器被用于检测货物的重量。

8. 电子琴光电传感器在电子琴中的应用也非常广泛。

例如，在电子琴键盘上，光电传感器被用于检测玩家的手指是否按下了键盘。

在电子琴音箱中，光电传感器被用于检测音量和音调。

9. 电子手表光电传感器在电子手表中的应用也非常广泛。

例如，在智能手表中，光电传感器被用于检测心率和步数。

寻迹智能车系统中光电传感器的应用摘要在寻迹智能车系统中,光电传感器的选用十分重要,特别是要求能够在高速运行条件下达到稳定状态的系统中,其重要性更为突出。

经过反复实验验证,在系统达到稳定的前提下,一般的光敏三极管,如国产3DU系列,对路面反射光信号的检测距离在15cm左右。

激光传感器对路面反射光信号的检测距离可以达到90cm。

关键词光电传感器;检测距离;前瞻性;寻迹智能车在自动寻迹智能车系统中,光电传感器的选用是一个至关重要的问题。

现在有很多智能车竞赛都是要求能够完成自动寻迹,如:“飞思卡”杯智能车比赛、瑞萨车模比赛和2003年全国大学生电子设计竞赛“简易智能电动车”等。

自动寻迹主要是要求系统能够辨别出路面的差异,一般是对黑色和白色进行辨别。

由于不同颜色的反射率不同,产生强度不同的光信号。

采用相应的光电传感器就可以对信号做出正确的判断。

本文主要讨论三种不同特性的光电传感器对智能车系统的影响,以及它们的优缺点。

1系统概述寻迹智能车主要包括:光电传感器,用于检测路面信息,将光信号转化为电信号;单片机,单片机的选择范围比较广泛,但也有一些比赛中指定了具体的型号。

其主要作用是对光电传感器采集的信号进行判断处理,控制整个系统的运行;车模,主要包括驱动电机、转向舵机;电源模块提供光电传感器、单片机和电机的电源。

整个系统的工作原理为:光电传感器能够检测到路面反射光信号的强弱。

因为寻迹智能车路面一般采用白色为背景,上面铺有黑色的条带。

采用数量合适的光电传感器就可以检测出路面各个位置的光信号强度,并将其转化为相应的电信号。

将光电传感器输出的电信号送入单片机进行处理,判断出当前车模的位置信息,进而单片机发出控制信号控制驱动电机以及舵机做出相应的动作使车模沿着黑色条带运行。

由此可见,光电传感器就是智能车的“眼睛”。

2几种光电传感器的工作原理与调试结果2.1发射—接收一体器件,光耦合器这种光电传感器的型号有很多,如ST188、TCRT5000等。

第一章绪论1.1 引言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。

由于在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。

随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。

而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能，因此，自动避障系统的研发就应运而生。

自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，所以我们的自动避障小车就是基于这一目标而设计的的，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、执行部分、CPU，本次的设计中采用的技术主要有通过编程来控制小车的速度、传感器的有效应用、新型芯片的采用等等。

智能作为现代的新发明，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的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。

所以我们的机器人不仅仅可以实现自动避障功能，还可以扩到展循迹等功能，感知导引线和障碍物等多个方面。

1.2 设计任务1.2.1 设计思想本系统要求自行设计制作一个智能小车，该小车在前进的过程中能够检测到前方障碍并自动避开，达到避障的效果。

我的设计思想是采用C8051F310单片机为控制核心，利用位置传感器检测道路上的障碍，通过采集数据并处理后由单片机产生PWM波驱动直流电机对车进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车。

1.2.2 功能概述根据题目中的设计要求，本系统主要由微控制器模块、避障模块、直流电机及其驱动模块电源模块等构成。

本系统的方框图如图1-2-2所示：图1-1 系统方框图微控制器模块：通过采用C8051F310作为微控制器接受传感器部分收集到的外部信息进行处理，并将结果输出到电机驱动模块控制电机运行。

基于光电技术的智能交通解决方案研究哎呀，说到基于光电技术的智能交通解决方案，这可真是个让人兴奋的话题！你知道吗，我前几天出门的时候，就亲身经历了一次交通拥堵，那车堵得呀，简直像一条长龙，半天都挪不动一步。

我当时就在想，如果有更好的交通解决方案，那该多好。

光电技术在智能交通领域的应用，那可真是有着巨大的潜力。

比如说，咱们常见的交通信号灯，现在很多都采用了光电感应技术，能够根据车流量的大小自动调整信号灯的时间。

这可不像以前那样，不管路上车多车少，都得死等固定的时间。

还有那些道路上的监控摄像头，也是基于光电技术的。

它们就像一双双不知疲倦的眼睛，时刻盯着道路上的情况。

一旦有车辆违规，或者发生了交通事故，就能迅速被捕捉到，然后相关的信息就能及时传递给交通管理部门。

我有次就亲眼看到一辆车在路口闯红灯，结果没过多久，交警就出现在现场处理了。

再说说高速公路上的电子收费系统，这也是光电技术的杰作。

车辆不用再像以前那样在收费站排队缴费，只要安装了相应的设备，通过时就能自动扣费，大大提高了通行效率。

另外，光电技术还能应用在智能停车系统上。

通过传感器和摄像头的配合，能够实时掌握停车场内的车位情况，司机们可以提前知道哪里有空车位，避免了到处瞎转悠找车位的烦恼。

我有个朋友就跟我吐槽过，以前他去商场，为了找个车位能花上半个小时，现在有了这种智能停车系统，方便多了。

还有一种基于光电技术的智能路灯，也很厉害。

它能够根据周围环境的亮度自动调节灯光的强度，既节能又能保证道路照明的需求。

有一次我晚上走在一条安装了这种智能路灯的路上，感觉特别神奇，灯光随着我的脚步逐渐变亮，就好像在为我专门照亮前方的道路一样。

不过，虽然光电技术在智能交通领域已经取得了不少成果，但还是有一些问题需要解决。

比如说，设备的稳定性和可靠性还需要进一步提高。

有时候遇到恶劣天气，比如大雾或者暴雨，一些光电设备可能就会出现故障，影响交通的正常运行。

另外，成本也是一个需要考虑的问题。

智能光电技术应用就业前景
智能光电技术是光电子学、智能控制和信息处理等领域的交叉学科，它与人工智能、机器视觉、无人驾驶、光电传感等领域相结合，具有广泛的应用前景。

以下是智能光电技术应用的一些就业前景：
1. 智能制造：智能光电技术在制造业中的应用前景广阔。

它可以实现自动化、智能化的生产过程，提高生产效率和质量。

例如，光电传感技术可以用于物料检测和定位，智能视觉系统可以用于产品质量检测和缺陷识别。

2. 机器人技术：智能光电技术在机器人技术领域的应用越来越广泛。

机器人视觉系统可以实现物体识别、抓取和定位，光学传感器可以用于环境感知和导航。

随着机器人技术的发展，对智能光电技术的需求也会不断增加。

3. 智能交通：智能光电技术在智能交通领域具有重要作用。

例如，光电传感器和摄像头可以用于交通监控和车辆识别，智能交通系统可以实现交通流量监测和智能信号控制。

4. 智能安防：智能光电技术在安防领域的应用也非常广泛。

光电传感器和摄像头可以用于入侵检测、人脸识别和视频监控。

智能安防系统可以实现实时监测和警报，提高安全性和防范能力。

5. 新能源技术：智能光电技术在新能源领域的应用也非常重要。

例如，太阳能光电技术可以用于光伏发电系统的设计和优化，光电传感器可以用于光热转换和能量收集。

随着科技的不断发展和应用领域的扩大，智能光电技术的就业前景非常广阔。

从制造业到医疗健康、农业、环境监测等各个领域，都需要专业人才来应用和推动智能光电技术的发展。

因此，拥有相关专业知识和技能的人才在智能光电技术领域将有良好的就业机会。

光电传感器调研报告一、引言随着科技的快速发展，光电传感器作为一种重要的传感器类型，广泛应用于各种领域，如工业自动化、医疗设备、汽车电子等。

光电传感器的主要功能是利用光信号的转换来检测物体，具有非接触、高精度、高速度等优点。

本文将对光电传感器进行深入调研，并就其应用领域、市场现状、发展趋势等方面进行详细分析。

二、光电传感器概述光电传感器是一种将光信号转换为电信号的装置，其基本原理是利用光电效应。

光电效应是指光照射在物质表面上，使得物质表面的电子获得足够的能量而离开物体表面，形成电流。

光电传感器根据光照射在物体表面所引起的变化，如光强、光波长、光偏振等，来实现对物体状态的检测。

三、光电传感器应用领域1、工业自动化：在工业自动化领域，光电传感器被广泛应用于生产线上的物品检测、计数、定位等环节。

例如，在电子制造中，可以利用光电传感器对芯片焊接的质量进行检测。

光电传感器还在机器人视觉系统中发挥着重要作用，帮助机器人实现自主导航和操作。

2、医疗设备：光电传感器在医疗设备领域也有着广泛的应用，如医学影像设备、血糖检测仪等。

在医学影像设备中，光电传感器可以用于对X光、CT等图像的获取和解析。

在血糖检测仪中，光电传感器则可以用于对血液中糖分含量的精确检测。

3、汽车电子：随着汽车科技的发展，光电传感器在汽车电子领域的应用也越来越广泛。

例如，在自动驾驶系统中，光电传感器可以用于对车辆周围环境的实时监测和解析。

在汽车照明系统中，光电传感器也可以用于对灯光亮度和色温的精确控制。

四、光电传感器市场现状及发展趋势1、市场现状：目前，全球光电传感器市场已经形成了以欧美、日本等发达国家为主导的竞争格局。

这些国家的企业在技术研发、品牌渠道等方面具有较大优势。

同时，随着国内制造业的快速发展，国内市场对光电传感器的需求也在不断增长。

2、发展趋势：未来，随着技术的进步和应用领域的拓展，光电传感器市场将呈现以下发展趋势：（1）高精度、高速度：随着工业自动化、医疗设备等领域的发展，对光电传感器的精度和速度要求越来越高。

基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计一、本文概述随着科技的飞速发展，智能化、自动化的技术在各个领域得到了广泛的应用。

在智能交通系统中，智能车自动寻迹系统以其高效、准确的特点，受到了广泛的关注。

本文旨在探讨基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统的设计，以期能为智能交通系统的发展提供有益的参考。

本文将详细介绍红外光电传感器的工作原理及其在智能车自动寻迹系统中的应用。

红外光电传感器作为一种非接触式的测量工具，具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点，因此在智能车自动寻迹系统中具有广泛的应用前景。

本文将深入探讨智能车自动寻迹系统的总体设计方案。

包括系统的硬件设计，如红外光电传感器的选型、电路设计、微处理器的选择等，以及软件设计，如路径识别算法、运动控制算法等。

通过对这些关键技术的详细分析，以期能为实际系统的设计提供有益的参考。

本文将通过实例分析，验证所设计的智能车自动寻迹系统的性能。

通过在不同环境下进行实际测试，收集并分析系统的寻迹精度、速度、稳定性等数据，从而评估系统的性能，并提出改进意见。

本文旨在对基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统进行全面、深入的研究，以期能为智能交通系统的发展提供有益的参考。

二、红外光电传感器原理及特性红外光电传感器是一种利用红外线进行非接触式测量的传感器，其基本原理是基于光电效应和红外辐射的特性。

红外光电传感器内部包含一个发射器和一个接收器，发射器发射出特定波长的红外线，当这些红外线遇到物体后，部分会被反射回接收器。

根据物体对红外线的反射程度，接收器可以感知到物体的存在及其与传感器的距离。

红外光电传感器具有多种特性，使其特别适用于智能车自动寻迹系统。

红外光对许多物体的穿透能力较弱，因此传感器能够精确地感知物体表面的细节，这对于智能车寻迹系统中的路径识别非常关键。

红外光电传感器对环境光线的变化不敏感，即使在日光下也能正常工作，这使得系统在各种光线条件下都能保持稳定的性能。

智能车仿真平台CyberSmart2011使用说明本软件由上海交通大学智能车研究室开发2011.3前言本软件是上海交通大学《智能车控制算法设计和实践》课程教学软件，同时也是为全国大学生智能汽车竞赛开发的智能车仿真系统。

该系统具备以下功能和特点：�赛道模块化自定义使用模块化思想创建赛道。

模块化的思想在创建的灵活性和操作的简便性方面获得了较好的平衡。

用户可根据要求进行赛道自定义，自行设计所需赛道进行仿真。

�传感器方案选择具备三种最常用的传感器方案：摄像头方案、光电方案、电磁方案。

用户可根据需要自行选择合适的传感器方案。

三种方案传感器均可以灵活配置，参数可变。

�控制算法自定义基于以上任何一种传感器方案，用户均可自行编写控制算法进行仿真测试，从而可以对传感器方案的性能、控制算法的优劣进行研究。

在导入方式上，有基于LabVIEW的subVI和基于VC的DLL（动态链接库）两种方式可选。

�转向模型和速度模型在仿真平台的核心中，为舵机的转向及驱动马达的速度变化设计出专门的数学模型，为仿真过程提供了合理、逼真的动画效果。

本文档旨在给予智能车仿真平台CyberSmart2011的用户最简明的帮助，使您能轻松快速地掌握本软件。

由于开发时间仓促和水平有限，在软件运行和使用中难免会出现一些考虑欠周甚至错误，希望您谅解。

同时，我们也真诚地希望您在使用本软件过程中将遇到的问题和宝贵的意见及时地反馈给我们。

技术支持及问题反馈：general_zclu@。

对此，我们将万分感激！最后感谢您选择和使用本仿真软件！目录..............................................................................................................................................--1-前言............................................................................................................................................................................................................................................................................................--2-目录......................................................................................................................................................................................................................................................................--3-第一章软件概况........................................................................................................................1.1软件运行环境 (3)1.2版本更新说明 (3)1.3软件的安装和卸载 (3)................................................................................................................--4-第二章软件总体构架........................................................................................................................................................................................................................................--5-第三章操作说明........................................................................................................................3.1赛道创建 (5)3.2竞赛车模的参数 (8)3.2.1竞赛车模大小尺寸 (8)3.2.2竞赛车模机械特性参数 (8)3.2.3指令控制周期 (8)3.3红外光电传感器配置 (9)3.4电磁导引配置 (11)3.5摄像头配置 (15)3.6控制算法子VI创建和导入 (16)3.6.1SubVI的创建和导入 (16)3.6.2DLL的创建和导入 (17)..............................................................................................................................--15-第四章仿真..............................................................................................................................4.1仿真前的准备工作和操作界面介绍 (15)4.2录像回放 (21)..............................................................................................................--23-第五章比赛规则简介..............................................................................................................第一章软件概况1.1软件运行环境操作系统：推荐Windows XP分辨率：推荐1024*7681.2版本更新说明智能车仿真平台CyberSmart2011版，在2008年2月发布的智能车仿真平台CyberSmart2008的基础上，主要做了以下改进：�引入电磁导引仿真模块�引入电磁导引回放模块�配置文件都放入data文件夹中希望以上改进能增加您使用本软件时的乐趣。

四种光电传感器的功能及应用场景
光电传感器是一类能够将光信号转换为电信号的传感器，广泛应用于自动化、工业生产、电子设备等领域。

以下是四种常见的光电传感器及其功能及应用场景：
1. 光电开关：
功能：光电开关通过检测光线的有无来实现电路的开关控制。

当光束被遮挡时，电路断开；当光束被恢复时，电路闭合。

应用场景：工业自动化中的物料检测、流水线上的物体计数、自动门控制等。

2. 光电传感器：
功能：光电传感器能够检测物体的位置、距离、颜色等参数，通过测量光的反射或透射情况实现。

应用场景：用于自动化生产线上的物体检测、装配线上的定位、印刷行业中的颜色检测等。

3. 光电编码器：
功能：光电编码器通过测量物体旋转时光栅的变化来输出相应的位置信息，实现位置测量。

应用场景：工业机械设备中的位置反馈系统、数控机床的位置控制、电梯的高度测量等。

4. 光电隔离器：
功能：光电隔离器利用光电转换的原理，将电路分隔开，阻止高电压电路对低电压电路的干扰，保证电路的稳定运行。

应用场景：在电力系统中用于隔离高低电压电路、在电子仪器中用于隔离输入输出信号、在通信设备中用于隔离信号传递等。

总体而言，光电传感器在自动化、工业生产、仪器仪表等领域起到了不可替代的作用，通过其高灵敏度、稳定性和精准性，实现了对环境中各种光信号的准确感知和应用。

摘要随着自动控制技术的迅速发展，自动化技术已广泛应用于国计民生的各行各业。

智能汽车就是自动化技术发展的重要成果之一。

本文介绍了智能小车的研究设计背景与现状及其各个工作模块的工作原理、硬件及软件设计。

本设计中的自动循迹模块采用光电传感器循迹方法，选用RPR220型红外一体式发射接收管作为光电传感器，通过三组光电传感器识别小车的运行姿态。

避障模块利用超声波测距传感器，超声波发射部分的换能器选用TCT40-16T，接收部分选用TCT40-16R，在小车的左前右分别安装一组测距传感器实现避障功能。

设计遥控模块对小车进行启停及加减速控制，通过光电编码实现对小车的测速功能。

设计显示模块从而实时了解小车的运行状态。

选用包含Ｈ桥的L298Ｎ模块，利用PWM驱动小车行驶。

关键字：循迹，避障，遥控，显示，测速，PWM驱动ABSTRACTWith the rapid development of automatic control technology, automation technology has been widely used in various industries of the national economy and the people’s livelihood. Smart car is one of the important results of the development of automation technology. This article describes the design background and current situation of the intelligent car and the working principle, hardware and software design of the car’s modules.The automatic tracking of this design uses photoelectric sensor tracking method, and we choose RPR220 as the photoelectric sensor, which integrate the infrared transmitting and receiving tubes, three sets of photoelectric sensor distinguish the car’s running posture. Obstacle avoidance module utilizes ultrasonic distance sensor. We choose TCT40-16T as the emitting portion of the ultrasonic transducer and TCT40-16R as the receiving portion. Three distance measuring sensors are respectively fixed on the front, left and right of the car to achieve the obstacle avoidance function. Design remote control to control the start，stop，acceleration and deceleration of the car, and we utilize the optical-electricity encoder to realize the car’s speed measuring function. Design the display module to know the real-time of the car. Choose the L298N module which contains the H-bridge and utilize the PWM to drive the intelligent car running.KEYWORDS:tracking, obstacle avoidance, remote control, display, speed measurement, PWM driving目录摘要(中文) (1)摘要(外文) (2)1 绪论 (1)1.1 设计背景与意义 (1)1.2 当前国内外的研究设计现状及成果 (2)1.2.1 国外研究现状及成果 (2)1.2.2 我国研究现状及成果 (3)1.3 本设计的内容及结构 (4)1.3.1 设计内容 (4)1.3.2 本文结构 (5)2 智能小车控制系统的设计原理 (7)2.1、智能小车自动循迹原理 (7)2.1.1 小车循迹原理 (7)2.1.2 光电传感器工作原理 (8)2.1.3 光电传感器的常用类型 (9)2.2 超声波测距避障原理 (9)2.3 智能小车测速原理 (12)2.3.1直流电机测速 (12)2.3.2 光电码盘测速 (14)2.4 智能小车遥控原理 (15)2.4.1 红外遥控的实现模块 (15)2.4.2 红外遥控的工作原理 (15)2.5 智能小车的电机驱动电路工作原理 (16)3 智能小车控制系统的硬件电路图设计 (17)3.1 智能小车的电源模块设计 (17)3.2 智能小车自动循迹的硬件电路设计 (18)3.2.1 循迹传感器选择 (18)3.2.2 循迹电路图设计 (19)3.3 智能小车超声波测距的硬件电路设计 (20)3.3.1 超声波发射部分的硬件电路设计 (20)3.3.2 超声波接收部分的硬件电路设计 (20)3.4 智能小车数码显示的硬件电路设计 (21)3.4.1 LED数码显示器的结构与显示段码 (21)3.4.2 LED数码显示器的显示方法 (23)3.4.3 数码显示的硬件设计 (23)3.5 智能小车遥控的硬件电路设计 (24)3.5.1 智能小车的遥控发射模块硬件设计 (24)3.5.2 智能小车的遥控接收模块硬件设计 (25)3.6 智能小车电机驱动的硬件电路设计 (26)3.6.1 智能小车的电机驱动芯片选择 (26)3.6.2 智能小车的电机驱动电路的设计 (27)3.7 智能小车整体的硬件电路设计 (27)4 智能小车控制系统的软件设计 (29)4.1 主程序设计 (29)4.2 自动循迹模块程序设计 (30)4.3 测距避障模块程序设计 (2)4.4 数码显示模块程序设计 (3)4.5 编码测速模块程序设计 (4)4.6 红外遥控模块程序设计 (5)总结............................................... 错误！未定义书签。

飞思卡尔智能车各模块原理及元器件在准备比赛的过程中，我们小组成员经过分析讨论，对智能车各模块的元器件使用方面做如下说明：1、传感器模块：路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。

光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD 摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。

在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的，我们使用11个TK-20型号的光电传感器。

2、驱动模块：驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。

电机驱动电路可以用MC33886驱动芯片或者用MOS管搭建H桥驱动电路。

MC33886体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。

采用MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。

用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。

这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。

MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。

所以我们选择了用MOS管搭建H桥驱动电路。

3、电源模块：比赛使用智能车竞赛统一配发的标准车模用7.2V 供电，而单片机系统、路径识别的光电传感器、光电码编码器等均需要5V电源，伺服电机工作电压范围4V到6V（为提高伺服电机响应速度，采用7.2V 供电），直流电机可以使用7.2V 蓄电池直接供电，我们采用的电源有串联型线性稳压电源（LM2940、7805等）和开关型稳压电源（LM2596）两大类。

42 | 电子制作 2018年2-3月合刊个领域的知识如：计算机、自动控制、机械等。

社会的发展越来越需要高科技来支撑，因此，智能车在人们的平时生活以及企业的生产中占据了重要地位，近些年我们可以看到在道路上、物流中、甚至柔性制造系统中智能车已经被熟练地运用在其中，其已经成为研究领域的重要研究项目。

就现在来看，智能车已经可以在有标记的路上为驾驶员进行辅助甚至可以无人驾驶，这些智能车常常依据识别特殊的标记来完成，经过系统判断和模仿技能来完成驾驶操作。

智能车即为一种可以自行导动的车，在规定区域内沿设定轨迹前进。

在运动过程中主要由电机驱动系统和方向系统进行控制。

以黑色线作为引导线，白色则作为地面颜色。

该车的驱动应用的是直流电机，并采取PWM 已达到电机的调速。

为了实现速度快、行进平稳的目标，需要将识别路径、转向时电机的控制等操作系统精准的组合到一起。

1 硬件的结构该车硬件主要由：供电电路、光电传感、转向和摇头舵机等一系列系统组合而成，如图1所示。

图1■1.1 飞思卡尔单片机型号为9S12XS128的单片机为飞思卡尔公司研发设计调制电路，接收管只能接收到调制后的光信号，以防可见光对其电路的影响。

智能车选择了双排的激光管来获得信息，有一排安置在车身上，用直线排布，与前轮轮轴距离50mm 左右，两个激光管之间的距离为20mm 左右。

另一排则和摇头舵机连接，由该舵机控制，控制范围在以舵头为圆心，直径为90cm 的圆弧，每个激光管之间的距离大约为20mm 左右。

因此，需要设定黑线的宽度为25mm，这样可以保证两排激光管中至少会有一个检测到黑线的位置。

■1.3 电机驱动作为为智能车提供驱动力的电机，其性能直接影响了车的速度响应。

电机的驱动芯片应用的是飞凌公司的BTS7960，它是大电流的集成芯片，电流最高可达到43A,控制信号能到达25kHz，为了得到更大的驱动力，车内应用了两个芯片，以达到更快速的目的。

2 摇头舵机此舵机采用的是Futaba 公司的产品，S3010数字舵机来促使激光管追踪黑线的路径，因为响应速度有一定的限制，单片机发送信号后舵机不能立刻将信号消息处理转化为指定的角度，所以还要加配一个旋转角传感器来辅助舵机完成角度的转换，单片机通过旋转角传感器来获得当前的角度并根据PWM 信号来综合确定下一刻舵机的脉宽值。

光电传感器生活中的应用
光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，广泛应用于生活中的各个领域。

以下是一些光电传感器在生活中的常见应用：1. 自动照明系统：光电传感器可以用于室内或室外的自动照明系统，通过感知周围环境的光强度，自动调节灯光的亮度和开关。

2. 红外线感应设备：红外线传感器是一种应用于安防系统中的光电传感器，可以监测人体或物体的红外线辐射，用于人体检测、入侵报警等。

3. 光电开关：光电开关是一种用于检测物体到达或通过的装置，可以通过光电传感器感知物体的存在或位置，常用于自动门、自动售货机、流水线等应用中。

4. 光电测距仪：光电测距仪利用光电传感器的原理，可以测量物体与传感器之间的距离，常用于工业自动化控制、机器人导航等领域。

5. 光电编码器：光电编码器是一种用于测量和记录物体运动的装置，常用于机械设备、电机控制系统等领域。

6. 光电电池：光电传感器可以用于太阳能电池板中，将光能转化为电能，通过光电效应产生电流，用于供电或储存能量。

总的来说，光电传感器在生活中的应用非常广泛，涵盖了照明、安防、自动控制、测量等多个领域，为提高生活质量和工作效率发挥
了重要作用。

智能小车循迹原理智能小车常用的循迹原理有光电循迹原理、红外循迹原理和超声波循迹原理等。

光电循迹原理是最常用的循迹原理之一、光电循迹传感器通常由发射器和接收器组成，发射器会发出红外线光束，当光束遇到地面时会反射回来。

而接收器会检测到反射回来的光束，从而判断小车当前位置是否在指定的轨迹上。

当小车偏离轨迹时，光电循迹传感器会检测到反射回来的光束变化，通过控制算法计算出需要进行的调整方向和角度，并通过控制小车的电机使其偏离的反方向进行调整，从而使小车重新回到指定的轨迹上。

红外循迹原理是利用红外传感器来检测地面上的黑线信号。

红外传感器可以发射红外线，并通过接收器来检测红外线的强度。

当红外线发射器发出的红外线照射到地面上的黑线时，会产生明显的反射信号。

通过控制算法来检测和分析反射信号的强度，从而判断小车当前位置是否在指定的轨迹上。

当小车偏离轨迹时，红外传感器会检测到反射信号的变化，通过控制算法计算出需要进行的调整方向和角度，并通过控制小车的电机使其偏离的反方向进行调整，从而使小车重新回到指定的轨迹上。

超声波循迹原理是利用超声波传感器来检测距离和障碍物。

超声波传感器可以发射超声波，并通过接收器来接收反射波。

当反射波遇到地面上的黑线时，会产生明显的反射信号。

通过控制算法来检测和分析反射信号的强度和距离，从而判断小车当前位置是否在指定的轨迹上。

当小车偏离轨迹时，超声波传感器会检测到反射信号的变化，通过控制算法计算出需要进行的调整方向和角度，并通过控制小车的电机使其偏离的反方向进行调整，从而使小车重新回到指定的轨迹上。

除了上述的循迹原理，还有其他一些循迹原理，例如激光循迹原理、磁感应循迹原理等。

不同的循迹原理适用于不同的场景和需求，在实际应用中可以根据具体情况选择适合的原理和传感器。

总结起来，智能小车循迹原理是通过传感器和控制算法的配合，实现小车在指定轨迹上行驶的技术原理。

通过不断地检测和分析传感器信号，运用控制算法计算出需要的调整方向和角度，并通过控制电机的运动，使小车能够自动偏离反方向进行调整，最终使小车能够精确地沿着指定的轨迹行驶。

第一种方案：检测部分：反射式光电传感器+电位器+运算放大器LM393反射式光电传感器在小车前部“一”字形排布，考虑到弧度信息采集的连贯性，才用非均匀布局，非均匀布局的理论依据是等角度分布原则，即先确定“一”合适的定点，从定点一次等角度画射线，射线与传感器水平线相交的位置即为传感器的位置，如图所示，传感器4为前两轮的中心，中间黑线即为路径中央黑色引导线，黑色引导线的宽度为25mm，为保证寻迹小车总能检测到黑色引导线，传感器间的最短隔离应比该宽度要小；另外因为寻迹小车系统从接受信号到发出控制信号输出大约有110ms的延迟，将电路板伸出一定的长度（约7mm）固定在小车的前方，可以提前检测到引导线信息，从而对延迟进行补偿，这有利于减少小车运动过程中震荡，使小车平稳跑过弯道。

此外，安装各部分电路板大小应与车体适应并分布在恰当的位置，以便使小车的重心位于有力小车平稳行驶的位置。

第二种方案：检测部分：RPR220型光电对管传感用RPR220型光电对管，RPR220 是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。

当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平，电路如图2[1]。

可调电阻R3 可以调节比较器的门限电压，经示波器观察，输出波形相当规则，可以直接给单片机查询使用图2寻迹传感器电路第三种方案：检测部分：ST168反射式传感器市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单，工作性能可靠的集成式红外探头。

ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所有选择了ST168反射式传感器作为红外光的发射和接受器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图所示：ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。

ST168的检测距离很小，一般为8~15mm，因为8mm以下是它的检测盲区，而大于15mm 则很容易受干扰，经过查阅相关资料，发现把传感器安装在距离检测物表面10mm时，检测效果最好。

光电传感技术在汽车行业中的应用研究随着科技的不断进步，汽车行业也在不断地迎来新的技术和应用。

光电传感技术是目前较为热门的一种技术，它在汽车行业中也得到了广泛的应用。

本文将就光电传感技术在汽车行业中的应用研究进行探讨。

一、光电传感技术的概述光电传感技术可以简单地理解为利用光电转换效应实现物理量的测量和控制。

它广泛应用于汽车、电子、军事等领域，在汽车行业中主要应用于车辆安全、排放控制、动力控制等方面。

目前，光电传感技术的主要应用包括以下几个方面：1、传感与控制：利用光电传感器对汽车进行监控，从而实现车辆状态信息的采集和控制。

2、动力控制：应用于轮胎滑动、刹车控制、电动机控制等方面，使汽车的动力控制更加精准和稳定。

3、车身与安全：主要应用于氙气灯、LED灯、氙灯等车灯技术的研究和开发，从而提高车辆的安全性。

二、光电传感技术在汽车行业中的应用1、氙气灯技术目前，汽车头灯大多采用的是氙气灯技术，它利用光电传感技术将电流转化为高频放电，从而激发氙气和汞蒸气的微弱火光，产生强烈的白光。

与传统的钨丝灯相比，氙气灯在照明效果和寿命方面都有了显著的提高，因此得到了广泛的应用。

2、LED灯技术与氙气灯相比，LED灯技术具有更高的能效、更长的使用寿命、更低的电压和更小的尺寸等优点。

因此，LED灯逐渐成为了汽车领域中的新宠儿。

利用光电传感技术，可以实现对LED灯的亮度、颜色和闪烁频率等参数的控制，从而为汽车的照明系统带来更加精准和智能的控制。

3、汽车防碰撞技术汽车防碰撞技术是目前汽车行业中的一个热门话题，它的主要目的是提高车辆的安全性，避免交通事故的发生。

光电传感技术在汽车防碰撞技术中发挥了重要的作用。

比如，在借助摄像头和激光雷达的数据，采用光电传感技术对前方物体进行识别和跟踪，可以实现自动制动和躲避等功能，从而大大提高了汽车行驶的安全性。

4、电子驾驶技术传统的汽车驾驶方式是由驾驶人员掌控，但随着科技的不断发展，电子驾驶技术逐渐成为了汽车行业的新趋势。