自动避障小车课程教学设计

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-------------------------------------------------------------- 41.1研究背景----------------------------------------------------- 41.2设计思想及基本功能------------------------------------------- 4 2总体方案设计------------------------------------------------------ 42.1方案论证----------------------------------------------------- 42.2系统框图----------------------------------------------------- 52.3总体方案设计------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 73.1电源电路----------------------------------------------------- 73.2晶振电路----------------------------------------------------- 83.3复位电路----------------------------------------------------- 83.4键盘电路----------------------------------------------------- 83.5显示电路----------------------------------------------------- 93.6超声波测距电路---------------------------------------------- 103.7舵机电路---------------------------------------------------- 113.8电机驱动电路------------------------------------------------ 113.9电机转速测量电路-------------------------------------------- 133.10设计PCB和腐蚀电路板--------------------------------------- 14 4系统软件设计----------------------------------------------------- 164.1分模块程序设计---------------------------------------------- 184.2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 ---------------------------------------------------- 251概述1.1研究背景科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。

自动避障小车技术报告前言设计背景：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。

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。

我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。

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。

我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。

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。

目录一、设计目标： (3)二、方案设计： (4)2.1直流调速系统 (4)2.2检测系统 (4)三硬件设计 (5)3.1、SPCE061A单片机最小系统 (5)3.1.1．SPCE061A时钟电路 (8)3.1.2．PLL锁相环 (9)3.1.3．看门狗Watchdog (9)3.1.4．低电压复位（LVR） (10)3.1.5．I/O端口 (10)3.1.6．时基与定时器 (11)3.1.7．SPCE061A的定时器/计数器 (11)3.1.8．ADC、DAC (12)3.2、超声波传感器 (12)四软件设计 (16)4.1软件设计各模块 (16)4.2速度控制 (17)4.3障碍物检测 (17)4.4看门狗 (17)4.5基频中断 (18)4.6程序设计流程图 (19)五：测试数据、测试结果分析及结论 (19)程序附录 (21)1．主程序： (21)2．中断程序 (24)3、测距程序 (28)一、设计目标：1.小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，能自动避开障碍物。

2.根据障碍物的位置选择下一步行进方向，选择左拐还是右拐，若障碍物在左边则自动右拐，若障碍物在右边则左拐，若障碍物在正前方可任意选择左拐或者是右拐，以达到避开障碍物的目的。

3.通过利用单片机内时钟源的控制设定左拐和右拐的时间，从而能持续前进。

1.绪论 (2)1.1课题背景21.2课题的目的和意义 (2)1.3设计要求 (2)1.4主要技术指标32.设计方案 (3)2. (1)总体方案概述 (3)2.2系统硬件电路设计方案 (3)2.3电机模块 (4)2.4超声波模块 (5)2.5整体效果图 (7)3.设计思路 (7)3.1学习熟悉基本模块驱动 (7)3.2总体方案 (9)3.3电机驱动与测距的结合方法 (9)3.4系统软件流程图 (10)3. (5)存在的问题及解决办法 (11)4.设计结果及质量评价 (11)5.原件清单 (12)6.应用前景 (12)7.心得体会 (12)附录一参考文献 (14)附录二程序代码及注释 (15)1.绪论1・1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。

它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。

随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，自第一台工业机器人诞生以来，机黠人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。

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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。

在国外机器人的发展有如下趋势。

一方面机器人在制造业应用的围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。

国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。

在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000 台，其中国产机器人占有量约为1/3,即40000多台。

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-------------------------------------------------------------- 41.1研究背景---------------------------------------------------- 41.2设计思想及基本功能------------------------------------------ 5 2总体方案设计------------------------------------------------------ 52.1方案论证---------------------------------------------------- 42.2系统框图---------------------------------------------------- 52.3总体方案设计------------------------------------------------ 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 73.1电源电路---------------------------------------------------- 83.2晶振电路---------------------------------------------------- 93.3复位电路---------------------------------------------------- 93.4键盘电路---------------------------------------------------- 93.5显示电路--------------------------------------------------- 103.6超声波测距电路--------------------------------------------- 113.7舵机电路--------------------------------------------------- 123.8电机驱动电路----------------------------------------------- 123.9电机转速测量电路------------------------------------------- 143.10设计PCB和腐蚀电路板-------------------------------------- 15 4系统软件设计----------------------------------------------------- 174.1分模块程序设计--------------------------------------------- 184.2主程序设计------------------------------------------------- 20 5系统调试------------------------------------------------------- 20 6总结----------------------------------------------------------- 21参考文献：------------------------------------------------------- 22附录A硬件电路图------------------------------------------------- 24附录B 源程序---------------------------------------------------- 251概述1.1研究背景科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。

避障小车课程设计目录1．绪论 (4)1.1课题背景41.2课题的目的和意义61.3设计要求61.4主要技术指标62．设计方案 (7)2.1 总体方案概述 (7)2.2 系统硬件电路设计方案 (8)2.3 电机模块 (9)2.4 超声波模块 (11)2.5 整体效果图 (13)3．设计思路 (13)3.1 学习熟悉基本模块驱动 (13)3.2 总体方案 (17)3.3 电机驱动与测距的结合方法 (18)3.4 系统软件流程图 (19)3.5存在的问题及解决办法 (20)4．设计结果及质量评价 (21)5．原件清单 (23)6．应用前景 (23)7．心得体会 (24)附录一参考文献 (25)附录二程序代码及注释 (26)1．绪论1.1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。

它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。

随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，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、国防等多个领域。

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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。

在国外机器人的发展有如下趋势。

一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。

国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。

在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000台，其中国产机器人占有量约为 1/3，即40000多台。

智能循迹避障小车目录摘要引言第一章绪论1.1智能小车的背景1.2智能小车的现状第二章设计方案2.1设计任务2.2方案及轨道选择2.3智能小车元件介绍第三章硬件设计3.1总体设计3.2驱动电路3.3信号检测模块3.4主控线路第四章软件设计4.1主程序模块4.2电机驱动程序4.3循迹模块4.4避障模块第五章制作安装与调试作品总结致谢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；红外对管引言2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆，并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。

火星车能够在火星上自主行驶：当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶；在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。

据悉，中国的登月计划分三步进行：第一步，发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器；第二步，实现太空机器人登月；第三步，载人登月。

随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射，第一步接近成熟；第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶，进行相关探测。

因此对于我国来说，类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。

目前，城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注，专家、学者在分析城市交通事故的原因时，普遍认为事故原因主要包括：人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面，而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。

美国研究认为，包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响，其意义和价值在于：大量减少公路交通堵塞和拥挤，降低汽车的油耗，可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25％-40％左右，大大提高了公路交通的安全性及运输效率，促进了交通运输业的繁荣发展。

自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。

2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。

3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。

2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。

2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。

3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。

学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。

教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。

在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。

- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。

- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。

2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。

- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。

- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。

3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。

- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。

- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。

实现避障功能课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解避障功能的基本原理，掌握相关的物理和数学知识，如距离计算、反射定律等。

2. 学生能描述常见避障传感器的工作原理及其在自动化设备中的应用。

3. 学生能解释编程中实现避障逻辑的基本步骤和算法。

技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，设计并实现一个简单的避障系统。

2. 学生通过实际操作，掌握避障传感器与微控制器的连接和编程，提高动手实践能力。

3. 学生通过小组合作，培养团队协作和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在探索避障技术的过程中，培养对科学技术的兴趣和好奇心，激发创新意识。

2. 学生通过项目实践，增强自信心，认识到团队合作的重要性。

3. 学生能够在学习中体会到科技为生活带来的便利，认识到科技与社会发展的紧密联系。

课程性质分析：本课程为实践性强的科技课程，要求学生将理论知识与实际操作相结合，通过设计避障系统，培养学生的综合运用能力。

学生特点分析：考虑到学生所在年级，已具备一定的物理、数学基础和初步的编程能力，对新鲜科技事物充满好奇，但需引导其将好奇心转化为学习动力。

教学要求：教学过程中，需注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，注重培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。

通过具体的学习成果评估，确保学生达到预设的课程目标。

二、教学内容1. 理论知识：- 物理知识：光的传播、反射原理，超声波传播特性。

- 数学知识：距离计算，角度测量。

- 编程知识：条件语句，循环结构，函数定义。

2. 实践操作：- 传感器工作原理：介绍红外传感器、超声波传感器的工作原理及其在避障系统中的应用。

- 硬件连接：指导学生将传感器与微控制器（如Arduino）连接。

- 编程实现：教授如何使用编程语言（如C语言）编写避障逻辑代码。

3. 教学大纲：- 第一阶段（1课时）：介绍避障技术背景，讲解相关理论知识。

- 第二阶段（2课时）：动手实践，学习传感器工作原理，进行硬件连接。

arduino避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Arduino的基本原理，掌握其编程基础。

2. 学生能掌握避障小车的工作原理，了解传感器在其中的作用。

3. 学生能了解电路连接的基本方法，能正确连接Arduino、电机驱动和传感器。

技能目标：1. 学生能运用Arduino编程，实现避障小车的控制。

2. 学生能通过实际操作，提高动手能力，培养解决问题的能力。

3. 学生能通过团队协作，完成避障小车的搭建和调试。

情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学技术的兴趣，激发创新精神。

2. 学生能培养合作意识，提高沟通能力，学会团队协作。

3. 学生能在实践中体会科技带来的乐趣，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重培养学生的动手能力、创新精神和团队协作能力。

学生特点：六年级学生具备一定的逻辑思维能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢挑战。

教学要求：教师需结合学生特点，以引导为主，注重激发学生的兴趣，鼓励学生主动探究，培养学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. Arduino基础知识：- Arduino原理与结构- 编程基础：变量、数据类型、运算符、控制结构等- 传感器原理：红外传感器、超声波传感器等2. 避障小车工作原理：- 小车结构及各部件功能- 避障原理及实现方法3. 电路连接与编程：- 电机驱动连接与控制- 传感器与Arduino的连接- 编写程序实现避障功能4. 实践操作：- 搭建避障小车- 调试与优化程序5. 团队协作与展示：- 分组合作完成任务- 展示与分享作品教学内容安排与进度：第一课时：Arduino基础知识学习，了解小车结构与避障原理第二课时：学习传感器原理，进行电路连接与编程基础第三课时：动手搭建避障小车，进行初步调试第四课时：优化程序，实现稳定避障功能，团队协作与展示教材关联：教学内容与教材中“机器人制作与应用”章节相关，结合教材内容，使学生能够掌握Arduino编程及机器人制作的基本技能。

《智能避障车》教学设计一、教材分析本节课是基于教科版《信息技术基础》第三章第二节《信息的编程加工》进行课程内容开发，以mbot教育机器人为载体，利用基于scratch的编程工具Mblock进行机器人编程教学。

本节内容在学习程序设计中，加入机器人硬件，通过实现智能避障车的过程，介绍机器人程序设计的方法。

二、学情分析高一的学生思维活跃，已经有了一定的逻辑思维能力和自主探究能力，具备了本节课学习的能力要求。

虽然通过前一节课，学习了Mblock中的编程方法，但大多数学生还没形成程序设计思维，对于实际操作机器人和机器人编程来说，也还比较陌生。

因此，课堂教学中要注意降低起点，逐步引导。

三、教学目标1、知识与技能：知道程序的三种基本结构，能在程序设计中熟练运用选择结构和循环结构。

2、过程与方法：能够将解决实际问题的方法转化为程序设计的流程图，并在程序中加以实现。

3、情感态度与价值观：提高科技素养，激发创新精神、探究精神和团结协作精神。

四、教学重难点教学重点：选择结构和循环结构应用、机器人程序设计方法。

教学难点：机器人程序设计方法。

五、教学方法本课的设计贯彻“任务驱动”的教学思想，把学习的主动权交给学生，让学生置身于自主探究、解决问题的氛围中。

使用实物演示和启发式教学法引导学生分析并画出智能避障车流程图；使用小组竞赛的方法组织教学，以提高学生自主探究的积极性和效率；对学生探究过程中遇到的普遍性问题，通过讲授法统一指导。

六、教学媒体1、mbot教育机器人2、Mblock编程工具3、知新网络教学评价系统4、信息技术学习平台5、多媒体机房七、教学过程八、教学反思本堂课的教学设计始终坚持新课程理念的指导，以任务驱动和学生自主活动为着力点，注重学生解决问题能力的锻炼和编程思维的引导，教学的重难点都融入在智能避障车的实现过程中。

由于教学内容的客观情况，教学中还存在一些问题，比如：设备数量和时间限制，不能保证每个学生在课堂上都有调试机会；在“明确问题”环节，有的学生提出的问题超出教学内容范围，如何做到既能解决学生的疑问，又不偏离教学方向，还需要在今后的教学实践中继续探索。

【信息技术专题－智能避障小车】
二、评价方式
三、教学活动步骤
四、开源硬件器材准备
8.电脑1台
教
1.结构组装零件：基本车体、3D打印架子…等。

附件一:
智能车避障竞速赛-比赛规则
1.设置起跑线及终点线(距离约5米)，比赛场地宽2米。

2.场内不等距离的放置10个以上的塑料瓶，每两个塑料瓶之间的距离大于50厘米。

3.塑料瓶为圆柱形，容量约0.6公升，不装瓶盖，瓶口地倒立。

塑料瓶放置的地面贴上与塑料瓶底部相同形状的纸片。

4.每个塑料瓶会贴上数字标签，数字标签为经过的塑料瓶数量，若撞倒该塑料瓶则以该塑料瓶数量为主。

5.比赛时，每次一台智能小车停于起跑线，当裁判发出哨声后，操控者即可启动小车向终点线方向行走；当小车的车体全部越过终点线后，操控者即自行拿取小车完成比赛。

6. 智能小启动后，除越过终点线时，操控者即不可再碰触智慧车，也不可以任何遥控方式遥控小车。

违反本条规定者，该车不计成绩。

7.比赛时，选手不得再对智能小车所有的组件进行调整或置换(含程序、电池及电路板等)，也不得要求暂停。

8.比赛时，智能小车撞倒任一塑料瓶或任一轮子压到边线者，即以当时的位置计算行走距离。

9.比赛成绩以智能小车完成全程(自起跑线起，越过终点线)的时间为计算标准，时间越短者成绩越高，比赛时间以90秒为限。

10.无法走完全程者(包含撞倒塑料瓶或压到边线而退场者)，以该车经过的塑料瓶为计算标准，经过越多塑料瓶者成绩越高。

11.名次以完成全程者先录取，遇有无法排定先后名次之队伍，则相关队伍加场比赛，直到可决定先后名次为止。

智能循迹避障车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握智能循迹避障车的原理与构造，理解传感器的工作机制及其在车辆导航中的应用。

2. 学习编程控制基础，使学生对循迹避障车的程序编写有基本的认识和理解。

3. 了解智能车辆在现代社会中的实际应用，认识科技发展对生活的影响。

技能目标：1. 培养学生动手操作能力，通过小组合作完成循迹避障车的组装。

2. 提高学生的问题解决能力，通过调试程序，使车辆能够实现循迹和避障功能。

3. 培养学生的创新思维和设计能力，鼓励他们对车辆设计进行优化和创新。

情感态度价值观目标：1. 培养学生积极探索科学技术的兴趣，激发他们对工程技术和编程的热情。

2. 增强学生的团队合作意识，通过小组合作培养沟通协调和集体荣誉感。

3. 培养学生的环保意识和社会责任感，让他们认识到科技发展应与环境保护相结合。

本课程针对学生年级特点，注重理论与实践结合，旨在通过智能循迹避障车的制作与编程，提高学生的科学素养和技术应用能力，同时培养其创新精神和团队合作意识，为学生提供综合性的学习体验。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识学习：- 智能循迹避障车原理与构造：涉及传感器、电机驱动、控制系统等基本组成部分。

- 传感器工作原理：学习红外线传感器、超声波传感器等在循迹避障中的应用。

- 编程控制基础：掌握C语言或Python语言的基本语法，为编写循迹避障车程序打下基础。

2. 实践操作与技能培养：- 循迹避障车组装：学生分组合作，根据教材指导完成车辆组装。

- 程序编写与调试：学习编写程序，实现循迹避障功能，并进行调试与优化。

- 创新设计与改进：鼓励学生对车辆设计进行创新，提高其性能和实用性。

3. 教学进度与安排：- 第一周：学习理论知识，了解智能循迹避障车的基本原理与构造。

- 第二周：学习传感器工作原理，进行编程基础教学。

- 第三周：分组组装循迹避障车，编写程序并调试。

- 第四周：对车辆设计进行创新与改进，进行成果展示与交流。

开题报告一、立项依据（一）课题目的通过本次课程设计，要学会如下的基本技能。

了解单片机开发过程，掌握单片机的各部分组成及功能。

程序编写能力的提高，通过设计程序流程图，建立编写程序的基本思想。

学会遇到问题分析问题、解决问题的能力。

单片机原理与应用是测控技术与仪器专业的专业课程，是一门实践性很强的课程。

课程设计是课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接，也是加强学生实践能力的一个强有力手段。

通过此课程设计，使学生进一步学习与理解嵌入式系统的构成原理、接口电路与应用程序，进一步巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能；培养学生独立自主、综合分析的思维与创新能力，最终使学生初步具有设计小型自动测试控制系统的硬件及软件的能力，并掌握微控制系统的单片机的硬件接口方法以及软件设计方法。

同时，通过资料搜集、方案分析、系统设计与报告撰写的一系列过程，使学生得到一次科学研究工作的初步训练。

严格实施课程设计这一环节，对于学生基本硬/软件的设计素养的培养和综合运用知识的能力是一次很好的训练，将起到显著的促进作用，在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。

（二）课题意义智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。

本设计主要体现小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。

同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。

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。

迷宫避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解迷宫避障小车的基本原理，掌握相关的物理知识，如力与运动的关系、电路的基本原理等。

2. 学会使用并掌握编程软件，实现对小车运动路径的控制。

3. 掌握迷宫的构建方法，了解不同类型迷宫的特点。

技能目标：1. 能够运用所学的物理知识和编程技能，独立设计和制作一个迷宫避障小车。

2. 提高学生的动手能力，培养实际操作和解决问题的能力。

3. 培养学生团队协作能力，通过分组完成任务，提高沟通与协作水平。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的热爱，激发学习兴趣，提高探索精神。

2. 培养学生面对挑战时的坚持与毅力，学会克服困难，勇于尝试。

3. 增强学生的自信心，通过完成课程任务，感受到成功的喜悦。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程属于综合实践活动课程，结合了物理、信息技术等多学科知识。

学生处于初中阶段，好奇心强，具有一定的动手能力和探究精神。

教学要求注重实践操作，培养学生的创新能力和实际应用能力。

二、教学内容1. 理论知识：- 迷宫避障小车的基本原理，涉及力学、电学等基础知识。

- 编程控制原理，包括编程语言基础、逻辑判断与循环结构。

- 迷宫设计原理，介绍不同类型的迷宫特点及设计方法。

2. 实践操作：- 小车组装，包括电机、传感器、电池等组件的安装与调试。

- 编程实践，利用编程软件编写控制小车运动的程序代码。

- 迷宫搭建，根据设计原理，分组搭建不同难度的迷宫。

3. 教学大纲安排：- 第一阶段：理论知识学习，包括小车原理、编程基础、迷宫设计原理，共计4课时。

- 第二阶段：实践操作，分为小车组装、编程实践、迷宫搭建，共计8课时。

- 第三阶段：成果展示与评价，每组展示作品，分享设计过程，共计2课时。

教学内容与教材关联性：本课程内容与初中物理、信息技术等学科教材相关章节紧密结合，如物理学科的力与运动、电学基础，信息技术学科的编程基础等。

通过本课程的教学，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高综合运用知识的能力。

避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解避障小车的基本工作原理，掌握相关的物理和工程知识。

2. 学生能够描述并解释传感器在避障小车中的作用，以及如何通过编程实现小车自动避障。

3. 学生能够掌握基础的电路连接和编程指令，将理论知识应用于实际操作中。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成避障小车的组装和编程。

2. 学生能够在团队协作中发挥自己的作用，共同解决制作过程中遇到的问题。

3. 学生通过实践活动，提高动手能力，培养创新思维和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过参与避障小车的制作，增强对科学技术的兴趣和好奇心，培养积极的学习态度。

2. 学生在团队合作中学会相互尊重、支持与配合，培养良好的团队精神和沟通能力。

3. 学生在遇到困难和挑战时，能够保持积极心态，勇于尝试和克服困难，增强自信心。

二、教学内容本课程以《信息技术》教材中“机器人制作”章节为基础，结合以下内容进行教学：1. 机器人基础知识：介绍机器人的定义、分类及其应用场景，重点讲解避障小车的工作原理。

2. 传感器及其应用：学习红外传感器、超声波传感器等在避障小车中的作用，以及传感器与单片机的连接方法。

3. 编程控制：学习基本的编程指令，通过编程实现避障小车的自动行驶和避障功能。

4. 实践操作：分组进行避障小车的组装、编程和调试，让学生在实践中掌握相关知识。

5. 创新拓展：在掌握基本功能的基础上，鼓励学生发挥创意，为避障小车增加更多功能。

教学内容安排和进度：第一课时：机器人基础知识学习，了解避障小车工作原理。

第二课时：学习传感器及其应用，进行传感器与单片机的连接。

第三课时：学习编程控制，编写程序实现避障功能。

第四课时：分组实践操作，组装、编程和调试避障小车。

第五课时：创新拓展，为避障小车增加更多功能，分享制作经验。

三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，为学生讲解机器人基础知识、传感器原理等理论内容，使学生对避障小车有全面的认识。

《初探人工智能——自动避障小车》教学设计【学习内容与要求】本节课是人工智能入门基础课，适合有一定图形化编程基础的同学。

本节课的学习内容分为两个部分，一部分是了解疫情当下人工智能技术在无人配送领域的应用，另一部分是学生自己动手搭建一辆自动避障小车，其中能让小车实现自动避障功能的是超声波传感器，所以要求学生在动手实践中，熟练掌握超声波传感器的使用方法，同时提高编程能力和硬件搭建能力。

【学情分析】本课面向有较好信息素养的五年级学生开设，他们大部分有图像化编程基础。

本课为人工智能入门课，利用EV3软硬件进行编程和搭建，EV3编程软件是图形化编程软件，符合五年级学生的认知发展水平。

五年级学生空间想象能力和动手操作能力也都达到较高的水平，具备搭建自动避障小车的能力。

在学习本课之前，学生已经知道EV3硬件中基础零件的名称及相关作用，也知晓EV3软件的基本编程方法。

本节课在学生学习的基础上，要求学生能独立搭建一辆装有超声波传感器的小车，并能通过编写程序驱动小车完成避障任务。

【教学思路】本节课由现实生活中的一个问题引出，疫情当下，快递和外卖在配送过程中如何减少人员的直接接触？利用人工智能技术中的无人配送车就可以解决这个问题。

教师引导学生思考，无人配送车在路上遇到障碍物要如何躲避呢？本节课我们就一起来搭建一辆可以自动躲避障碍物的小车。

小组完成编程和搭建后，向全班展示自己的自动避障小车，最后教师进一步介绍自动避障功能在现实生活中的应用，拓展学生的认知。

【教学目标】1.知道人工智能技术在无人配送领域中的应用。

2.能利用EV3软件进行简单编程。

3.能根据学习任务进行硬件的搭建与调试。

4.熟练掌握超声波传感器的使用方法。

5.体验人工智能技术为人类带来的便利。

【教学准备】为学生准备：安装有EV3软件的笔记本电脑6台、超声波传感器、轮子、主机、发动机、一些拼接零件和障碍物。

教师准备：教学课件、板贴。

【教学过程】一、新课导入1.教师提出问题，最近上海疫情牵动着全国人民的心，在疫情当下，快递和外卖在配送过程中如何减少人员的直接接触？2.师生讨论，利用人工智能技术中的无人配送车可以解决这个问题，播放上海无人配送车工作场景的视频。

自动避障小车摘要设计并制作了一辆可远距离遥控的小车。

车体以TI公司Stellaris Cortex-M3系列单片机LM3S615为控制核心，配合步进电机系统、红外传感器、zigbee无线通信模块，实现小车行走、自动避障、远距离通信控制等功能。

遥控器部分采用TI公司MSP430G系列MSP430G2452单片机，配合电容触摸板和zigbee 无线通信模块，实现了对小车的远距离全方位控制。

实际测试表明，遥控小车的有效控制距离超过500米，触控板控制精确，小车行走流畅、避障迅速可靠。

关键词：Cortex-M3; Stellaris; MSP430; Zigbee1.设计功能思想:要设计的是一个可以远距离遥控，灵活快速运动的遥控小车。

同时为了防止小车在遥控运动时意外撞到障碍物后发生损坏，所以给小车增加自动避障功能。

小车在无障碍物时按遥控指令行进，遇到障碍物时，优先执行避障程序。

主要涉及内容包括：（1）对小车运动电机的控制（2）对红外传感器的信息读取及检测距离控制（3）控制器控制台的选取及其驱动软件设计（4）无线通信协议，命令收发的软件设计2. 系统方案（1）系统设计框图：图1为系统设计框图。

图1 系统设计框图（2）其中使用的关键算法：（a）控制器部分，待机状态下，且设置了8.3秒自启动的算法。

并且通过软件模拟UART，实现了命令的准确发送。

（b）小车部分， 5个红外传感器，由M3内部硬件集成的PWM控制，由5个GPIO单独读取障碍信息3. 硬件清单系统硬件：控制器、小车（带有步进电机和红外传感器）、无线模块。

（1）控制器部分：图2 电容触摸板图2为电容触摸板，型号为430BOST SENSE1。

电容触摸板是一种无损耗按键，操作界面美观，作为遥控器的控制台。

图3 MSP-EXP430G2 LaunchPad图3为TI公司MSP430G2系列开发板，所用单片机位MSP430G2452。

G2板作为遥控器的处理器，实现对触摸信号的处理和无线通信。

信科专业综合课程设计题目：基于单片机的自动避障小车专业：班级：姓名：学号：指导老师：成绩：目录第1节引言。

31.1研究背景。

31.2本设计任务和主要内容。

3 第2节系统主要硬件电路设计。

42.1系统原理组成框图。

4 2.2 系统主控模块电路。

4 2.2.1 STC89C52单片机性能优点。

4 2.2.2 主控模块电路。

5 2.3 车体框架。

52.4 电源及稳压模块。

62.5 逻辑模块。

72.6 感测模块。

72.7 连接模块。

82.8 电机驱动模块。

92.9 显示模块。

10第3节系统软件设计。

113.1程序设计流程图。

113.2系统主程序设计。

123.3 PWM信号控制小车走向流程图。

133.4 PWM信号控制电机流程序。

133.5液晶初始化及显示子程序。

15 第4节结束语。

18 参考文献。

19第1节引言本课程设计是以功耗低、抗干扰能力强的At89s51单片机为核心，外加路面障碍物感测模块――光电开关组完成对路面情况的实时监测，并把所采集的信息传输给单片机，单片机根据路面情况做出恰当的处理，进而控制小车的走向。

1.1研究背景在科学探索及紧急抢险中经常要对一些危险或人类不能直接到达的地域进行探测，这就需要用机器人来完成。

而机器人在复杂地形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。

自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。

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，这就使机器人自动避障功能的研发有了重大意义。

自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。

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。

1.2 本设计任务和主要内容本设计是对以单片机At89s51为核心的系统根据感测模块传输的前方路面信息控制小车行驶走向的软、硬件设计开发。

系统要能够做到准确及时监测前方路面信息并传输给主控模块，做到根据前方路面信息及时调整小车的走向，做到显示小车的走向和小车已经行驶过的路程。