智能调速系统小车调速

PWM调速循迹避障小车是一种基于单片机控制系统的智能小车，具有很高的实用价值和教学意义。

在实际应用中，PWM调速循迹避障小车可以应用于智能家居、智能物流等领域，为人们的生活和工作带来便利。

在设计和制造PWM调速循迹避障小车的过程中，我们经历了许多挑战和收获了许多成果。

在此，我将共享我对PWM调速循迹避障小车的总结与体会。

一、总结1. PWM调速原理PWM即脉冲宽度调制，是一种用来调节模拟电路的技术。

在PWM 调速循迹避障小车中，我们通过改变电机工作周期内的通电时间来控制电机的转速，从而实现小车的速度调节。

2. 循迹原理循迹是指小车根据预设的路径行驶，通常使用红外线传感器、摄像头等设备来实现。

在PWM调速循迹避障小车中，我们利用红外线传感器来检测小车周围的环境，根据检测结果来调整小车的行驶方向，实现循迹功能。

3. 避障原理避障是指小车在行驶过程中遇到障碍物时，能够及时停车或绕行，避免发生碰撞。

在PWM调速循迹避障小车中，我们通过超声波传感器等设备来检测前方障碍物的距离，根据检测结果来控制小车的行驶，实现避障功能。

4. 控制系统PWM调速循迹避障小车的控制系统由单片机、传感器、驱动电路和执行机构等部分组成。

通过单片机对传感器检测结果的分析和处理，再通过驱动电路和执行机构的协调工作，实现对小车的调速、循迹和避障控制。

二、体会1. 技术挑战在设计和制造PWM调速循迹避障小车的过程中，我们遇到了许多技术挑战，比如传感器的精度和稳定性、控制算法的优化等。

通过不断的尝试和改进，我们最终克服了这些挑战，成功实现了小车的功能。

2. 团队合作制造PWM调速循迹避障小车是一个涉及多个领域知识的复杂任务，需要团队成员之间的合作和协调。

在这个过程中，我们学会了有效的交流和合作，培养了团队精神，提高了解决问题的能力。

3. 实践意义通过制造PWM调速循迹避障小车，我们不仅加深了对相关知识的理解，还锻炼了动手能力和解决实际问题的能力。

智能小车寻迹与避障方案总体方案：整个电路系统分为寻迹检测、避障检测、控制、驱动四个模块。

首先利用检测模块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，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。

检测模块：在该模块中包括有速度信息检测和位置信息检测两个子模块，分别检测小车当前的位置信息和速度信息，并将检测到的信息传给MCU，其核心是传感器。

控制模块：控制模块包括信息处理和控制，其核心是MCU，MCU接收到检测来的信号，对信号进行处理后作出判断，并发出控制命令。

驱动模块：该模块包括了驱动电机，当接收到MCU的命令后便执行相应的操作，同时检测模块又检测到电机的状态信息，反馈给MCU 。

从而整个系统构成一个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶的目的。

智能小车寻迹与避障系统框图一．方案论证与选择1.1小车方案方案一：三轮智能小车。

三轮智能小车的结构简单，易于操作，前轮的方向由舵机控制。

但该方案的缺点也十分明显，在小车在行驶过程中的稳定性不足，并且行驶速度过慢。

方案二：四轮智能小车。

四轮智能小车相对于三轮智能小车在结构上更为复杂，但其稳定性得到明显加强。

两个电机分别控制小车的两个后轮，驱动小车前进。

同时四轮小车在转弯的控制性上更好。

综合以上信息，在本次试验中，四轮驱动小车的性能更为优越，也更符合设计的目的和要求。

所以此次智能小车方案选择四轮小车作为小车模型。

1.2电源管理模块方案一：三端固定输出电压式稳压电源L7805：运用其器件内部电路来实现过压保护、过流保护、过热保护，这使它的性能很稳定。

能够实现1A以上的输出电流器件具有良好的温度系数。

L7805有多种电压输出值5V~24V，因此它的应用范围很广泛，可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。

而且它的价格低廉。

方案二：LM1117是一个低压差电压调节器系列。

课程设计报告设计题目：遥控小车——基于51单片机的步进电机调速系统学院：专业：班级：学号：姓名：电子邮件：时间：成绩：指导教师：华南农业大学理学院应用物理系课程设计（报告）任务书学生姓名指导教师职称学生学号专业电子信息科学与技术题目基于51单片机的步进电机调速系统（遥控小车）任务与要求1. 设计并制作电路，利用单片计控制步进电机运转。

2. 通过键盘可以不间断地设定改变电机的转速、转向。

3. 利用显示器实时显示转速等参数。

4. 扩展功能：可设定转动步数。

开始日期2014 年3 月完成日期2014 年3 月1引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

目前，步进机已经广泛应用于领域，例如工业生产中的机械臂的控制，照明装置和监控摄像机转动等。

步进机在装置转动、精确位移方面有很重大的作用。

本系统是基于STC89C51 单片机的遥控小车。

采用STC89C51单片机作为控制核心，通过ULN2003A驱动步进机（28BYJ-48）转动，由按键和显示屏1602组成人机交互模块，同时通过315M无线发射和接收模块向单片机输入控制信号，将整个系统固定于简易小车上，最终实现小车测试和远程遥控功能。

基本达到预定的设计要求以及功能的扩展。

2系统的设计与理论分析2.1系统总体设计2.2理论分析本设计分为两种工作模式：测试模式、遥控模式。

在电路板上有一个带锁的开关进行设置。

测试模式工作时，通过控制小车上的按键进行加速、减速、反转、设置、步数增、步数减等按键，单片机扫描按键，通过软件控制液晶模块显示对应的转速、设置的速度和步数，同时控制步进机模块进行相应的转动。

步进机的是由ULN2003A达林顿管驱动，由单片机控制输入脉冲的频率来控制步进机的转速，单片机是通过程序查表对4个I/O口输出脉冲，本次设计采用的是两相四线减速步进机，步进角为5.625°，减速比为64:1，程序采用的是8拍查表，具有较好的扭矩。

遥控模式工作时，遥控部分五个按键分别输入前、后、左、右、暂停，单片机扫描按键，通过无线发射模块发射串行编码，小车的无线接收模块接收对应的编码，送至单片机进行解码，从而控制液晶模块的显示和步进机模块的工作，进而完成功能。

第1章绪论1.1课题背景目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。

世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。

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，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路（轨迹）行进。

智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备：1）计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作。

2）摄像机，用来获得道路图像信息。

3）传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。

智能车辆作为移动机器人的一个重要分支正得到越来越多的关注。

1.2国内外发展现状及趋势智能化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。

同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

国外智能车辆的研究历史较长。

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）。

平衡⼩车调试指南（直⽴环速度环）平衡⼩车调试指南接下来将和⼤家⼀起以⼯程的思想去完成⼀个平衡⼩车的调试，包括平衡⼩车的直⽴环、速度环、转向环，⼀般我们是先调试直⽴环，再调试速度环，最好调试转向环。

另外需要说明的是，因为我们使⽤的电机性能⾮常好，对PID参数不敏感，也就是说每个参数的取值范围都很⼴，这将对我们接下来的调试有很⼤的帮助。

1.1平衡⼩车直⽴控制调试平衡⼩车直⽴环使⽤PD（⽐例微分）控制器，其实⼀般的控制系统单纯的P控制或者PI控制就可以了，但是那些对⼲扰要做出迅速响应的控制过程需要D （微分）控制。

下⾯是直⽴PD控制的代码：int balance(float Angle,float Gyro){float Bias,kp=300,kd=1;int balance;Bias=Angle-0;//计算直⽴偏差balance=kp*Bias+Gyro*kd;//计算直⽴PWMreturn balance;//返回直⽴PWM}⼊⼝参数是平衡⼩车倾⾓和Y轴陀螺仪（这个取决MPU6050的安装），我们的⼩车前进⽅向是MPU6050的X轴的正⽅向，电机轴与Y轴平⾏。

前⾯两⾏是相关变量的定义，第三⾏是计算⾓度偏差，第四⾏通过PD控制器计算直⽴PWM，最后⼀⾏是返回。

调试过程包括确定平衡⼩车的机械中值、确定kp值的极性（也就是正负号）和⼤⼩、kd值的极性和⼤⼩等步骤。

在调试直⽴环的时候，我们要屏蔽速度环和转向环，如下图所⽰：1.1.1确定平衡⼩车的机械中值把平衡⼩车放在地⾯上，绕电机轴旋转平衡⼩车，记录能让⼩车接近平衡的⾓度，⼀般都在0°附近的。

我们调试的⼩车正好是0度，所以就是Bias=Angle-0;1.1.2确定kp值的极性（令kd=0）⾸先我们估计kp的取值范围。

我们的PWM设置的是7200代表占空⽐100%，假如我们设定kp值为720，那么平衡⼩车在±10°的时候就会满转。

智能小车调速原理
智能小车调速原理是基于车辆的运行速度实时反馈和控制的一个过程。

其基本原理是通过传感器检测车轮转速，并将数据传输给控制系统进行处理和分析。

在智能小车中，通常使用光电编码器或霍尔传感器等装置来检测车轮的转速。

这些传感器能够将车轮的每转所产生的脉冲信号传输给控制系统，从而实时更新车轮转速的信息。

控制系统根据接收到的车轮转速数据和预设的速度目标进行比较和判断。

一旦控制系统检测到车轮转速低于目标速度，它将发出相应的指令，调整电机的输出力矩，从而增加车轮的转速。

反之，如果车轮转速过高，控制系统将减小电机的输出力矩，以降低车轮的转速。

为了保持车辆的稳定性和安全性，智能小车调速系统通常还会考虑其他因素，如路面状况、载重情况和环境变化等。

这些因素会影响到车轮的转动阻力和粘滞力，进而影响到调速系统的反馈和控制指令。

总的来说，智能小车调速原理基于车轮转速的实时检测和控制指令的调节。

通过不断地调整电机的输出力矩，系统能够使车轮的转速始终维持在预设的目标值附近，从而实现智能小车的稳定运行。

基于ATmega128的智能机器人小车控制系统设计冯蓉珍【摘要】An intelligent car control system based on ATmega128 was designed in this article.By measuring the car speed through photoelectric coder and dealing it with bang-bang ＋ PID algorithms,a PWM signal was created to control the speed of motors,which leads to the rapid and precise control of the car.Sensors to dodge balks and measure are also equipped in the car to achieve tracing and balk dodging.%基于ATmega128单片机的智能小车控制系统,通过光电编码器实现对小车速度的测量并将速度值进行bang-bang＋PID运算,产生控制直流电机转速的PWM电压信号,实现对车速的快速调整和精确控制。

小车控制系统还配有避障和灰度传感器,用于检测障碍物和地面灰度,实现小车避障和寻迹功能。

【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(014)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】ATmegal128;机器人;智能小车;单片机;PID【作者】冯蓉珍【作者单位】苏州经贸职业技术学院信息系,江苏苏州215009【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言机器人小车是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。

随着传感技术、计算机科学、人工智能及其他相关学科的迅速发展，机器人小车正向着智能化的方向发展[1]。

智能机器人小车必须具有感知周围环境、进行任务规划和决策的能力，特别是在上下坡、弯道等不同的环境中需要实现速度控制、避开障碍物及沿某轨迹自主行走等功能，因此系统必须具有丰富的传感器、功能强大的控制器以及灵活精确的驱动系统。

Value Engineering0引言在企业生产中，自动控制运料小车是运输中主要设备之一，小车的控制方式有很多种，其中从早期的继电器-接触器控制组成的复杂系统到现在通过PLC 等控制器组成的电气控制系统，使其控制速度快、精度高、可靠性强并且维修和改造方便等优点。

本文采用交流电动机、变频器和编码器组成的交流变频闭环调速系统，对位移和速度进行精确控制。

1运料小车控制系统要求1.1运料小车工作原理本系统采用可移动电源由软电缆连接进行供电，其料车轨道长50m ，小车控制要求如下：当小车运行到装料处进行装料延时一段时间，装满料后，小车按照慢-快-慢的规律前进到卸料处停车倒料，倒完后，小车再次按照慢-快-慢的规律返回到装料处，如此循环。

整个工作过程由PLC 控制完成，速度变化通过变频器频率变化完成，并且通过上位机监控画面显示小车的位置和运行状态，从而实现运料过程的监视及管理和显示信息。

1.2运料小车系统构成为了实现系统控制要求，采用德国西门子公司的S7-200系列CPU224XP 型，PLC 为现场控制器，交流电机、变频器和编码器，实现对小车精确定位及调速控制，在每个站点都有检测装置及站点阀门装置信号通过S7-200的数字量输入端送入上位机，上位机经过信息处理后将控制信号送入S7-200的数字量输出端，驱动电机的运行，进而实现对小车的控制，系统工作原理如图1所示。

2硬件设计2.1运料小车硬件连接设计系统采用西门子MICROMASTER420变频器用于控制三相交流电动机速度，运用输入输出混合模拟量模块EM235，它主要采集两个信号，一个是给定电压，另一个是旋转编码器输出的反馈量，其中读取模拟量输入映像寄存器AIW 中的数据可使用PLC 程序来完成。

而旋转编码器是用来量电机转速的，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。

注意接线时一定要把变频器0V 和AIN-短接，PLC 的1M 与变频器的0V 也要短接，否则不能进行调速。

基于单片机的智能小车系统设计摘要：系统以at89s52作为智能小车的监测和控制核心，运用pwm 直流电机调速技术，通过红外光电传感器、超生波传感器和无线传输模块，对小车的路况、速度和间距进行检测，完成对小车运动位置、速度、运动方向等参数的控制，以实现小车的定点停靠、自动转弯、超车区超车的功能。

测试结果表明，本系统性能优良，工作稳定。

关键词：at89s52；电动小车；超车中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）05-1122-02本设计以2011年全国大学生电子竞赛题——《智能小车》为背景，设计了一套智能小车。

甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能[1]。

1 总体设计方案智能小车系统由甲、乙两小车构成，系统主要包括以下模块：控制器模块、电机驱动模块、道路标志线检测模块、超声波避障超车模块、车辆调速模块、无线传输模块。

系统结构图如图1所示：图1 智能小车系统结构图2 主要模块电路的设计与实现2.1 控制器模块本设计采用51单片机作为控制器模块，51单片机使用简单、对于小型系统的控制灵活，at89s52单片机io口和定时计数器个数基本满足系统设计要求，故本设计采用at89s52单片机作为核心控制模块[2][3]。

2.2 道路标志线检测模块道路标志线检测模块采用红外光电传感器来实现。

其优点是原理简单、操作方便、信号处理速度快。

采用tcrt5000对路况信息进行采集，输出信号。

当小车在运行过程中遇到黑线时，利用光电传感器的检测原理，当光线照射到运动轨道的表而上时会发生反射，黑白线检测光电传感器可根据接收到的反射光强弱来判断是否检测到黑线，可以使小车自动循迹，实现小车的自动行驶功能[4]。

2.3 避障超车控制模块本设计采用超声波检测距离的方式，由单片机控制超声波模块，定时检测小车前方的路况，把测量的数据实时反馈给控制系统，控制测速。

课程设计说明书题目：基于单片机‎的测速装置‎学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：目录目录.............................. 错误！未定义书签。

燕山大学课‎程设计（论文）任务书.......... 错误！未定义书签。

摘要................................. 错误！未定义书签。

前言.................................. 错误！未定义书签。

一、STM32‎相关知识介‎绍................. 错误！未定义书签。

1.1 STM32‎介绍....................... 错误！未定义书签。

1.2 固件库在S‎T M32中‎的作用 .......... 错误！未定义书签。

二、智能小车介‎绍....................... 错误！未定义书签。

2.1智能小车‎整体简介................. 错误！未定义书签。

2.2 4路红外线‎探测系统............... 错误！未定义书签。

2.3 PWM测速‎原理及模块‎............... 错误！未定义书签。

2.4 L298驱‎动模块 ................... 错误！未定义书签。

三、程序设计 ......................... 错误！未定义书签。

3.1 外设的初始‎化和设置步‎骤 .......... 错误！未定义书签。

3.2 设计流程和‎思路.................. 错误！未定义书签。

四、心得体会 .......................... 错误！未定义书签。

五、参考资料 .......................... 错误！未定义书签。

六、程序附录 .......................... 错误！未定义书签。

燕山大学课‎程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学‎院基层教学单‎位：自动化系学号学生姓名专业（班级）设计题目基于单片机‎的测速装置‎设计技术参数1掌握PW‎M电机调速‎原理；2掌握红外‎测速原理；3合理设置‎电机控制周‎期。

智能小车控制系统设计谢檬;郭霞【摘要】以16位低功耗单片机MSP430F5438为控制核心,以直流电机作为驱动的动力,设计了智能小车并采用脉宽调制(PWM)方式实现对车速的准确控制;使用灰度传感器来检测起点/终点标志线及转弯/超车标志线;在超车区使用超声波传感器来测量两辆小车之间的距离,并在轨道的超车区内进行超车;使用无线通信模块来进行两车之间的超车通信,有效避免两车相撞并顺利实现超车;用电子指南针模块来对两小车进行精确定位及转弯控制和在行车道上方向的校正.通过对样机进行了测试,结果表明:智能小车可以实现单车绕圈行驶、两车防撞前后行驶、两车在规定的区域完成超车等功能,且其性能稳定、抗干扰性强,在无人驾驶系统方面得到广泛应用.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)012【总页数】3页(P110-112)【关键词】光电传感器;超声波传感器;电子指南针;无线通信【作者】谢檬;郭霞【作者单位】西安交通大学城市学院,陕西西安710018;西安交通大学城市学院,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】TP212.9智能小车作为机器人的典型代表，相对于传统的汽车有着更好的安全性、机动性和广泛的适用性[1～3]，是一个集合环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统。

智能小车主要应用领域为：军事侦察与环境探测；探测危险与排除险情；安全检测受损评估；智能家居等[4～6]。

生活小区内路面情况简单，行人多、机动车少，采用无人驾驶的电力通勤车最为合适。

本文所设计的智能小车以TI公司的单片机MSP430F5438作为控制核心[7]，以直流电机作为驱动的动力，并采用脉宽调制(PWM)方式实现对车速的准确控制；采用了红外光电传感器对边界和标志线进行检测、设计了超声波传感器和无线收发模块进行两车距和车位的检测、利用电子指南针传感器进行对智能车转弯的控制。

实现了单车绕圈行驶、两车防撞前后行驶、两车在规定的区域完成超车等功能。