毕业设计智能循迹避障小车设计

智能循迹避障声控小车设计摘要系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。

采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。

系统能实现对线路进行寻迹，小车可以前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声音控制小车的启停。

整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。

关键词：P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机ABSTRACTSystem is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single-chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction.KEYWORD:P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed目录1 系统设计 (1)1.1 设计要求 (1)1.1.1 基本要求 (1)1.1.2 扩展部分 (1)1.2 总体设计方案 (1)1.2.1 基本模块设计方案论证与比较 (1)1.2.2 系统总体设计方案 (5)2 单元硬件电路设计 (6)2.1 光电对管寻迹模块 (6)2.2电机驱动电路的设计 (6)2.3红外避障模块 (7)2.4 单片机P89V51核心模块 (8)2.5 声控电路 (8)2.6 语音播报模块 (9)3 系统软件设计 (10)3.1主程序流程图 (10)3.2 传感器数据处理及寻迹程序流程 (11)4 系统测试 (12)4.1 硬件测试 (12)4.2 硬件与软件的联机测试 (12)5 测试数据及实验结果 (13)参考文献 (14)1 系统设计1.1 设计要求1.1.1 基本要求1、小车可以自动寻迹在设计好的线路上向前或向后跑。

智能循迹避障小车设计说明智能循迹避障小车是一种基于微控制器控制的智能小车，它能够根据预设程序进行自主行驶、循迹和避障。

下面是对智能循迹避障小车的设计说明：1.硬件设计智能循迹避障小车的硬件设计包括以下组成部分：1.1 微控制器：使用单片机实现小车的控制和决策，采用常见的单片机有STC、ATmega、STM32等。

1.2 传感器：使用光电传感器进行循迹，超声波传感器进行避障。

在循迹方面，一般采用两个光电传感器，安装在小车底部，分别检测黑线和白色地面；在避障方面，一般采用超声波传感器，安装在小车前方，检测前方物体距离。

1.3 驱动电机：小车驱动电机一般采用直流减速电机，通过H桥驱动电路实现正反转控制。

1.4 电源：小车电源采用锂电池或干电池供电。

1.5 其他：小车还需要一些辅助元件，如LED指示灯、蜂鸣器等。

2.软件设计智能循迹避障小车的软件设计包括以下几个方面：2.1 循迹算法：根据光电传感器检测到的黑线和白色地面的信号，判断小车当前位置，控制小车朝着黑线方向运动。

2.2 避障算法：根据超声波传感器检测到的前方距离信息，判断小车前方是否有障碍物，避免碰撞。

2.3 控制逻辑：根据传感器数据计算得出的小车状态，进行控制决策。

比如，避障优先还是循迹优先，小车如何避障等。

2.4 通信协议：如果需要远程控制或传输数据，需要设计相应的通信协议。

3.功能实现基于硬件和软件设计，实现智能循迹避障小车以下功能：3.1 循迹：小车能够自主行驶，按照预设的循迹算法进行路径规划和执行。

3.2 避障：小车能够根据预设的避障算法，自主避开前方障碍物，避免碰撞。

3.3 情境感知：小车能够通过传感器感知环境，根据感知到的信息做出相应的控制决策。

3.4 远程控制：如果需要，可以通过通信模块实现小车的远程控制和数据传输。

循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。

四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。

在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。

为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。

同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。

2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。

常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。

光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。

在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。

为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。

通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。

（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。

常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。

超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。

在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。

一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。

3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。

常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。

单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。

在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。

4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。

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：初清晨学号：2013131013同组成员：孟庆阳轩指导老师：王艳春日期： 2015年12月24日组员分工1、组长：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0第一章绪论11.1智能小车的意义和作用 (1)1.2智能小车的现状 (2)第二章方案设计与论证22.1 主控系统 (2)2.2 电机驱动模块 (3)2.3 循迹模块 (4)2.4 避障模块 (5)2.5 机械系统 (6)2.6电源模块 (6)第三章硬件设计63.1 AT89S52单片机的简介 (7)3.2总体设计 (10)3.3驱动电路 (11)3.4信号检测模块 (12)3.5主控电路 (13)第四章软件设计134.1主程序框图 (13)4.2电机驱动程序 (14)4.3循迹模块 (15)4.4避障模块 (18)结束语23致23附录一循迹加红外避障综合程序25附录二实物图29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、停止的精确控制以与检测数据的存储、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与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 carAbstract：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与机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。

智能寻迹避障小车寻迹系统设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]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内；（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；项目描述该项目的主要内容是：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内；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；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（℃）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。

智能循迹避障小车设计智能循迹避障小车的核心功能在于能够沿着特定的轨迹行驶，同时能够避开行驶过程中遇到的障碍物。

要实现这两个功能，需要在硬件和软件两个方面进行精心设计。

在硬件方面，首先是小车的车体结构。

通常选用坚固且轻便的材料，以保证小车的稳定性和灵活性。

车轮的选择也很重要，需要具备良好的抓地力和转动性能。

传感器是实现智能循迹避障功能的关键部件。

对于循迹功能，常用的是光电传感器或摄像头。

光电传感器通过检测地面上的反射光来判断轨迹，而摄像头则可以通过图像识别技术获取更精确的轨迹信息。

在避障方面，超声波传感器或红外传感器是常见的选择。

超声波传感器通过发射超声波并接收反射波来测量与障碍物的距离，红外传感器则通过检测障碍物反射的红外线来实现避障功能。

控制模块是小车的大脑，负责处理传感器采集到的数据，并控制电机的运转。

常用的控制芯片有单片机，如 Arduino 或 STM32 等。

电机驱动模块则用于将控制模块输出的信号转换为电机所需的驱动电流，以实现小车的前进、后退、转弯等动作。

电源模块为整个小车系统提供稳定的电力供应。

一般选择可充电的锂电池，其具有较高的能量密度和较长的续航能力。

在软件方面，编写高效可靠的程序是实现智能循迹避障功能的关键。

首先是传感器数据的采集和处理程序。

对于光电传感器或摄像头采集到的轨迹信息，需要进行滤波、放大等处理，以提高数据的准确性和可靠性。

对于超声波传感器或红外传感器采集到的避障数据，需要进行距离计算和障碍物判断。

控制算法是软件的核心部分。

对于循迹功能，常用的算法有 PID 控制算法。

通过不断调整电机的转速和转向，使小车能够准确地沿着轨迹行驶。

对于避障功能，通常采用基于距离的控制策略。

当检测到障碍物距离较近时，及时控制小车转向或停止，以避免碰撞。

电机控制程序负责根据控制算法的输出结果，精确控制电机的运转。

这需要对电机的特性有深入的了解，以实现平稳、快速的运动控制。

为了提高小车的性能和稳定性，还需要进行系统的调试和优化。

循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计文档范本：
⒈摘要
本文档旨在详细介绍循迹避障智能小车的设计方案。

介绍了小车的硬件组成、软件设计和算法实现，以及测试结果和优化方案。

⒉引言
介绍循迹避障智能小车的背景和应用场景，解释设计的目的和意义。

⒊系统架构
详细介绍循迹避障智能小车的系统组成，包括传感器模块、控制器、执行器等硬件部分，以及软件部分的整体架构。

⒋传感器设计
说明循迹避障智能小车所使用的传感器，包括红外线传感器、超声波传感器等的选择原因和工作原理，以及如何与控制器进行连接。

⒌控制器设计
介绍循迹避障智能小车的控制器设计，包括主控芯片的选择、引脚分配以及与传感器和执行器的连接方式。

⒍执行器设计
详细说明循迹避障智能小车的执行器设计，包括电机控制模块、转向模块等的选择和工作原理。

⒎算法设计
阐述循迹避障智能小车所采用的算法设计，包括循迹算法和避障算法的原理和实现方法。

⒏系统测试与优化
描述循迹避障智能小车的测试方法和实验结果分析，以及针对存在的问题进行的优化措施。

⒐结论
总结循迹避障智能小车设计的成果，评估其性能和应用前景，并展望未来的发展方向。

⒑附件
提供循迹避障智能小车的原理图、源代码、测试数据等附件，以供读者参考使用。

1⒈法律名词及注释
在文档末尾提供相关法律名词的注释，并进行对应解释，以确保读者对相关法律概念的理解和使用的合法性。

摘要：本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片，以直流电机，光电传感器，超声波传感器，电源电路以及其他电路构成。

系统由STC89C52通过IO口，通过红外传感器检测黑线，利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向，循迹由TCRT5000型光电对管完成。

一、系统设计1、小车循迹，避障原理这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。

红外探测法，即利用红外a在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地板时，发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光，单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。

红外探测器探测距离有限一殷最大不应超过3cm。

而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号，通过接收反射回来的超声波信号，从而实现的避障。

当前方有障碍物时，超声波会向单片机串口发送一串数字，这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。

当串口接收到信号时，会引发串口中断，单片机通过读取距离值，并且对此数值进行分析是不是距离小车很近，是的话就进行转向；否则继续循迹。

当小车遇到第一个障碍后，就计数一次，这样当遇到第二个障碍物时，小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。

2、选用方案（1）：采用成品的小车地盘，通过改装来完成任务；（2）：采用STC89C52单片机作为主控制器；（3）：采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。

（4）：采用TCRT5000型红外传感器进行循迹；（5）：L298N作为直流电机的驱动芯片；（6）：通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向；3、系统机构框图如下所示：二、硬件实现及单元电路设计与分析1、微控制模块设计与分析微控制器模块我们采用STC89C52。

该芯片采用双列直插是封装，便于焊接，性能比较稳定，而且在市场上也是比较廉价的单片机。

循迹避障智能小车的实验设计本实验旨在设计和实现一个能够循迹避障的智能小车，通过实践验证其实验设计方案是否可行。

通过本实验，希望能够提高小车的自动化水平，使其能够在复杂的路径环境中自主运行。

循迹避障智能小车：实验所用的智能小车需具备循迹和避障功能。

传感器：为了实现循迹和避障功能，我们需要使用多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器等。

电路：实验中需要搭建的电路包括电源电路、传感器接口电路和控制器电路等。

编程软件：采用主流的编程语言如Python或C++进行编程，实现对小车的控制和传感器数据的处理。

搭建电路：根据设计要求，完成电源电路、传感器接口电路和控制器电路的搭建。

安装传感器：将红外线传感器和超声波传感器安装在小车上，并与电路连接。

编程设定：使用编程软件编写程序，实现小车的循迹和避障功能。

调试与优化：完成编程后进行小车调试，针对实际环境进行调整和优化。

通过实验，我们成功地实现了小车的循迹避障功能。

在实验过程中，小车能够准确地跟踪预设轨迹，并在遇到障碍物时自动规避。

实验成功的主要因素包括：正确的电路设计、合适的传感器选型、高效的编程实现以及良好的调试与优化。

在实验过程中，我们发现了一些需要改进的地方，例如传感器的灵敏度和避障算法的优化。

为了提高小车的性能，我们建议对传感器进行升级并改进避障算法，使其能够更好地适应复杂环境。

通过本次实验，我们验证了循迹避障智能小车实验设计方案的有效性。

实验结果表明，小车成功地实现了循迹避障功能。

在未来的工作中，我们将继续对小车的性能进行优化，以使其在更复杂的环境中表现出更好的性能。

本实验的设计与实现对于智能小车的应用和推广具有一定的实际意义和参考价值。

随着科技的不断发展，智能小车已经成为了研究热点之一。

避障循迹系统是智能小车的重要组成部分，它能够使小车自动避开障碍物并按照预定的轨迹行驶。

本文将介绍一种基于单片机的智能小车避障循迹系统设计，该设计具有简单、稳定、可靠等特点，具有一定的实用价值。

智能循迹、避障遥控小车设计摘要：本文设计了一款以STM32单片机为控制核心的智能小车，智能小车主要采用高灵敏度的光电管，对路面黑色轨迹进行检测，并利用单片机产生PWM波，控制小车速度。

能够平稳跟踪给定的路径实现循迹的目的。

整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。

若遇到障碍物，通过检测障碍物离自己的距离来判断自己是前进、后退还是左转、右转，最终达到避障的目的。

1、背景及意义近年来人工智能技术的快速发展，智能小车技术也已经发展到可以模仿人类行为程度，主要是因为自动化生产设备越来越精密，它不仅给传统产业带来了翻天覆地的变化，而且提高了我们生活生产的质量。

智能小车具有自动循迹、避障和可控行驶等诸多功能，可以在不同环境完成工作，智能小车在各个行业都有不错的应用价值。

例如，在日常生活中，智能小车可以像导盲犬那样给盲人指引正确的道路。

在军事方面，智能小车可以代替我们在危险区域的排雷和侦察等任务。

在科学研究中，智能小车可以在外星球上完成探索或返回照片。

另外，它可以帮助人们在复杂的环境中执行设备检查和货物处理等任务。

2、智能小车硬件设计小车通过红外探测法实现循迹功能，红外接收装置和发射装置实现避障功能，红外传感器实现测速功能，超声波系统实现测距。

车轮应用了PWM调速系统和L298N芯片来控制调速和车轮旋转，还有用液晶显示模块LCD1602来显示小车基本情况。

通过c语言完成对小车行动指令的编程，实现小车按照设定路线行驶、避障。

智能小车硬件设计主要是电源模块设计、单片机最小系统的设计、循迹模块设计、避障模块电路设计以及遥控电路设计等。

电源模块设计主要为单片机最小系统以及需要的外围电路中用到的芯片进行供电，供电电压为+5V，因此需要一个恒定+5V的稳压电源，本文中主要是通过直流稳压电源7805输出恒定电源的方式来进行设计，输入电源电压为36V一下，交直流方式均可，直流电源模块电路图如图1所示图1 电源模块部分电路图单片机最小系统采用了传统的STM32最小系统的设计，包含电源滤波部分、晶振部分电路、复位电路等，为最常用的电路，在此不再进行赘述。

基于51单片机智能巡线避障小车1系统方案确定及主要元件的选择1.1 系统方案确定本次设计的智能小车实现的基本功能如下：❖实时检测路径，并按照指定路线行驶；❖实时检测障碍物，并躲过继续行驶；❖实时显示当前速度，并显示在lcd1602上为此以AT89C52为主控芯片，主要包括避障模块、电源模块、声控模块、电机驱动模块等，系统框图如图2.3所示。

通过寻迹及避障传感器来采集周围环境信息来反馈给CPU，通过主控的处理，来控制电机的运转，从而实现寻迹与避障，达到智能行驶。

且本设计添加了声控效果，通过声音传感器来对小车发出指令，让其行驶与停止。

为了能够更好地完成本次设计任务，我们采用三轮车，其前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用，并通过软件程序控制，与硬件架构相结合，从而实线自动寻迹、避障的功能。

1.2 主要元件的选择1.2.1 主控器按照题目要求，控制器主要用于控制电机，通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现电机的前进和后退，保证在允许范围内实线寻迹避障。

方案一：可以采用ARM为系统的控制器，优点是该系统功能强大，片上外设集成度搞密度高，提高了稳定性，系统的处理速度也很高，适合作为大规模实时系统的控制核心。

而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高。

若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。

方案二：使用51单片机作为整个智能车系统的核心。

用其控制智能小车，既可以实现预期的性能指标，又能很好的操作改善小车的运行环境，且简单易上手。

对于我们的控制系统，核心主要在于如何实现小车的自动控制，对于这点，单片机就拥有很强的优势——控制简单、方便、快捷，单片机足以应对我们设计需求[5]。

51单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，且价格低廉。

摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。

这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。

本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。

整个系统的电路结构简单，可靠性能高。

实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。

采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用。

关键词：80C51单片机；光电检测器；PWM调速；电动小车。

ABSTRACT80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1) Reduce the speed by program the engine；(2) Efficient application of the sensor;(3) The adoption of the new display chip.Key words:80C51 single chip computer; light electricitydetector;PWM speed adjusting;Electricity motive small car.目录1 绪论 (4)1.1本课题研究的背景和意义 (4)1.2智能循迹小车设计原理 (5)2 方案设计与论证 (5)2.1直流调速系统 (5)2.2检测系统 (6)3 智能寻迹小车模块设计 (10)3.1总体方案 (10)3.2传感检测单元 (11)3.2.1小车循迹原理 (11)3.2.2传感器的选择及检测电路设计 (11)3.2.3传感器的安装 (12)3.3软件控制单元 (13)3.3.1单片机选型及程序流程 (13)3.3.2车速的控制 (13)3.3.3电机驱动单元 (14)3.3.4蜂鸣器电路设计 (15)3.3.5稳压电源设计 (15)4 系统功能测试 (15)4.1测试仪器及设备 (16)4.2功能测试 (16)5 结束语 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1相关芯片介绍 (20)1.1单片机概述 (20)1.2LM339芯片介绍 (24)1.3L298N芯片介绍 (27)1.47805芯片介绍 (28)2小车控制程序源代码（C） (30)1 绪论1.1 本课题研究的背景和意义随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。

循迹避障智能小车设计一、设计背景随着自动化技术和人工智能的不断发展，智能小车在工业生产、物流运输、家庭服务等领域的应用越来越广泛。

循迹避障智能小车作为其中的一种，能够在预设的轨道上自主行驶，并避开途中的障碍物，具有很高的实用价值。

例如，在工厂的自动化生产线中，它可以完成物料的搬运工作；在家庭中，它可以作为智能清洁机器人，自动清扫房间。

二、硬件设计1、控制器控制器是智能小车的核心部件，负责整个系统的运算和控制。

我们选用了 STM32 系列单片机，它具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足智能小车的控制需求。

2、传感器（1）循迹传感器为了实现小车的循迹功能，我们选用了红外对管传感器。

将多个红外对管传感器安装在小车底部，通过检测地面反射的红外线强度来判断小车是否偏离轨道。

（2）避障传感器超声波传感器是实现避障功能的常用选择。

它通过发射和接收超声波来测量与障碍物之间的距离，当距离小于设定的阈值时，小车会采取相应的避障措施。

3、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转。

我们选用了 L298N 电机驱动芯片，它能够提供较大的电流驱动能力，保证小车的动力充足。

4、电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源。

考虑到小车的工作环境和功耗要求，我们选用了可充电锂电池作为电源，并通过降压模块将电压转换为各个模块所需的工作电压。

三、电路设计1、控制器电路STM32 单片机的最小系统电路包括时钟电路、复位电路、电源电路等。

此外，还需要连接外部的下载调试接口，以便对程序进行烧写和调试。

2、传感器电路红外对管传感器和超声波传感器的电路设计相对简单，主要包括信号调理电路和接口电路。

信号调理电路用于将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。

3、电机驱动电路L298N 电机驱动芯片的电路连接需要注意电机的正反转控制和电流限制。

同时，为了提高电路的稳定性，还需要添加滤波电容和续流二极管等元件。

四、软件编程1、编程语言我们使用 C 语言进行编程，它具有语法简洁、可移植性强等优点，适合于单片机的开发。

智能循迹避障小车设计感知系统是智能循迹避障小车的眼睛和耳朵，主要由距离传感器、红外线传感器、摄像头等组成。

距离传感器用于测量小车与障碍物之间的距离，红外线传感器可以用来检测地面的黑线，摄像头用于识别环境中的障碍物和黑线。

控制系统是智能循迹避障小车的大脑，主要由微控制器、电机驱动器、导航算法等组成。

微控制器是小车的核心控制单元，负责接收传感器的信号并根据预设的导航算法来控制电机驱动器的动作。

电机驱动器用于控制小车的运动，包括前进、后退、左转和右转等动作。

导航算法是核心的控制逻辑，根据传感器的信号来判断小车的位置和周围环境，并制定合适的控制策略。

执行系统是智能循迹避障小车的四个轮子，它们通过电机驱动器的控制来实现小车的运动。

当控制系统判断小车需要前进时，电机驱动器会给两个前轮施加相同的向前旋转力，使得小车向前运动。

当控制系统判断小车需要左转时，电机驱动器会给一个前轮施加向前旋转力，给另一个前轮施加向后旋转力，使得小车向左转动。

智能循迹避障小车的关键技术包括障碍物检测、循迹和路径规划。

障碍物检测主要依靠距离传感器、红外线传感器和摄像头来实现。

循迹技术主要依靠红外线传感器来检测地面的黑线，并根据黑线的位置来调整小车的运动。

路径规划技术主要依靠导航算法，根据传感器信号来判断小车的位置和周围环境，并选择合适的路径来避开障碍物。

除了以上的基本功能，智能循迹避障小车还可以加入其他附加功能，如声音播放、灯光控制等。

例如，小车可以播放音乐或给出声音提示来与用户进行交互，也可以通过灯光来显示其运动状态。

总的来说，智能循迹避障小车是一种具备自主导航和障碍物避让能力的小型机器人车辆。

通过感知系统、控制系统和执行系统的协同工作，它能够准确地感知环境中的障碍物并做出合适的运动决策。

在未来的发展中，智能循迹避障小车有望应用于家庭、商业和工业领域，为人们的生活和工作带来更多的便利和效率。

自动寻迹、避障智能小车毕业设计目录1 绪论 (2)1.1 课题研究的背景 (2)1.2 课题研究的主要容 (3)2 系统方案确定及主要元件的选择 (3)2.1 系统方案确定 (3)2.2 主要元件的选择 (4)3 系统硬件部分设计 (6)3.1 主控器AT89C51 (6)3.2 复位电路 (8)3.3 时钟电路 (9)3.4 寻迹模块 (9)3.5 避障模块 (10)3.6 声控模块 (10)3.7 H桥电机驱动 (10)3.8 电源模块 (12)3.9系统的整体电路 (13)4 系统软件部分设计 (13)4.1 系统使用的软件简介 (13)4.2 软件调试平台 (14)4.3 系统程序流程设计 (16)4.4 系统仿真实现 (16)结论 (19)参考文献 (19)1 绪论1.1 课题研究的背景从工业革命开始，人们就开始了机器人的研究发展，近一个世纪机器人在机械领域，电力电子，冶金，交通，航空航天，国防事业等多方面得到了迅猛的发展。

智能化机器人的不断发展，使得人们的生活方式也得到了不断的改善。

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。

目前，在不断改进生产技术，不断提高自动化技术的环境下，智能车的发展得到了空前的发展，且已在众多行业中得到广泛应用，智能车及相关产品的开发已日渐成熟。

而且，在世界经济多元化的环境下，很多国家都在积极开展研究和开发智能车。

在二十世纪高新技术不断发展的时代，移动机器人是成为机器人技术的一个重要分支[1]。

从1966年开始，斯坦福研究院Nils Nilssen和charles Rosen等人经过6年的研究，终于开发出一种自主式的移动机器人，且完成了机器人系统的自主推理、规划和控制。

自此时以来，从无到有的移动机器人产生了，伴随着智能车数量的不断增加，移动机器人越来越受到人们的关注，且人类的生活水平也得到了一个提升。

一个拥有感知环境、规划决策，自动驾驶等功能的综合系统，构成了今天的智能车。

智能循迹避障小车设计智能循迹避障小车设计1.简介1.1 背景随着智能技术的不断发展，智能循迹避障小车在各个领域中得到了广泛应用。

此文档旨在提供一个详细的设计方案，以实现智能循迹避障小车的功能。

1.2 目标本设计的目标是开发一款智能小车，能够根据预设的路径行驶，并能够自动避开障碍物。

2.设计概述2.1 硬件设计2.1.1 主控制模块2.1.1.1 微控制器选择根据功能需求和成本考虑，选择一款适合的微控制器作为主控制模块。

2.1.1.2 传感器接口设计适当的传感器接口，用于连接循迹和避障传感器。

2.1.2 驱动模块2.1.2.1 电机驱动器选择根据电机参数和电源需求，选择合适的电机驱动器。

2.1.2.2 电机控制接口设计适当的电机控制接口，用于根据输入信号控制电机的运行。

2.1.3 电源模块2.1.3.1 电源选择根据整体电路的功耗需求，选择合适的电源供应方案。

2.1.3.2 电源管理电路设计设计合适的电源管理电路，用于提供稳定的电源给各个模块。

2.2 软件设计2.2.1 循迹算法设计设计一种有效的循迹算法，使小车能够按照预设路径行驶。

2.2.2 避障算法设计设计一种智能避障算法，使小车能够根据传感器信息自动避开障碍物。

3.实施计划3.1 硬件实施计划3.1.1 购买所需材料和组件根据设计需求，购买合适的硬件材料和组件。

3.1.2 组装硬件模块按照设计要求，组装各个硬件模块，并进行必要的连接。

3.2 软件实施计划3.2.1 开发循迹算法设计和开发循迹算法，并进行模拟和测试。

3.2.2 开发避障算法设计和开发避障算法，并进行模拟和测试。

4.测试和验证4.1 硬件测试使用适当的测试方法，验证硬件模块的功能和性能。

4.2 软件测试使用合适的测试方法，验证软件算法的正确性和可靠性。

5.总结与展望根据测试结果，对整个设计方案进行总结，并提出可能的改进方向。

附件：(此处列出本文档所涉及的附件名称和描述)法律名词及注释：(此处列出本文所涉及的法律名词及其相应的解释和注释)。

智能循迹避障声控小车设计__毕业设计毕业设计报告摘要：本文主要介绍了一种智能循迹避障声控小车的设计方案。

该小车通过声音的控制实现前进、后退、转向等操作，并能够通过红外线传感器实时地检测到前方的障碍物，并做出相应的避障操作。

此外，小车还具备循迹功能，能够通过线性二分法实现按照指定的线路行进。

整个系统的设计基于Arduino控制平台和相关的传感器模块，通过编程实现各功能的控制和算法的运行。

实验结果表明，该小车能够稳定地完成循迹避障和声控的功能，具有较高的可靠性和灵活性。

关键词：智能小车，循迹，避障，声控，Arduino一、引言随着计算机技术和电子技术的发展，智能小车成为了人们关注的焦点之一、智能小车运用到了很多新的技术，如声控、避障、循迹等，为人们的生活带来了很多便利。

基于此，本文设计了一种智能循迹避障声控小车，通过声音的控制和红外线传感器的检测，实现了小车的前进、后退、转向、避障等功能，并通过循迹实现了指定线路的行进。

二、设计方案2.1硬件设计本设计使用Arduino控制平台作为主控制器，通过连接相关的传感器模块实现各个功能的控制和检测。

具体的硬件设计如下：1）Arduino主控制器：作为整个系统的核心，负责接收声音控制和传感器信号，控制电机进行驱动。

2）声音传感器：通过检测声音的强度和频率，判断用户的操作指令，并将指令传递给Arduino主控制器。

3）红外线传感器：安装在小车前方，实时检测到前方的障碍物并发出信号，通知Arduino主控制器避障。

4）电机驱动模块：负责驱动小车的电机进行前进、后退、转向等操作。

2.2软件设计软件设计主要基于Arduino编程语言，实现各功能的控制和算法的运行。

具体的软件设计如下：1）声控部分：通过编写声音控制的代码，实时接收声音传感器的声音强度和频率，并根据预设的阈值匹配相应的操作指令，将指令传递给电机驱动模块进行实际操作。

2）避障部分：通过编写红外线传感器的代码，实时检测到前方的障碍物，并根据检测结果进行相应的避障操作，如后退、转向等。