基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计

智能电子制作实验室像头则更有优势。

这一章将通过设计一个基于红外传感器的循迹小车，让大家初步了解机器人导航行走的原理。

红外循迹小车程序设计主要内容智能电子制作实验室1、总体功能及原理智能电子制作实验室2、LM393红外传感器模块简介智能电子制作实验室智能电子制作实验室接收管电源指示灯信号指示灯+5V GND注意：此操作建议次数不要太多次，否者会造成红外对管针脚断断裂，建议多买几个,也可单独购买循迹模块（默认90度焊接）和避障模块（默认平直焊接）1)引脚说明智能电子制作实验室接收管电源指示灯+5V GND信号输出1)引脚说明智能电子制作实验室2) 检测原理检测原理为当发射管照射在黑白分明的路面智能电子制作实验室黑白路面检测原理智能电子制作实验室3) 原理图说明与编程须知方有障碍物)，out输出低电平0，指示灯亮;当照在黑色路面(避障时为前方无障碍物)，out输出高电平1，指示灯不亮智能电子制作实验室智能电子制作实验室手把手教你做智能车与机器人4)红外传感器的安装与调试（1）传感器安装：面的高度允许有一定的范围，后面程序中两驱是离地面1mm ，四驱是3mm 左右．如果是其它距离，其调试的方法与第2步”传感器调试”20mm空心铜柱（2）传感器调试：滑动变阻器信号指示灯黑白三对智能电子制作实验室循迹小车各模块接线方法智能电子制作实验室3、两驱万向轮小车接线方法智能电子制作实验室两驱万向轮小车接线说明:相连,见下图．智能电子制作实验室电池线万向轮小车、电池、驱动与电智能电子制作实验室GNDGNDVCC P11P10驱动模块与单片机接线方法智能电子制作实验室智能电子制作实验室传感器与单片机接线方法对传感器的OUT脚分别与单片机P34 P35 的相连．4、两驱万向轮小车程序及现象演示智能电子制作实验室5、四驱小车接线方法智能电子制作实验室四驱小车接线说明:智能电子制作实验室电池线四轮小车后轮电池、驱动与电机智能电子制作实验室两个驱动模块ＶＤＤＧＮＤ对四驱小车前轮接线方法(注意此智能电子制作实验室GNDGNDVCC P11P10上部驱动模块与单片机接线方法智能电子制作实验室GNDP11P10下部驱动模块与单片机接线方法智能电子制作实验室智能电子制作实验室传感器与单片机接线方法对传感器的OUT脚分别与单片机P34 P35 的相连．6、四驱小车程序及现象演示智能电子制作实验室智能电子制作实验室舵机转向小车两驱万向轮小车分离设计两种车型任意组合7、如何利用舵机转向小车进行此实验舵机转向小车请利用我们赠送的万向轮改装成为万向轮。

智能寻迹小车实验报告
实验目的：
设计一个智能寻迹小车，能够依据环境中的黑线自主行驶，并避开障碍物。

实验材料：
1. Arduino开发板
2. 电机驱动模块
3. 智能车底盘
4. 红外传感器
5. 电源线
6. 杜邦线
7. 电池
实验步骤：
1. 按照智能车底盘的说明书将车底盘组装起来。

2. 将Arduino开发板安装在车底盘上，并与电机驱动模块连接。

3. 连接红外传感器到Arduino开发板上，以便检测黑线。

4. 配置代码，使小车能够依据红外传感器检测到的黑线自主行驶。

可以使用PID控制算法来控制小车的速度和方向。

5. 测试小车的寻迹功能，可以在地面上绘制黑线，观察小车是否能够准确地跟随黑线行驶。

6. 根据需要，可以添加避障功能。

可以使用超声波传感器或红外避障传感器来检测障碍物，并调整小车的行驶路线。

实验结果：
经过实验，可以发现小车能够依据红外传感器检测到的黑线自主行驶，并能够避开障碍物。

小车的寻迹功能和避障功能能够实现预期的效果。

实验总结：
本次实验成功设计并实现了智能寻迹小车。

通过使用Arduino 开发板、电机驱动模块和红外传感器等材料，配合合适的代码配置，小车能够准确地跟随黑线行驶，并能够避开障碍物。

该实验展示了智能小车的基本原理和应用，为进一步研究和开发智能车提供了基础。

一、设计目标通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在控制系统中的应用。

进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。

二、总体方案设计该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制，绕跑到行驶一周。

三、软硬件设计硬件电路的设计1、最小系统：小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。

主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。

其中各个部分的功能如下：（1）、电源电路：给单片机提供5V电源。

（2）、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。

图1 单片机最小系统原理图2、电源电路设计：模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。

在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用5V电源。

考虑到电源为电池组，额定电压为4.5V，实际充满电后电压则为4-4.5V，所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。

3、传感器电路：光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。

原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。

图2 赛道检测原理图：4、电机驱动电路：电机驱动芯片L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。

是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。

其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。

L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。

基于红外传感器的智能循迹小车设计随着科技的不断发展，人们对于智能化的需求也越来越高。

智能循迹小车是目前比较常见的一种智能化机器人，它能够按照指定的路线行驶，从而实现各种功能。

本文将会介绍一种基于红外传感器的智能循迹小车设计方案。

一、设计方案1、硬件方面首先，需要一个可以控制小车运动的主板，Arduino是比较常见的控制器，也是我们使用的控制器之一。

使用Arduino Uno控制器，主要是因为它具有足够的接口，可以进行多种传感器的连接，并且有很好的可编程性，能够满足我们对小车的需求。

同时，还需要使用两个电机来控制小车的行驶方向和速度。

可以选择直流电机，因为它们较为便宜、易于使用和控制。

此外，需要一个电池组来为小车提供电力。

还需要一些红外传感器，以便小车能够进行循迹行驶。

因为地面上的轨迹是黑色的，而其他部分是白色或灰色的，其反射红外线的能力不同，通过将传感器放在小车的底盘下方，当小车行驶在黑色的轨迹上时，可以及时接受反射回来的红外线，从而判断行走的方向。

在我们的设计方案中，我们将使用三个红外传感器来进行循迹行驶，其中两个用于控制小车左右方向的行驶，而另一个则是用于控制小车的前进或后退。

2、软件方面在软件编程方面，主要是通过控制器来进行程序的编写。

我们需要先定义好各个传感器的引脚，以及电机的引脚，然后根据传感器接收到的信号，控制电机的转速和方向，从而让小车沿着指定的路线行走。

当小车行驶到某个特定位置时，也可以添加一些其他的控制程序，比如使小车停下、发出提示音等等。

二、设计流程1、硬件搭建首先，需要将电机与Arduino板上的电机驱动器连接起来，并将电池组的两根电线连接到Arduino的电源管脚上，以为小车提供电力。

接着，需要将红外传感器接到Arduino上，这里需要注意的是，通常情况下，红外传感器会有三根引脚，其中一个是Vcc，一个是GND，还有一个是信号引脚。

Vcc和GND连接到Arduino的对应管脚，而信号引脚则要根据具体情况进行连接。

引言概述：智能寻迹小车是一种结合了人工智能和机械工程的创新产品。

它能够根据预设的轨迹自动行驶并进行导航，具有很高的便捷性和灵活性，适用于各种环境和任务。

在本文中，将对智能寻迹小车的设计原理、工作模式、技术优势和应用前景进行详细阐述。

正文内容：一、设计原理1.1 感知模块的设计智能寻迹小车的感知模块采用多种传感器进行环境感知，包括视觉传感器、红外线传感器和超声波传感器。

视觉传感器用于识别道路标志和障碍物，红外线传感器用于进行物体跟踪，超声波传感器用于进行距离测量。

1.2 控制模块的设计智能寻迹小车的控制模块采用嵌入式系统，实现对感知模块的数据处理和运动控制。

通过运用机器学习算法，控制模块能够学习和记忆不同轨迹的特征，从而实现自主导航和寻迹功能。

二、工作模式2.1 自主导航模式智能寻迹小车在自主导航模式下，可以根据预设的轨迹进行自动行驶，不需要人工干预。

它能够通过感知模块实时获得周围环境的信息，并根据这些信息做出相应的决策和控制。

2.2 手动遥控模式智能寻迹小车还可以切换到手动遥控模式，由人工遥控进行操作。

在这种模式下，小车的控制将完全依赖于操作者的指令，可以实时控制小车的速度和方向。

三、技术优势3.1 高精度的轨迹识别智能寻迹小车的感知模块采用先进的图像处理算法和目标识别技术，能够准确地识别出道路标志，并对轨迹进行跟踪，从而实现高精度的轨迹识别和导航。

3.2 自动避障和防碰撞智能寻迹小车的感知模块不仅可以识别道路标志，还能够探测到前方的障碍物，并实时进行避障和防碰撞。

这种智能寻迹小车能够确保行驶的安全性和可靠性。

3.3 强大的自学习能力智能寻迹小车的控制模块具有强大的自学习能力，可以通过机器学习算法不断学习和适应不同的环境和任务，提高智能寻迹小车的导航精度和性能。

四、应用前景4.1 物流领域智能寻迹小车在物流领域有着广阔的应用前景。

它能够自动化完成货物运输和仓储管理任务，提高物流效率和准确性。

4.2 安防领域智能寻迹小车可以在安防领域进行侦查和监控，通过自主导航和环境感知功能，实现对重要区域的巡逻和监测。

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。

基于红外反射式光电传感器的智能循迹小车闫俊旭1侯超2（1.太原科技大学电子信息工程学院山西太原0300242.太原重型机械厂山西太原030024）摘要:本文介绍了一种智能寻迹小车的设计与实现。

基于红外反射式光电传感器的寻迹原理，采用AT89C52单片机为核心控制器件，通过红外传感器检测路面信息，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制步进电机调节转向和转速。

实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单，能够准确实现小车沿给定的黑线快速、平稳行驶。

关键词：AT89C52、反射式光电对管（RPR220）、步进电机Design of Autonomous Tracing System based on single chip microcomputerYan Junxu1Hou Chao2(1. Institute of Electronic and Information; Taiyuan University of Science andTechnology; Taiyuan 030024; China2.Taiyuan Heavy Mavhinery Group Co.,LTD; Taiyuan 030024; China)Abstract: Based on infrared reflective photoelectric sensor tracing principle, a intelligent tracing car which used AT89C52 microcontroller as the core control device was designed. When infrared sensor detects the information of road, the microcontroller analysis, process, and finally control the stepper motor adjust the steering and speed. Experiments show the intelligent tracing car had the feature of the anti-jamming ability and a simple circuit structure, and can achieve a given car black line along the fast, smooth driving accurately.Keywords: AT89C52, reflective photoelectric tube (RPR220), stepper motor引言：智能汽车作为一种智能化的交通工具，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。

毕业设计（论文）基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计系别专业班级学号姓名指导教师基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计摘要介绍了一种自动寻迹智能车的设计,研究了采用红外反射式光电传感器作为路径采集模块实现自动寻迹的软硬件设计方法。

系统采用Freescale 16位单片机MC9S12DG128为核心控制器,利用12个红外光电传感器构成的光电传感器阵列采集路面信息,单片机获得传感器采集的路面信息和车速信息,经过分析后控制智能车的舵机转向,同时对直流电机进行调速,从而实现智能车沿给定的黑线快速平稳地行驶。

介绍了光电传感器的寻迹原理,讨论了光电传感器排列方法、布局等对寻迹结果的影响及速度和转向控制的PID算法的研究和参数整定。

关键字：光电传感器，寻迹，路径识别，PWM，PIDDesign of autonomous tracing smart car based on infrared sensorsAuthor:Xue ChangliangTutor:Gu DeyingAbstractA design of autonomous tracing system in intelligent vehicle is introduced. The software and hardware design method which realizes the autonomous tracing using the infrared Reflective photoelectric sensors as the path recognition module is researched. The system employs Freescale HCS series 16 bit single-chip microcomputer MC9SDG128 as its main controller and an array of photoelectric sensors for recognizing the path information. Single-chip Microcomputer energizes the PWM signal to steer and control the speed of the DC electric motor according to the analysis of the path and speed information from sensors. Consequently, this intelligent vehicle can track the black-guide-line automatically and move forward following the line quickly and smoothly. The autonomous tracing principle of photoelectric sensor is presented. The effects of sensor s’ array method, overall arrangement on the autonomous trace are discussed. And the use of PID algorithm in speed and steering control.Key words : photoelectric sensor ,autonomous tracing, path recognition, PWM,PID目录第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 国内外智能车的研究现状 (1)1.3 本文内容及结构安排 (3)第2章红外传感器的寻迹原理及布局对寻迹的影响 (4)2.1红外传感器寻迹原理 (4)2.2传感器布局对路径识别的影响 (6)2.2.1布局相关参数 (6)2.2.2一字型与八字型布局研究 (6)第3章智能车机械结构的调整 (9)3.1 赛车参数 (9)3.2舵机安装方式调整 (10)3.3 前轮定位 (10)3.3.1主销后倾角 (10)3.3.2主销内倾角 (11)3.3.3 前轮外倾角 (12)3.3.4前轮前束 (13)3.4重心位置 (13)3.5 齿轮传动间距调整 (14)3.6后轮差速机构调整 (14)第4章系统硬件设计 (15)4.1 S12控制核心 (16)4.2电源管理模块 (17)4.2.1 单片机稳压电源电路设计 (17)4.2.2 舵机电源模块设计 (19)4.3 电机驱动模块 (20)4.4速度检测模块 (23)4.5 路径识别模块 (25)第5章系统软件设计 (27)5.1 系统的模块化结构 (28)5.1.1 时钟初始化 (28)5.1.2 串口初始化 (28)5.1.3 AD初始化 (29)5.1.4 PWM初始化 (30)5.2 路径信息处理 (32)5.3 数字滤波算法 (33)5.4 小车控制算法 (35)5.4.1 PID算法 (37)5.4.2 舵机控制 (39)5.4.3 电机控制 (39)第6章系统调试 (40)6.1 开发调试工具 (40)6.2 无线调试模块 (42)6.3拨码开关调试 (42)6.4 试验结果分析 (42)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)附录A 硬件原理图 (47)附录B程序源代码 (49)附录C Sorting out PID controller differences (69)第1章绪论1.1 课题的研究背景汽车工业发展已有100多年的历史。