金属探测声控避障循迹智能小车
队员1：
队员2：
队员3：
作品类别: 5 自动化装置类
摘要：
本设计由声控模块，循迹模块，避障模块，电机驱动模块，数码显示模块，稳压模块，转向灯，报警器，金属传感，舵机等部分构成。
本设计采用STC89C52作为小车的控制核心，实现对各个模块的通讯和控制。声控部分由声控模块完成，循迹部分以红外循迹传感器组成，将采集到的数据处理后反馈至单片机，避障部分由超声波传感器结合舵机组成，电机驱动部分由
L298N模块完成，显示部分由数码管显示模块完成，稳压部分采取经典7805控制电路。
该小车具有声控转向、自动避障、智能循迹并寻找金属和报警的功能，实现自动化和半自动化于一体，基于稳定的硬件电路设计以及可靠的软件算法，小车能够实现预期功能。
关键字：循迹；避障；声控；金属探测
目录
前言 (1)
第1章整体构思 (1)
第2章方案论证 (2)
2.1小车主体设计 (2)
2.2循迹方案 (2)
2.3电机驱动模块 (3)
2.4 壁障模块 (3)
2.5 声控模块 (4)
2.6显示模块 (5)
2.7金属探测模块 (5)
2.8车灯装饰 (5)
第3章最终方案 (5)
第4章硬件电路设计 (6)
4.1电源和主控制器模块 (6)
4.2显示模块 (7)
4.3电动机驱动模块 (8)
4.4循迹模块 (9)
4.5避障模块 (10)
4.6声控模块 (11)
4.7金属探测模块............................... 错误！未定义书签。2
4.8车灯模块................................... 错误！未定义书签。3 第5章软件设计 . (213)
参考文献： ....................................... 错误！未定义书签。4
前言
随着机械自动化的不断发展，人们在工作、生活的各个方面都希望能够利用自动化的操作来提高工作效率，使生产发展能够得到不断的提高。在实际应用中，具有智能化的机器人在人们无法触及的工作场合下更是大显身手，如各种军事机器人、勘探机器人、防暴机器人等。和我们日常生活更为接近的有各种医疗机器人、汽车自动泊位系统、自动驾驶系统等等。任何一个机器人想要实现智能化就必须能够实现对外部环境的自我感知判断并作出相应反应，最终完成人们布置的任务。
本设计通过对外部环境的自我感知问题的分析，制作了一辆金属探测声控避障循迹智能小车。
第1章 整体构思
根据声控金属探测智能小车的功能特点分析，把各功能划分为寻迹电路，避障电路，声控电路、舵机，金属传感电路、显示电路、报警器电路，转向灯、电机驱动电路以及MCU 控制模块六大部分。
STC89C52 报警 计数显示 转向灯 电机驱动 金属传感模块
声控模块
循迹模块
避障模块
图1-1 总体的设计框图
第2章方案论证
2.1小车主体设计
（1）购买小车底盘进行自助装配
采用小车底盘来改装，加入自己的控制系统以及外围支持电路，这样的优势是，省去了制作车体的功夫。另外小车主体布局需要自己规划，以较好地完成任务。但是小车的造型各异，质量参差不齐，选购质量好的小车价格偏高，选购质量差的小车，容易在改装和调试过程中想、损坏，而且小车的电路布局受到小车主体的限制。
（2）自己设计小车主体结构
自己设计制造小车主体结构，能够按照布局设计思路来完成小车主体结构的调整，但是自己设计的小车难免会外表粗糙，费时费力。
2.2循迹方案
（1）使用CCD （CHARGE-COUPLED DEVICE，电荷耦合元件）传感器来采集路面信息
使用CCD传感器，可以获取大量的图像信息，可以全面完整的掌握路径信息，可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面，而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说，使用CCD 传感器也有其不足之处。首先使用CCD 传感器需要有大量图像处理的工作，需要进行大量数据的存储和计算。因为是以实现小车视觉为目的，实现起来工作量较大，相当繁琐。
（2）使用光电传感器来采集路面信息
使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况的检测。但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。
2.3 电机驱动模块
（1）采用L298N芯片作为电机驱动芯片。
L298N是一个具有高电压大电流的H桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
（2）对于直流电机用分立元件构成驱动电路。
由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。但是这种电路工作性能不够稳定。
2.4避障模块
方案1：用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。但漫反
射式光电开关模块价格昂贵，占用面积大，不太适合于学生。因此我们考虑其它的方案。
方案2：用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。
2.5声控模块
方案1：用凌阳单片机自带的DSP语音识别模块，其本质上是一种多维模式识别系统与一般的模式识别系统类似,包括语音预处理、语音特征提取、语音模式库和语音模式匹配等基本单元。
方案2：采用声控开关控制，它是利用感应外界声音来自动启动开关，一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。
方案3：语音模块，将声音控制方面分为语音识别模块和语音合成模块，通过两个模块的交互，对语音进行识别，提取，处理，从而控制小车的前进和后退等运动。
语音模块操作简单，功能齐全，灵敏度高。声控开关原理简单，操作简便、灵活、但控制效果单一。凌阳语音系统复杂且成本较高、系统控制方面不如51单片机。故选用方案三。
