基于ARM 的智能寻迹小车
摘要
自动寻迹车AGV (Automatic Guided Vehicle)是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。
本文对基于ARM的自动寻迹小车进行设计，通过反射式光电传感器ST198或ST188来检测黑线，并把信号传给微控制器，进入相关控制程序，控制电机的转向来寻迹；接近终点时，检测到黑线停止。本设计选取NXP（Philips公司）推出的基于ARM7TDMI核的ARM2132作为微控制器，以ZLG（周立功）的EasyARM2131为开发板，选择容易操作的SM-202A为步进电机驱动芯片，及驱动力足够大的直流电机作为驱动器，电源由电池供给，组成一个完全独立的基于ARM的寻迹小车系统。
本文在硬件设计的基础上，介绍了ARM的编译平台ADS V1.2、Keil,仿真器平台Protues 7.0等软件系统。通过软件和硬件的相结合实现相应功能。
关键词：AGV；反射式光电传感器；EasyARM2131；直流电机
ABSTRACT
AGV (Automatic Guided Vehicle) is the unmanned driver automatic guided vehicle; its control center is the microcontroller; its driving power is storage battery, and its basic function of automatic action is guided driving, recognizing the address, stopping precisely and unloading. As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manufacture system, the AGV has already got more and more extensive application, so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.
This article is based on the ARM target homing mark car; examines the heavy line through reflection type photoelectric sensor ST198 or ST188; passes to the signal the microprocessor; enters the dependent program; and controls the electrical machinery to change seeks the mark. The microprocessor is NXP (Philips Corporation) based on ARM7TDMI nucleus ARM2131, EasyARM2131 made by ZLG is chosen as the development board; SM-202A easy to operate is chosen as the step-by-steps motor-driven chip, the driving influence enough achievement step-by-steps the electrical machinery; the power is sourced by the battery supplies; and the car system is made.
It is introduced that ARM translation platform ADS V1.2, simulator platform Protues 7.0, and operation. The function is realized by hardware and software.
Key word: AGV；Reflection type photoelectric sensor；EasyARM2131；DC motor
目录
1 引言 (1)
2 ARM与智能车 (2)
2.1ARM (2)
2.2智能车 (7)
2.2.1AGV的主要系统构成 (8)
2.2.2AGV-AGV地面（上位）控制系统 (9)
2.2.3AGV-AGV车载（单机）控制系统 (9)
3 系统硬件设计 (11)
3.1直流电机模块 (11)
3.2电源模块 (12)
3.3寻迹蔽障红外对管模块处 (13)
3.3.1红外对管的概述 (13)
3.3.2红外对管的应用 (13)
3.3.3红外线接收头 (17)
4系统程序设计 (21)
4.1主程序流程图 (21)
4.2模块程序设计流程图 (22)
4.2.1寻迹模块 (22)
4.2.2避障模块 (22)
5系统调试 (24)
5.1硬件调试 (24)
5.1.1静态调试 (24)
5.1.2联机调试 (24)
5.2软件调试 (25)
5.3系统调试 (25)
结论 (27)
参考文献 (28)
致谢 (29)
附录I 电路原理图 (30)
附录II 控制源程序 (31)
1引言
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。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。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。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车具有自动寻迹、避障功能。
智能车要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给小车一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线、实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至MCU(ARM)进行处理，然后由MCU根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。智能车要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。MCU 驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用ARM资源，直接选择有PWM 功能的MCU，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用MCU资源，难以精确调速，但MCU选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。MCU使用ARM Cortex-M3，配合软件编程实现。本设计采用ARM Cortex-M系列中Cortex-M3。以M3为控制核心，利用红外线传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹。
2ARM与智能车
2.1ARM
ARM处理器是世界上最流行的嵌入式处理器，广泛应用于个人通信等嵌入式领域。在嵌入式领域，8位处理器已经不再胜任一些复杂的应用，比如GUI，TCP/IP，FILESYSTEM等，而ARM芯片凭借强大的处理能力和极低的功耗，非常适合这些场合。所以现在越来越多的公司在产品选型的时候考虑到使用ARM处理器，现在全世界嵌入式处理器的品种已经超过1000多种，流行的体系结构多达30多个，嵌入式处理器的寻址空间也从64KB到2GB不等，其处理速度可以从0.1MIPS~2000MIPS等。一般来说可以把嵌入式处理器分成以下4类：
MCU（Micro Controller Unit）嵌入式微控制器，如：单片机、ARM；
MPU（Micro Processor Unit）嵌入式微处理器；
嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor）；
嵌入式片上系统（SOC）。
8位的单片机将被ARM所取代，且ARM的优势也将赶上DSP。DSP的优点在于其并行性和高速的乘法运算性能，其主要应用在通信、电机控制、图象处理、硬盘控制等领域。但是ARM9的处理速度已经达到了1.1MIPS/MHz，时钟可以达到233MHz。而新出的ARM10可以达到700MHz。在处理速度上已经可以和DSP抗衡了。在开发成本上，ARM远远低于DSP。在生产成本上，ARM的价格也低于DSP。在开发难度上ARM低于DSP，因为 ARM的编程要灵活得多。在接口上，许多ARM 芯片都内置了多个USB口、串口。有些还内置了集成音频接口和LCD控制器（可以达到彩色）。有些ARM芯片有PWM输出，可以取代DSP在电机控制等方面的应用。有些ARM还具备实时钟功能[1]。Altera出了内置FPGA的ARM，这可以取代DSP在通信方面的应用。有些ARM内置DMA控制器，可以取代DSP在硬盘行业的地位。连通信行业在国内占领先地位的华为和中兴都已经购买ARM核了。可见ARM在DSP的传统行业已经是步步为赢了。
本系统采用意法半导体(ST)公司的STM32系列微处理器。STM32系列32位闪存微控制器使用来自ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门设计与满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。
STM32系列微控制器采用32位的ARM Cortex-M3内核，主要特点如下：
(1) 最高工作频率为72MHz；
(2) 具有单周期硬件乘法器和除法器；
(3) 32Kb~128Kb闪存程序存储器，6Kb至20Kb的SRAM；
(4) 多重自举功能；
(5) 2.0至3.6伏供电和I/O管脚；
(6) 上电/断电复位(POR/PDR )、可编程电压监测器(PVD)、掉电监测器；
(7) 内嵌4~16MHz高速晶体振荡器；
(8) 内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器；
(9) 内嵌40KHz的RC振荡器；
(10) 内嵌PLL为CPU提供时钟；
(11) 2个12位模数转换器，1μs转换时间(16通道)；
(12) 串行线调试(SWD)和JTAG接口；
(13) 7通道DMA控制器，支持的外设：定时器、ADC、 SPI、I2C和USART；
(14) 所有I/O口可以映像到16个外部中断。
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K 的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。
STM32F101xC、STM32F101xD和STM32F101xE基本型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为36MHz，内置高速存储器(高达512K 字节的闪存和48K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含1个12位的ADC、4个通用16位定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口、3个SPI接口、和5个USART接口。
STM32F101xx大容量基本型系列工作于-40℃至+85℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。
STM32F101xx大容量基本型系列产品提供包括从64脚至144脚的3种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。下面给出了该系列产品中所有外设的基本介绍。
STM32的整体结构框图如图2-1。
图2-1整体结构框图
本系统使用的Cortex-M3是一个32位的内核，在传统的单片机领域中，有一些不同于通用32位CPU应用的要求。
它的优势有：
1、先进的内核结构：ARM最新的、架构先进的Cortex-M3内核；
2、优秀的功耗控制：高效率的动态耗电机制；性能出众而且功能创新的片上外设；
3、高度的集成整合：电源监控器、上电复位等； STM32固件函数库；
主要模块包括时钟发生器、实时时钟RTC、中断、DMA控制器、A/D转换器、TIM定时器、USART模块等。这里重点介绍复位和时钟控制模块、内置“看门狗”模块。
STM32共有3种形式的复位：系统复位、电源复位和备份区复位。
系统复位将复位除时钟控制寄存器(CSR)中的复位标志和备份区域的寄存器
外所有的寄存器。通常，系统复位由外部复位、看门狗复位、软件复位和低功耗管理复位信号触发。电源复位由上电/掉电复位(POR/PDR复位)触发。发生电源复位后，除备份区域外的所有寄存器均复位。
备份区域由主电源和备用电池供电。当供电正常时，备份区域仅由其控制寄存器(RCC_BDCR)的BDRST位触发软件复位。当主电源和备用电池均不供电时，其中一个电源的突然上电也会引起备份区域的复位。STM32的系统时钟可来自3个不同的时钟源：HIS振荡器时钟、HSE振荡器时钟、PLL时钟。每个时钟源都可以在不需要时关闭，以降低系统整体功耗。外部设备还具有下面两个二级时钟源：32kHz的低速内部RC振荡器(LSI_RC)用来驱动独立的看门狗和选择性的驱动用于从停止/待机模式自动唤醒的RTC； 32.768kHz的低速外部晶振(LSE)来选择性驱动实时时钟RTC。
HSE时钟为高速外部时钟信号，既可以通过控制器的OSC_IN和OSC_OUT引脚跨接4~ 16MHz的无源晶体振荡器，也可以只通过OSC_IN接入一个最高为25MHz 占空比为50%的外部时钟信号。HSE是否稳定靠时钟控制寄存器(RCC_CR)中的HSERDY标志位指示。启动时，时钟直至硬件置位该位后才能释放。HSE振荡器也可以通过控制寄存器RCC_CR中的HSEON位来打开或禁用。
HIS时钟信号由控制器内部的RC振荡产生，频率为8MHz，既可作为系统时钟，也可以2分频后作为PLL的输入。HIS时钟不需要任何外围器件即可实现，不过其频率精度较低，需要校验。系统复位后，出厂的校验值会装载到时钟控制寄存器(RCC_CR )的HSICAL[7:0]位中。与HSE类似，HIS在RCC_CR寄存器中也有HISRDY标志位指示其是否稳定。同时，也有HISON位来控制HIS的打开或禁用。微控制器的内部有PLL可将HIS时钟或HSE时钟倍频。PLL在使用前必须配置好，当PLL启动之后，配置好的参数将不能被修改。
LSE振荡器是一个32.768kHz的低速外部晶体，它是实时时钟的高精度专用时钟源。通过设置备份区域控制寄存器(RCC BDCR)的 LSEON位可以打开或禁用LSE。同时，在RCC _BDCR寄存器中也有LSERDY标志可以指示LSE晶体是否稳定。LSI RC振荡器是一个低功耗的时钟源，可以为独立看门狗(IWDG)和自动唤醒单元(AWU)运行在停止和待机模式时提供时钟。它可以通过设置控制/状态寄存器(RCC_CSR)的LSION位来打开或者禁用。与LSE类似，RCC_CSR寄存器中也有一个LSIRDY位指示LSI是否稳定。系统复位后，HIS振荡器被选择为系统时钟。更改系统时钟的选择必须遵循“先设置，后切换”的原则，即当一个时钟被选择为系统时钟时，它必须处于准备好的状态。如果尚未准备好，那么切换必须等待时钟准备好才能进行。
STM32处理器内置2个看门狗，这两个看门狗（独立看门狗和窗口看门狗）
可用来检测和解决由软件错误引起的故障；当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断或产生系统复位。
两者适用情况：独立看门狗（IWDG）最适合应用于那些需要看门狗作为一个在主程序之外，能够完全独立工作，并且对时间精度要求较低的场合。窗口看门狗（WWDG）最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的应用程序。
1、独立看门狗（IWDG）
独立看门狗(IWDG)由专用的32kHz的低速时钟为驱动；因此，即使主时钟发生故障它也仍然有效。窗口看门狗由从APB1时钟分频后得到的时钟驱动，通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早的行为。
在键寄存器(IWDG_KR)中写入0xCCCC，开始启用独立看门狗；此时计数器开始从其复位值0xFFF 递减计数。当计数器计数到末尾0x000 时，会产生一个复位信号(IWDG_RESET)。无论何时，只要键寄存器IWDG_KR 中被写入0xAAAA，IWDG_RLR中的值就会被重新加载到计数器中从而避免产生看门狗复位。
2、窗口看门狗（WWDG）
窗口看门狗通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序背离正常的运行序列而产生的软件故障。除非递减计数器的值在T6 位变成0 前被刷新，此看门狗电路在达到可编程的时间周期时，会产生一个MCU 复位。在递减计数器达到窗口寄存器值之前，如果递减计数器值的第7 位(在控制寄存器中)被刷新，那么也将产生一个MCU 复位。这表明递减计数器需要在一个有限的窗口中被刷新。
主要特性：
● 可编程的自动运行递减计数器
● 条件复位
?当递减计数器的值小于 0x40，(若看门狗被启动)则产生复位。
?当递减计数器在窗口外被重新装载，(若看门狗被启动)则产生复位。
● 如果启动了看门狗，且允许中断，当递减计数器等于0x40 时产生早期唤醒中断(EWI)，它可以被用于重装载计数器以避免WWDG 复位。
功能：
如果看门狗被启动(WWDG_CR 寄存器中的WDGA 位被置1)，并且当7 位(T[6:0])递减计数器从0x40 翻转到0x3F(T6 位清零)时，则产生一个复位。如果软件在计数器值大于窗口寄存器中的值时重新装载计数器，将产生一个复位。正常情况下，WWDG从设置的计数值递减到窗口寄存器的值（这个要被储存在WWDG_CR 寄存器中的值必须在0xFF 和0xC0 之间）时，会产生一个中断，应在中断程序中对WWDG_CR寄存器进行写操作，以防止MCU发生复位[2]。
图2-2智能小车整体设计结构
2.2智能车
AGV(Automated Guided Vehicles)又名自动导航车，无人搬运车，激光导航车。最早出现与20世纪70年代。指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，其显著特点的是无人驾驶，AGV上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道粘贴于地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的信号进行移动与动作。目前，在企业的物流系统和离散制造的装配系统中已经起着非常重要的作用。它以电池为动力，装备有电磁或光学等自动导航装置，能够独立自动寻址，并通过计算机系统控制完成无人驾驶及作业[3]。
图2-3 AGV基本组成架构
2.2.1AGV的主要系统构成
AGV系统的控制是通过物流上位调度系统、AGV地面控制系统及AGV车载控制系统三者之间的相互协作完成的，AGV系统的硬件结构和AGV系统的软件结构曾有国外专家对AGV控制系统需解决的主要问题做了恰当的比喻：Where am I? （我在哪里？）Where am I going?（我要去哪里？） How can I get there?（我怎么去？），这三个问题归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术：AGV的导航（Navigation），AGV的路径规划（Layout designing），AGV的导引控制（Guidance）。为了能够解决好这些问题，AGV系统的构成也必然复杂：AGV控制系统分为地面（上位）控制系统、车载（单机）控制系统及导航/导引系统，其中，地面控制系统指AGV系统的固定设备，主要负责任务分配，车辆调度，路径（线）管理，交通管理，自动充电等功能；车载控制系统在收到上位系统的指令后，负责AGV的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能；导航/导引系统为AGV单机提供系统绝对或相对位置及航向。
AGV系统是一套复杂的控制系统，加之不同项目对系统的要求不同，更增加了系统的复杂性，因此，系统在软件配置上设计了一套支持AGV项目从路径规划、流程设计、系统仿真（Simulation）到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义AGV系统流程的工具，可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程；而下位系统也提供了可供用户定义不同AGV功能的编程语言。
2.2.2AGV-AGV地面（上位）控制系统
AGV地面控制系统（Stationary System）即AGV上位控制系统，是AGV系统的核心。其主要功能是对AGV系统（AGVS）中的多台AGV单机进行任务分配，车辆管理，交通管理，通讯管理等[4]。
任务管理：任务管理类似计算机操作系统的进程管理，它提供对AGV地面控制程序的解释执行环境；提供根据任务优先级和启动时间的调度运行；提供对任务的各种操作如启动、停止、取消等。
车辆管理：车辆管理是AGV管理的核心模块，它根据物料搬运任务的请求，分配调度AGV执行任务，根据AGV行走时间最短原则，计算AGV的最短行走路径，并控制指挥AGV的行走过程，及时下达装卸货和充电命令。
交通管理：根据AGV的物理尺寸大小、运行状态和路径状况，提供AGV互相自动避让的措施，同时避免车辆互相等待的死锁方法和出现死锁的解除方法；AGV 的交通管理主要有行走段分配和死锁报告功能。
通讯管理：通信管理提供AGV地面控制系统与AGV单机、地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统及上位计算机的通信功能。和AGV间的通信使用无线电通信方式，需要建立一个无线网络，AGV只和地面系统进行双向通信，AGV间不进行通信，地面控制系统采用轮询方式和多台AGV通信；与地面监控系统、车辆仿真系统、上位计算机的通信使用TCP/IP通信。
车辆驱动：小车驱动负责AGV状态的采集，并向交通管理发出行走段的允许请求，同时把确认段下发AGV[5]。
2.2.3AGV-AGV车载（单机）控制系统
AGV车载控制系统（Onboard System），即AGV单机控制系统，在收到上位系统的指令后，负责AGV单机的导航，导引，路径选择，车辆驱动，装卸操作等功能。
导航（Navigation）：AGV单机通过自身装备的导航器件测量并计算出所在全局坐标中的位置和航向。
导引（Guidance）：AGV单机根据目前的位置、航向及预先设定的理论轨迹来计算下个周期的速度值和转向角度值即，AGV运动的命令值。
路径选择（Searching）：AGV单机根据上位系统的指令，通过计算，预先选择即将运行的路径，并将结果报送上位控制系统，能否运行由上位系统根据其它AGV所在的位置统一调配。AGV单机行走的路径是根据实际工作条件设计的，它
智能循迹小车详细制作过程
（穿山乙工作室）三天三十元做出智能车 基本设计思路： 1.基本车架（两个电机一体轮子+一 个万向轮） 2.单片机主控模块 3.电机驱动模块（内置5V电源输出） 4.黑白线循迹模块 0.准备所需基本元器件 1）.基本二驱车体一台。（本课以穿山乙推出的基本车体为 例讲解） 2）.5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红 色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40 个。 3）.5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一 个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110 驱动芯片2个。 4）.5x7cm洞洞板、LM324比较器芯片各一个；红外对管三 对、4.7K电阻3个、330电阻三个、红色3mmLED三个。 一、组装车体
（图中显示的很清晰吧，照着上螺丝就行了） 二、制作单片机控制模块 材料：5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。 电路图如下，主要目的是把单片机的各个引脚用排针引出来，便于使用。我们也有焊接好的实物图供你参考。（如果你选用的是STC98系列的单片机在这里可以省掉复位电路不焊，仍能正常工作。我实物图中就没焊复位）
三、制作电机驱动模块 材料：5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。 电路图如下，这里我们把电源模块与驱动模块含在了同一个电路板上。因为电机驱动模块所需的电压是+9V左右（6—15V 均可），而单片机主控和循迹模块所需电压均为+5V。 这里用了一个7805稳压芯片将+9V电压稳出+5V电压。
基于单片机的智能寻迹小车毕业设计
基于单片机的智能寻迹小车毕业设计 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。 P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System 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 1
智能循迹小车程序
#include
智能小车寻迹模块设计方案
智能小车寻迹模块设计方案 本文设计方案以MSP430单片机为系统的控制核心，采用反射式光电传感器模块寻迹，实现智能小车的自动寻迹行驶。在实验中采用与白色相差很大的黑色引导线作为智能小车的既定路线，系统驱动采用控制方式为PWM 的直流电机。 详细介绍了反射式光电传感器寻迹模块的工作原理，寻迹模块的电路图以及在以MSP430单片机为控制核心的基础上如何实现智能寻迹小车的自动寻迹行驶。并简要介绍了系统的电路图。该技术可用于无人生产线、服务机器人、仓库等领域。 0 引言 智能小车又称轮式移动机器人，能够按预设模式在特定环境中自动移动，无需人工干预，可用于科学勘测、现代物流等方面。针对路面采用黑色标记线条作为路径引导线的应用场合，反射式光电传感器是常用的路径识别传感器。反射式光电传感器因信号处理方式和物理结构简单的特点而被广泛应用于结构化环境 和低成本产品中，虽然存在检测距离近、预测性差的弱点，但通过合理设计和选择反射式光电传感器并结合合适的信息处理软件能够满足上述简单环境场合应用。随着汽车ECU 电子控制的发展，在汽车上配备远程信息处理器，传感器和 接收器，通过这些器件的协调控制可以实现汽车的无人驾驶。本文提出基于 MSP430单片机的控制装置，通过反射式光电传感器寻迹，MSP430单片机处理反射式光电传感器检测到的信号，从而控制智能车的转向，实现智能小车的自动寻迹。 1 系统总体设计方案 在小车车体的前端贴近地面的地方安装有4 组寻迹模块，如图1所示，单 片机通过判断4个寻迹模块发送来的信号进行自动循迹。寻迹模块在遇到黑线时发送低电平信号，遇到空白的地方发送高电平信号，单片机通过判断高低电平即可作出相应的操作。通过4组寻迹模块发送的信号组合，可将小车行驶状态分成如表1所示7种状态。
智能循迹小车
目录 1.第一章绪论 1.1循迹小车的发展现状 1.2 选题意义 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 1.3.2设计思路 2.第二章硬件部分简介 2.1 具体方案论证与设计 2.2 主控芯片的简介 2.2.1 光电反射式传感器（ST178） 2.2.2低功率低失调双比较器LM393 3.第三章光电循迹小车的原理 3.1原理 3.2 传感器电路 3.2.1红外反射式光电传感器原理 3.2.2黑线检测电路
3.3核心控制电路 3.3.1模数转换电路（比较器电路） 3.3.2数字逻辑电路 3.4驱动电路 3.5 拓展功能“防撞” 3.6PCB制板 3.7作品展示 3.8原件清单 4.第四章结论 5.参考文献 6.课程设计心得
绪论 1.1循迹小车发展现状与趋势 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。寻迹小车可以看作是缩小化的智能汽车，它实现的基本功能是沿着指定轨道自动寻迹行驶。就目前智能小车发展趋势而言：相比价格昂贵、体积大、数据处理复杂
的传感器CCD反射式光电传感器以其价格适中、体积小、数据处理方便等更具有发展优势。 1.2 选题意义 汽车电子迅猛发展，智能车产生和不断探索并服务于人类的趋势将不可阻挡。智能车的研究将会给汽车这个产生了一百多年的交通工具带来巨大的科技变革。人们在行驶汽车时，不再只在乎它的速度和效率，更多是注重驾驶时的安全性，舒适性，环保节能性和智能性等。各国科学家和汽车工作人员以及汽车爱好者都在致力于智能车的研究，研究的成果有很多都已应用于人们的日常生活生产之中，例如在2005年1月美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星探测器实质上都是装备先进的智能车辆。因此，研究智能车的实际意义和取得的价值都非常重大。本课题利用传感器识别路径，将赛道信息进行识别处理，利用主控芯片控制小车的行进进而完成循迹。 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 要求：设计并制作一个简易光电智能循迹电动车，其行驶路线示意图如图1-1：（其中粗黑些为光电寻迹线）要求智能循迹小车从起点出发，沿粗黑色引导线到达终点后立即停车但行驶全程行驶时间不能大于90s。
智能寻迹小车以及程序
寻迹小车 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。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。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管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。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：
图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。 R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。因为传感器输出端得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了比较器，先将ST168输出电压与2.5V进行比较，再送给单片机处理和控制。 传感器的安装 正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，将大大提高其循迹的可靠性，具体位置分布如图3所示。
基于Arduino智能寻迹小车开题报告
云南农业大学 本科生毕业设计开题报告 设计题目:基于Arduino的智能寻迹小车控制系统设计毕业设计起止时间： 年月日～月日(共 17 周) 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 指导教师： 报告时间： 云南农业大学教务处制 200 年月日
1. 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段： 第一阶：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronic 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。 第二阶段：从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目开始在这个领域的探索。在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC）。在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。 第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。 相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有： （1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。 （2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。 可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。 2．本人对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
智能寻迹小车以及程序
智能寻迹小车以及程序
寻迹小车 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。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。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管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。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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面时
发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示： 图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。
智能循迹小车分析方案
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：0804班 姓名： 指导老师： 2018年8月——2018年10月 摘要：
本课题是基于AT89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 AT89S52 单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 引言
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车<特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛 智能寻迹小车 作者：李毅卢仁义吴甜解放军炮兵学院(安徽合肥230031) 时间：2008-06-18 来源:电子产品世界 浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制 关键词：51单片机智能小车光电对管寻迹脉冲宽度调制 摘要：本文介绍了一种基于51单片机的小车寻迹系统。该系统采用两组高灵敏度的光电对管，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。测试结果表明，该系统能够平稳跟踪给定的路径。 关键词：智能小车；光电对管；寻迹；脉冲宽度调制 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。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。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管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。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示： 图2 ST168检测电路 智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计 一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了 解， 一般有三个模块： 1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯； 2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理； 3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。 N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N 芯 片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块： 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。 ~ 目录 1.项目设计目的 (1) 2.项目设计正文 (3) ．项目分析及方案制定 (3) ．设计步骤及流程图 (4) 寻迹设计步骤 (4) 流程图 (4) ( ．主要模块介绍 (4) LM393的主要特点 (4) LM393引脚图及内部框图 (5) LM393 功能简介 (5) 89C2051 (5) 89C2051简介 (5) 89C2051 主要性能参数 (5) 89C2051 功能特性概述 (6) 。 ．电路设计及PCB绘制 (6) 电源电路 (6) 红外收发电路 (6) 电机驱动电路 (7) 单片机最小系统 (7) 整体电路 (8) PCB板的绘制 (8) . 成品展示 (9) \ 3．项目设计总结 (9) 4．参考文献 (10) 智能寻迹小车 ——CDIO三级项目 王君杰 （电子信息工程 1501 6） 一、项目设计目的 在科技飞速发展的今天，智能化的概念已经渗入到各行各业，自动控制系统也出现在生活的方方面面，早到工厂的机械化生产，近到目前的自动驾驶。越来越多的领域涉及到电控制技术。特别是使用单片机一类的MCU的控制，在生活中越来越常见。因此，基于单片机控制的电路的学习和时间对于我们来说就显得尤为重要。同时，对于单片机作为软件主控单元，结合模电数电的硬件电路支持的综合项目开发，也是作为大学生需要了解并且熟练运用的基础。掌握了这些知识，对于我们以后的职业发展也有着莫大的帮助。 二、? 三、项目设计正文 、项目分析及方案制定 首先对于“智能寻迹小车”这个标题而言，我们可以分为两个部分：小车和智能寻迹。“小车”决定了硬件电路的大致构成：电源、电容、电阻、开关、电机、LED。而“智能”则决定了一些高级电路的选用：MCU、传感器、电机驱动、电位器及一些IC。 其次，假如去掉“智能”两字，仅关注如何做成一个能够行驶的小车，那么电路的搭建将会变得尤为简单。假如做一个“上电即跑”的小车，那么连开关都不需要，仅需要电源（干电池即可），两个电机 （3V/100mA）和两个限流电阻按图一方式连接即可。当然，这样的 小车只能实现向一个方向前进，无法实现跑道的自动识别和转向。 不过，这个电路也是所有行驶工具的基础，所有的行驶工具，都是 在这个电路的基础上按照想要实现的功能进行拓展开发。 接着让我们来到“智能”的环节。所谓智能，也就是需要小车 有人的思想，正如同课题所述——寻迹。智能的小车需要具备自动识别跑道的能力。同时，在采集到跑道信息后要做出相应的处理。在我们这个课题中，也就是需要及时并 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 ABSTRACT System 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 DIY 达人赛 基于STC89C52 单片机智能寻迹小车 实 验 报 告 参赛队伍: 队员： 2014 年 4 月 一、引言 我们所处的这个时代是信息革命的时代，各种新技术、新思想层出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展，每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。随着汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。伴随着电子技术和嵌入式技术的迅猛发展，这使得汽车日渐走向智能化。智能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适，逐渐的向智能驾驶系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人，能代替人驾驶汽车。它主要是通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机，对汽车前后左右一定区域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学传感器等对红外线摄像机传来的信号进行分析计算，并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息，代替人的大脑发出指令，指挥执行系统操作汽车。 1、来源汽车的智能化是21 世纪汽车产业的核心竞争力之一。汽车的智能化是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技。 2、智能汽车国外发展情况 从20 世纪70 年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，目前在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。目前日本、欧美已有企业取得实用化成果。与国外相比，国内在智能车辆方面的研究起步较晚，规模较小，开展这方面研究工作的单位主要是一些大学和研究所，如国防科技大学、清华大学、吉林大学、北京理工大学、长安大学、沈阳自动化所等。我国从20 世纪80 年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992 年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。先后研制出四代无人驾驶汽车。第四代全自主无人驾驶汽车于2000 年 6 月在长沙市绕城高速公路上进行了全自主无人驾驶试验，试验最高时速达到75.6Km/h。 3、我们的小车 我们做的是基于STC 8 9 C52单片机开发，主要是研究3轮小车的路径识别及其遥 控运动。 封面 作者：PanHongliang 仅供个人学习 目录 摘要………………………………………………………………………………………2 ABSTRACT……………………………………………………………………………… …2 第一章绪论 (3) 1.1智能小车的意义和作用 (3) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (4) 2.1 主控系统 (4) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (6) 2.4 避障模块 (7) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (8) 第三章硬件设计 (8) 3.1总体设计 (8) 3.2驱动电路 (9) 3.3信号检测模块 (10) 3.4主控电路 (11) 第四章软件设计 (12) 4.1主程序模块 (12) 4.2电机驱动程序 (12) 4.3循迹模 块 (13) 4.4避障模块 (15) 第五章制作安装与调试 (18) 结束语 (18) 致谢……………………………………………………………………………………… 19 参考文献 (19) 智能循迹避障小车 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 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：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及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。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。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。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视 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 姓名：初清晨 学号： 2013131013 同组成员：孟庆阳张轩 指导老师：王艳春 日期： 2015年12月24日 组员分工 1、组长：张轩，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 0 1.1智能小车的意义和作用 0 1.2智能小车的现状 (1) 第二章方案设计与论证 (2) 2.1 主控系统 (2) 2.2 电机驱动模块 (2) 2.3 循迹模块 (3) 2.4 避障模块 (3) 2.5 机械系统 (4) 2.6电源模块 (4) 第三章硬件设计 (5) 3.1 AT89S52单片机的简介 (5) 3.2总体设计 (8) 3.3驱动电路 (9) 3.4信号检测模块 (10) 3.5主控电路 (10) 第四章软件设计 (10) 4.1主程序框图 (10) 4.2电机驱动程序 (10) 4.3循迹模块 (11) 4.4避障模块 (15) 结束语 (19) 致谢 (20) 附录一循迹加红外避障综合程序 (22) 附录二实物图 (25) 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，应用范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、停止的精确控制以及检测数据的存储、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及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 car Abstract：Based infrared detection of black lines and the road 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及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。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。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。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统， 智能循迹小车程序 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022 #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //D0-D7:f,b,a,e,d,h,c,g 共阴依次编码 //74LS04反相器驱动数码管 uchar code table[10] = {0x5F,0x42,0x9E,0xD6,0xC3,0xD5,0xDD,0x46,0xDF,0xD7}; uchar i = 0; //用于0-3数码管轮流显示uint j = 0; //计时的次数 uint time=0; //计时 uint pwm=16; //占空比 uint speed; //调制ＰＷＭ波的当前的值 sbit R=P3^2; //右边传感器 P3^2 sbit L=P3^3; //左边传感器 P3^3 //电机驱动口定义 sbit ENB=P1^0; //前轮电机停止控制使能 sbit ENA=P1^1; //后轮控制调速控制端口 sbit IN1=P1^2; //前轮 sbit IN2=P1^3; //前轮 sbit IN3=P1^4; //后轮 sbit IN4=P1^5; //后轮 void Init() { TMOD = 0x12; //定时器0用方式2,定时器1用方式1 TH0=(256-200)/256; //pwm TL0=(256-200)/256; TH1 = 0x0F8; //定时2ms TL1 = 0x30; EA = 1; ET0 = 1; ET1 = 1; TR0 = 1; TR1 = 1; } void tim0(void) interrupt 1 //产生PWM { speed ++; if(speed <= pwm) //pwm 就相当于占100的比例{ ENA = 1; } 智能循迹小车总体设计方案 整体设计方案 本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块黑线路经，然后由AT89S52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。 系统设计步骤 （1)根据设计要求，确定控制方案； （2)将各个模块进行组装并进行简单调试； （3)画出程序流程图，使用C语言进行编程； （4)将程序烧录到单片机内； （5)进行调试以实现控制功能。 系统基本组成 智能循迹小车主要由AT89S52单片机电路、循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。 (1)单片机电路：采用AT89S52芯片作为控制单元。AT89S52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都 方便。 （2）循迹模块：采用脉冲调制反射红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。信号采集部分就相当于智能循迹小车的眼睛，有它完成黑线识别并产生高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。 （3）L298N驱动模块：采用L298N作为点击驱动芯片。L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便、稳定性好，性能优良。L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。 巡线车程序（完整版) 1 #ifndef _Macro.h_ 2 #define _Macro.h_ 3 #include 沈阳理工大学 课程名称：基于单片机智能循迹小车姓名: 魏玉柱 指导教师：程磊催宁海 摘要 本文论述了基于单片机的智能循迹小车的控制过程。智能循迹是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制等技术来实现按照预先设定的模式下，不受人为管理时能够自动实现循迹导航的高新科技。该技术已经应用于无人驾驶机动车，无人工厂，仓库，服务机器人等多种领域。 本设计采用STC89C5单片机作为小车的控制核心；采用TCRT500C红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号；采用驱动芯片L298N构成双H桥控制直流电机，其中软件系统采用C程序，本设计的电路结构简单，容易实现，可靠性高。 关键词：STC89C52智能循迹小车TCRT5000专感器电机驱动 目录 1引言 (4) 2需求分析 (4) 2.1智能循迹小车概述 (4) 2.2循迹小车的发展历程回顾 (5) 2.3智能循迹小车的应用 (5) 2.4智能循迹小车研究中的关键技术 (8) 3系统设计 (9) 4详细设计 (8) 4.1硬件设计 (8) 4.1.1电路原理图 (9) 4.1.2器件选择 (10) 4.121智能循迹小车的主控芯片的选择 (10) 4.1.2.2智能循迹小车电源模块的选择 (10) 4.1.2.3智能循迹小车电机驱动电路的选择 (11) 4.1.2.4智能小车循迹模块的选择 (11) 4.1.3模块设计 (12) 4.1.3.1电机驱动模块电路 (12) 4.1.3.2光电传感器模块 (12) 4.2软件设计 (14) 4.2.1程序流程图 (14) 4.2.2 实现主要代码 (14) 5实验结果 (16) 5.1设计实现 (16) 5.2出现的问题和解决的方法 (17) 5.3电路实物图展示： (19) 6结束语 (18)智能寻迹小车
智能循迹小车设计
智能寻迹小车设计报告
智能循迹避障声控小车设计__毕业设计
智能寻迹小车实验报告
智能循迹避障小车方案设计书
毕业设计 智能循迹避障小车设计
智能循迹小车程序
智能循迹小车总体设计方案
智能循迹小车详细源代码程序MSPID
(完整版)基于单片机智能循迹小车毕业设计