基于超声波测距的跟随小车设计

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智能跟随小车设计

智能跟随小车设计喻语嫣*肖明杰(武汉文理学院信息与计算机学院湖北武汉 430345)摘要：随着我国智能行业的飞速发展，解放人类劳动力的理念不断普及，智能跟随小车出现在人们视野里，它可以解放人们双手，提高物品搬运的效率，减轻人们的负担同时为其他工作节约时间。

基于此，该文设计了一款基于红外技术和超声波测距的智能跟随小车。

小车以AT89C52芯片为核心控制器，3个人体红外传感器HC-SR501用于识别人所在的位置，把识别到的信号通过核心控制器传送给L298N电机驱动模块，从而实现对小车转向和行驶的控制；超声波传感器HC-SR04用于检测人与小车之间的距离，当距离小于0.5 m时，实现小车报警同时后退，保证人与小车之间的安全距离，防止发生碰撞。

样机测试结果显示，小车能在 4 m 以内对人自动跟随，并与人保持0.5 m的安全距离，防止碰撞，具有一定的实用价值。

关键词：AT89C52 红外技术超声波测距跟随小车中图分类号：TP23文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)18-0033-07Design of Intelligent Following CarsYU Yuyan*XIAO Mingjie(School of Information and Computer, Wuhan College of Arts & Sciences, Wuhan, Hubei Province, 430345 China) Abstract:With the rapid development of the intelligent industry in China, the concept of liberating human labor force continues to be popularized, and the intelligent following car appears in people's vision. It can free people's hands, im‐prove the efficiency of goods handling, reduce the burden and save time for other work. Based on this, this paper designs an intelligent following car based on infrared technology and ultrasonic ranging. The car uses the AT89C52 chip as its core controller, uses three pyroelectric infrared sensors HC-SR501 to identify the position of the person, and transmits the identified signal to the L298N motor drive module through the core controller, so as to realize the control of the car's steering and driving. It uses the ultrasonic sensor HC-SR04 to detect the distance between people and cars, and the car gives and alarm and retreats at the same time when the distance is less than 0.5m, so as to ensure the safe distance be‐tween people and cars and prevent collision, which has certain practical value.Key Words: AT89C52; Infrared technology; Ultrasonic ranging; Following car近年来，随着科学技术的飞速发展，智能移动机器人技术也在不断发展，传统的机械运输方式有被取代的趋势。

毕业设计（论文）-基于AT89S52单片机的超声波避障智能小车设计

本科毕业论文（设计）题目：基于单片机的超声波测距智能小车避障设计姓名：学号：专业：10电子信息工程院系：电子通信工程学院指导老师：职称学位：讲师/硕士完成时间：2014年5月11日安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）教务处制安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。

与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。

毕业论文（设计）作者签名：日期：2014年5月16日基于单片机的超声波测距智能小车避障设计摘要本论文主要是基于单片机的超声波测距智能避障小车的研究，其用在行车过程中智能控制车距、车速、行驶方向，避免小车与障碍物碰撞。

本设计的超声波测距系统的确定条件是超声波在空气中的传播速度，采取发射超声波和反射波时间上的差计算距离，用以作为单片机做出判断并发出相应指令的判断信号源。

在研究超声波测距原理的基础上，本文完成了基于单片机超声波测距系统的设计，主要包括单片机最小系统、超声波测距系统和电机驱动控制电路。

设计中，单片机最小系统是为整个系统提供基础运行服务，超声波测距系统在单片机的控制下，发射并接收超声波，为单片机提供外部中断信号源，从而为单片机作出判断提供依据，驱动系统则是在单片机做出判断后给予其相应的指令代码，来控制驱动系统的运行；最终达到智能避障的目的。

该系统各个模块都能正常实现预期的功能，而且保证小车在行驶过程中的安全系数，同时实现了超声波在智能控制车距车速方面的应用。

设计完成并实现后分析，该智能小车的电路结构非常之简单，调试方便，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。

关键词：单片机；超声波；测距；避障；Design of super living wave range of intelligent obstacleavoidance car based on single chip microcomputerAbstractThis thesis is mainly based on single chip ultrasonic ranging intelligent obstacle avoidance car research, its use in the process of traffic intelligent control vehicles driving distance, speed and direction, to avoid the car collisions with obstacles.The determination of the design of ultrasonic ranging system on condition that the ultrasonic velocity in air, take on the side of launch ultrasonic wave and reflected wave time difference computing distance, used to make judgments as a single chip microcomputer and a corresponding instruction judgment signal source.Based on the study of the ultrasonic ranging principle, this paper completed the design of the ultrasonic ranging system based on single chip microcomputer, including single chip microcomputer minimum system, ultrasonic ranging system and motor drive control circuit.In the design of single chip microcomputer minimum system is to provide basic operation service for the whole system, the ultrasonic ranging system under the control of the MCU, transmit and receive ultrasonic, provide external interrupt signal source for SCM, so as to provide basis for the MCU to judge, the drive system is the single chip microcomputer after the judge to give its corresponding instruction code, to control the operation of the drive system.Ultimately achieve the goal of intelligent obstacle avoidance.Every module of the system can realize the expected function normally, and guarantee the safety factor in the process of the car on the road, at the same time realize the ultrasonic application in intelligent control vehicles is apart from the speed.Designed and implemented after analyzing the smart car circuit structure is simple, convenient debugging, the design scheme is correct and feasible, and the indicators is stable, reliable.Key words: single chip microcomputer; Ultrasound; Range; Obstacle avoidance;目录1 绪论 (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 研究内容 (1)1.3 设计思路及各模块功能 (2)1.4 超声波测距的应用前景及一些场合 (2)2 小车硬件设计 (3)2.1 硬件总体设计 (3)2.2 单片机硬件电路设计 (3)2.2.1 单片机选择注意事项 (4)2.2.2 STC89C52双列直插式引脚分布 (4)2.2.3 单片机引脚及原理图设计 (4)2.3 超声波测距系统 (6)2.3.1 超声波测距原理 (6)2.3.2 超声波速度计算方式 (6)2.3.3 超声波发射电路 (6)2.3.4 超声波接收电路 (7)2.4 电机驱动控制电路 (8)2.4.1 L298N内部电路图及引脚 (8)2.4.2 驱动系统电路设计 (9)2.5小车整体硬件连接框图设计 (10)3 小车软件设计 (11)3.1软件总体设计 (11)3.2软件设计模块设计 (12)3.2.1 主程序执行设计 (12)3.2.2 子程序功能设计 (13)3.3 软件调试及功能实现 (13)4 系统调试 (14)4.1调试步骤 (14)4.2调试单个模块 (14)4.2.1 L298N驱动模块检测调试 (14)4.2.2 超声波测距模块调试检测 (14)4.3整体调试总结 (14)5 所得结论及展望 (16)5.1论文所得结论及总结 (16)5.2超声波测距应用的展望 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 绪论智能在今天的社会中、生活中均已得到了普遍的应用和普及，可以说已经是遍地都是了，智能是以后发展的必然方向，它完全遵照预先设定的程序和模式在预设和特定的环境里自动智能化的执行指令和运作，不需要人一直呆在某处进行管理操作，就可以完成预期所要目的以及目标。

基于超声波测距的智能小车设计

目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题研究背景 (2)1.2课题研究意义 (2)第二章超声波测距原理 (4)2.1 超声波传感器介绍 (4)2.2 超声波发生器 (5)2.3压电式超声波发生器原理 (5)2.4超声波测距的基本原理 (6)第三章方案论证及选择 (8)3.1 设计的任务要求 (8)3.2 系统初步设计及可行性论证 (8)3.3 微处理器的选择 (9)3.4 显示方式的选择 (9)3.5 小车电机驱动电路的选择 (10)3.6 遥控器的选择 (10)第四章硬件电路的设计 (11)4.1控制器 (11)4.2 超声波测距模块 (13)4.3 超声波测距显示模块 (15)4.4 超声波测距报警模块 (16)4.5 小车驱动模块 (16)4.6 红外遥控接收模块 (18)第五章软件设计 (20)5.1 程序设计方案 (20)5.1.1超声波测距程序设计方案 (20)5.1.2超声波测距显示程序设计 (20)5.1.3超声波数据采集电路软件流程图 (21)5.2 控制电路程序设计 (22)5.2.1 红外接收解码设计 (22)5.2.2 小车驱动程序设计 (22)5.2.3 控制电路程序流程图 (23)结论 (24)致 (25)参考文献 (26)附录 (27)附录A：硬件原理图 (27)附录B：硬件PCB图 (29)附录C：硬件实物图 (31)附录D：部分源程序 (32)附录D1:控制源程序 (32)附录D2:超声波数据测距源程序 (37)基于超声波测距的智能小车设计摘要：本设计采用AT89S52单片机作为主控器，结合超声波测距原理，设计了红外遥控小车的测距报警系统。

该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化等特点，AT89S52单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。

超声波距离测量系统用的频率为40KHz的脉冲压力波，发射和接收的传感器有时共用一个，或者两个是分开使用的。

基于超声波定位的智能跟随小车

ＣａｉＬｅｉＺｈｏｕＴｉｎｇｔｉｎｇＧｕｏＹｕｎｐｅｎｇＣｈｅｎＳｕｆａｎｇＷｕＨａｎｂａｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）
…
蛳睡ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ电Ｍ子测量技术ＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
基于超声波定位的智能跟随小车＊
蔡磊周亭亭郭云鹏陈素芳吴汉帮
（长春理工大学光电工程学院长春１３００２２）
第２３０６１３卷年第１１１月１期
摘
要：设计并实现了一种基于超声波定位、红外避障以及单片机控制的智能跟随小车系统，在开发板ＡＶＲｍｅｇａｌ６
上完成了设计的全部功能。通过安装在载物小车顶部的无线电装置和超声波传感器，实时感知载物小车与主人Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃａｒｒｉａｇｅｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃａｎｆｏｌｌｏｗｔｈｅｍａｓｔｅｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｉｎｆｒａｒｅｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅａｎｄｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏ１．ＩｔｃｏｍｐｌｅｔｓａｌｌｄｅｓｉｇｎｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｎＡＶＲｍｅｇａｌ６．Ｂｙｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｅｎｓｏｒａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｏｒｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｔｈｅｔｏｐｏｆｔｈｅｃａｒ，ｔｈｅｃａｒｃａｎｓｅｎｓｅｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｒａｎｄｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｈｅａｄｏｂｓｔａｃｌｅｓｉｎｒｅａｌ — ｔｉｍｅ，ｔｈｅｎｆｅｅｄｂａｃｋｔｏｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｏｔａｔｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅａｎｄｔｈｅｐｏｓｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｄｏｐｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｔｆｏｕｒｐｏｉｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｉｔｈｓｍａｌｌｂｌｉｎｄａｒｅａ，ｍａｋｅｓｔｈｅ

创新性式样——基于超声波避障的循迹小车期中报告

基于超声波避障的可走迷宫循迹小车
组员： 140416** *** 140416** *** 140416** **
小车实现的功能： 1）可走迷宫 2）自动识别障碍物能够倒回 3）速度快于0.1m/s
实验原理： 1）寻迹：红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程不断地发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板是发生漫反射，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，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否接收到反射回来的红外光为依据来确定和黑线的位置和小车的行走路线 2）超声波：超声波模块发出超声波，遇到障碍物返射超声波，通过发射波与接收波的时间间隔来确定小车离障碍物的距离来判断何时转向
目前软件的仿真已基本通过，硬件的连接与焊接正在进行中，进展速度与预期基本一致,板子应本周内可完成并进行调试.另外，由于没有使用步在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程不断地发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板是发生漫反射，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，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否接收到反射回来的红外光为依据来确定和黑线的位置和小车的行走路线
2）电机驱动模块：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。主要功能是将K60产生的pwm波进行放大，并输出到电机上。 3）电源模块：4节干电池组成的6v电源或者用充电宝作为5v电源，通过双边开关自由切换。
硬件
• 硬件设计 • 硬件制作 • 硬件调试
软件
• 算法设计 • 代码调试
总结

基于STC89C52单片机的智能超声波跟随与避障小车

基于单片机的智能超声波跟随与避障小车广东技术师范学院天河学院电气工程系电气班小组:吴梓润赖智彬罗林昕摘要:智能超声波跟随与避障小车是以89C单片机为控制核心，采用超声波传感器技术，主要由电源模块、避障与跟随模块(即超声波模块)、直流电机驱动模块、语音提示模块,四位数码管显示模块等组成的控制系统.小车通过软件程序与硬件的相互控制,启动后开始探索前方是否有障碍物(即跟随物),若有跟随物,距离大于厘米,就向跟随物方向前进,且数码管显示距离,距离小于厘米,跟随物变为障碍物,语音模块提示,小车自动避开,重新寻找跟随物.若前方无跟随物,小车就向前左转弯,转弯后再寻找跟随物。

关键字单片机,超声波系统总体方案设计该系统是以单片机为控制核心，以超声波传感器为距离测量元件,对跟随物的探索与跟随,自动避障,跟随与避障过程中,数码管显示距离与及语音提示避障的控制系统。

如图所示：基于单片机的智能小车跟随与避障系统是一种利用超声波测距然后自动跟随或避障的系统，其启动后自动寻找跟随物以及小于某一距离后自动避开障碍物，广泛应用于探测跟随、避障等场合，通过超声波传感器，由单片机向超声波传感器发送命令，读取超声波传感器测量的距离，再判断小车是否跟随或转弯避开。

如果距离小于避障距离，语音模块进行提醒。

它采用超声波传感器，超声波模块采用现成的超声波模块，该模块可提供的非接触式距离感测功能，测距精度可达到。

模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

本系统采用单片机作为核心控制单元用于系统的控制, 小车安装了个超声波传感器，装于小车前，用超声波检测障碍物,测出距离，程序根据测得的距离，实现小车是否跟随还是避障。

系统硬件各模块的设计超声波测距模块超声波传感器是本控制系统的核心模块之一，其相当于小车的眼睛，小车启动后，超声波就开始寻找跟随物以确定小车前进方向，进行判断后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的，如小车应该左转弯、右转弯还是向前进，小车行驶过程距离障碍物（跟随物）有多少。

超声波跟随小车

2018年全国大学生电子设计竞赛超声波跟随小车2018年5月19日摘要设计是以stc单片机为主控制器,然后再结合超声波测距的原理,实现智能小车的实时跟随控制。

超声波的发射模块由单片机来控制时序,然后往前方发散从而寻找需要定位的节点并且会通过超声波信号与射频信号间的时间差计算发射点与需要定位节点间的距离。

根据小车与障碍物距离的长短确定小车的运行。

关键词：超声波；测距目录一、系统方案 (1)1、超声波模块的论证与选择 (1)2、电机的论证与选择 (1)3、电机驱动模块的论证与选择 (1)4、控制系统的论证与选择 (2)5、电源 (3)二、系统理论分析与计算 (3)1、测距的分析与计算 (3)2、跟随的分析与计算 (4)三、电路与程序设计 (4)1、电路的设计 (4)（1）系统总体框图 (4)2、程序的设计 (4)（1）程序功能描述与设计思路 (4)（2）程序流程图 (5)四、测试方案与测试结果 (5)1、测试方案 (5)2、测试条件与仪器............................................................................... 错误！未定义书签。

3、测试结果及分析 (5)（1）测试结果(数据) (5)（2）测试分析与结论 (6)五、结论与心得 (6)六、参考文献 (6)附录1：电路原理图 (7)附录2：源程序 (8)超声波跟随小车【专科组】一、系统方案本系统主要由超声波模块、电机驱动模块、系统控制模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1、超声波模块的论证与选择方案一：HC-SR04HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

方案二：US-100US-100 超声波测距模块可实现 0~4.5m 的非接触测距功能，拥有 2.4~5.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于 2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有 GPIO，串口等多种通信方式。

智能小车系统设计(循迹-超声波-遥控)

智能小车系统设计(循迹-超声波-遥控)智能小车系统是一种通过各种传感器来控制小车行进的系统。

本文将介绍一种基于循迹、超声波和遥控的智能小车系统设计。

系统设计硬件设计本系统采用Arduino开发板和小车底盘作为硬件，以循迹模块、超声波模块和遥控器模块作为传感器，可以实现小车的智能行驶。

1.小车底盘：本系统采用智能小车底盘，主要包括两个直流电机和两个轮子，可以控制小车行进的方向和速度。

此外，小车底盘还需配有4片AA电池进行供电。

2.循迹模块：循迹模块是通过红外线传感器检测黑色轨道上的反光点实现的。

根据反光点的位置，循迹模块会控制小车的方向，使小车始终在轨道上行驶。

3.超声波模块：超声波模块可以检测小车前方的障碍物距离和方向。

如果检测到前方有障碍物，则系统会控制小车减速或停止，避免碰撞。

4.遥控器模块：遥控器模块可以通过无线信号控制小车的方向和速度，可以让小车在没有循迹和超声波控制的情况下自由行驶。

软件设计本系统的软件设计采用Arduino的开发环境进行编写，主要包括循迹控制、超声波控制和遥控控制三个部分。

1.循迹控制：循迹控制部分主要是通过循迹模块检测反光点的位置，控制小车的方向和速度。

如果小车偏离轨道，循迹控制部分会自动调整小车的方向，使其回到轨道上行驶。

2.超声波控制：超声波控制部分主要是通过超声波模块检测前方障碍物的距离和方向，如果距离过近，则超声波控制部分会控制小车减速或停止，并发出声音提示。

3.遥控控制：遥控控制部分是通过遥控器发出信号控制小车行驶。

使用者可以通过遥控器控制小车的方向和速度，可以实现小车的自由行驶。

实现效果循迹效果本系统的循迹效果非常稳定，可以实现小车在黑色轨道上高速行驶。

在循迹模块检测到偏离轨道时，系统能够及时作出调整，使小车回到轨道上行驶。

超声波效果超声波模块能够准确地检测到前方障碍物的距离和方向。

如果距离过近，则系统能够及时控制小车减速或停止，避免碰撞。

遥控效果遥控器模块可以实现小车的自由行驶。

智能小车跟随行驶系统的设计

智能小车跟随行驶系统的设计智能小车跟随行驶系统的设计是一项关键的技术，它可以使小车能够自动追踪并跟随前方的物体。

本文将探讨智能小车跟随行驶系统的设计方案，并介绍其原理和实现方法。

一、智能小车跟随行驶系统的原理智能小车跟随行驶系统的原理是利用各种传感器和控制器来感知和识别前方的物体，然后通过控制驱动系统实现跟随行驶。

其主要原理包括以下几个方面：1. 视觉感知：智能小车通过摄像头或激光雷达等传感器获取前方物体的图像或点云数据，并利用图像处理算法或深度学习模型进行目标检测和跟踪。

2. 距离测量：通过超声波传感器、红外线传感器或激光测距仪等设备，实时测量小车与前方物体之间的距离，并根据距离的变化控制小车的速度和方向。

3. 控制算法：根据前方物体的位置和速度信息，采用PID控制算法或模糊控制算法对小车的转向和速度进行调整，以实现跟随行驶。

二、智能小车跟随行驶系统的设计方案根据智能小车跟随行驶系统的原理，可以设计以下方案来实现该系统：1. 硬件设计：- 安装摄像头或激光雷达等传感器，用于采集前方物体的信息。

- 配置超声波传感器或激光测距仪，用于测量小车与前方物体之间的距离。

- 选择合适的驱动系统，如电机和舵机，用于控制小车的速度和方向。

2. 软件设计：- 开发图像处理算法或深度学习模型，用于目标检测和跟踪。

- 编写距离测量算法，实时获取小车与前方物体的距离数据。

- 设计PID控制算法或模糊控制算法，根据测量数据调整小车的行驶速度和转向角度。

三、智能小车跟随行驶系统的实现方法实现智能小车跟随行驶系统可以采用以下步骤：1. 硬件搭建：- 将摄像头或激光雷达等传感器安装在小车上，并连接到单片机或嵌入式系统。

- 将超声波传感器或激光测距仪安装在小车前方，用于测量距离。

- 连接并配置驱动系统，使其能够响应控制信号。

2. 软件实现：- 开发图像处理算法或深度学习模型，用于实时检测和跟踪前方物体。

- 编写距离测量算法，实时获取小车与前方物体之间的距离数据。

超声波定位系统智能跟随小车设计

2019年35期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application超声波定位系统智能跟随小车设计陈乐鹏，谭晓东，曹江浩，刘升云，高智伟（大连交通大学电气信息工程学院，辽宁大连116028）1概述随着时代的发展，各行各业对于智能化程度要求的提升，越来越多的移动机器得到普及，与传统的跟随设备相比，智能小车具有更好的机动性、安全性和实用性。

如今国内跟随设备一般存在于专业的场馆环境内，而没有针对在超市、机场、火车站等公共场所里的跟随设备。

本文以STM32为核心，利用多个模块的结合，设计了一款能够应用于各个场所的智能跟随小车。

该车采用超声波定位技术实现小车与人类距离的检测，判断人类的位置，并利用PID 算法控制小车移动速度和转弯方向，实现对人的精准跟随。

该智能小车既可以应用于环境简单的场馆内，又可以在复杂的公共场所实现跟随，解放人类双手。

2硬件设计2.1系统总体设计系统为了实现小车自动跟随，采用了超声波定位模块、电机驱动模块和LCD 等功能模块设计。

通过人手持超声波发送模块与小车安装的超声波接收模块来判断人的位置，主控芯片STM32处理位置信息，输出PID 算法调控后的PWM 波来控制电机的转速。

电源一给超声波接收模块、电机驱动模块和LCD 模块供电。

电源二给超声波发送模块供电。

系统的总体设计图如图1所示。

2.2主控芯片智能小车采用的是STM32F103的主控芯片，该芯片是32位ARM 微控制器，其内核是Cortex-M3。

拥有性能强大的外设、低功耗、开发成本低、支持SWD 和JTAG 两种调试等优势。

2.3超声波定位模块超声波定位模块的基础是超声波测距，本设计使用的测距模块是单接收发超声波模块，该模块的测量范围为4~500cm ，精度为3mm 。

工作电压为5V ，采用串口通信，通信波特率为115200。

定位模块由发射超声波模块、接收超摘要：随着时代的发展，对于智能化程度各个行业的要求都有所提高，越来越多的移动机器得到普及，与传统的跟随设备相比，智能小车具有更好的机动性、安全性和实用性。

超声波定位跟随小车的系统硬设计研究

实验研究1 小车具体工作原理超声波模块在预先规定的距离范围内检测小车前方是否有目标物，如果有目标物则小车就调整运动状态进行自主跟随行驶。

同时小车前方左右两端的一对光电反射对管检测前方障碍物信息，若检测到障碍物存在且与小车的距离小于预定安全值时把信息反馈给单片机处理。

单片机再根据障碍物信息控制电机驱动模块，调整车轮转向和转速使小车能够绕过障碍物后接着跟随。

跟随过程中舵机不动，停止时舵机转动直到超声波模块重新扫描到目标物为止。

小车能短程加减速后再稳速行驶，蜂鸣器报警功能仅用以在小车脱离跟随范围后报警提醒。

2 系统硬件设计研究■2.1 硬件框图本文设计研究的智能跟随小车系统，其硬件资源部分是由IAP15F2K61S2单片机搭载连接多个硬件模块，再配合一些优化系统稳定性能的其他外围电路构成的。

对系统的总对小车功能实现进行软件编程调试时，采用了proteus 仿真测试，核验功能是否已实现以及实际的运行效果。

整体功能仿真测试效果良好，现象与小车实际一致。

■2.2 主控芯片IAP15F2K61S2是单时钟新一代8051单片机，由STC 公司生产制造。

工作电压5V，不需外接时钟电路亦可工作且内部资源丰富。

可用文本编辑式的计算机语言汇编语言、C语言等开发编程。

Arduino是在单片机的基础上开发的运行在其一套针对性开发环境中的开源硬件平台，经常被用来作为交互式产品的开发工具。

Arduino很明显不同于单片机的一点就是，它能在相对较宽的电压范围内正常工作，且能像单片机等控制芯片一样实现灵活多样的控制功能。

小车采用NANO微处理器是ATMEGA328P，输入电压7~12V，除可用Arduino语言文本式编程外，用Scratch积木式编程软件进行编程是其一大特点，使其更易上手。

■2.3 硬件模块本文设计研究的智能跟随小车系统，采用的硬件模块资源包括直流电源（给整个小车系统供电）、直流电机驱动模块（驱动直流电机转动）、超声波模块（实时测量与目标物距离）、光电反射对管（跟随过程中检测障碍物）、舵机（承载超声波模块上下扫描来扩大超声波覆盖面积）、蜂鸣器（当小车脱离正前方0.5m到2m的预设跟随区间之后蜂鸣报警提示）。

基于超声波定位的智能跟随小车_蔡磊（1）

第卷第期可编程器件应用电子测量技术３６１１年月ＬＥＣＴＲＯＮＩＣＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＥＴ２０１３１１基于超声波定位的智能跟随小车＊蔡磊周亭亭郭云鹏陈素芳吴汉帮（）长春长春理工大学光电工程学院１３００２２：、，摘要设计并实现了一种基于超声波定位红外避障以及单片机控制的智能跟随小车系统在开发板ＡＶＲｍｅａ１６ｇ。

，上完成了设计的全部功能通过安装在载物小车顶部的无线电装置和超声波传感器实时感知载物小车与主人的距。

，，并反馈给单片机用于控制电机的转速与载物小车的姿态为了提高超声波定位系统的精度采取了温度补偿离信息。

，，措施基于超声波四点定位系统高精度小盲区的设计使自动跟随小车能够转弯跟随加上小车具有避障功能使３６０°。

小车跟随目标更加精确和智能化：；；；关键词超声波定位温度补偿智能化ＡＶＲｍｅａ１６ｇ：：：中图分类号文献标识码国家标准学科分类代码ＴＰ２７４ＡＤ４２０ＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔｆｏｌｌｏｗｉｎｃａｒｒｉａｅｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｇｇｐｇＣａｉＬｅｉｈｏｕＴｉｎｔｉｎｕｏＹｕｎｅｎｈｅｎＳｕｆａｎＨａｎｂａｎＺＧＣＷｕｇｇｐｇｇｇ（，，），ＣｏｌｌｅｅｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈａｎｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＣｈａｎｃｈｕｎ１３００２２Ｃｈｉｎａ－ｇｇｇｇｙｇｙｇ：ＴＡｂｓｔｒａｃｔｈｉｓｄｅｓｉｎｓａｎｄｉｍｌｅｍｅｎｔｓａｎｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｃａｒｒｉａｅｓｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃａｎｆｏｌｌｏｗｔｈｅｍａｓｔｅｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌａｅｒｇｐｇｇｙｙｐｐ，ｏｓｉｔｉｏｎｉｎｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｎｆｒａｒｅｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅａｎｄｓｉｎｌｅｃｈｉｍｉｃｒｏｃｏｍｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ．Ｉｔｃｏｍｌｅｔｓａｌｌ－ｐｇｇｐｐｐｄｅｓｉｎｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｎＡＶＲｍｅａ１６．Ｂｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｓｅｎｓｏｒａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｏｒｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｔｈｅｔｏｏｆｔｈｅｇｇｙｇｐ，ｃａｒｔｈｅｃａｒｃａｎｓｅｎｓｅｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｒａｎｄｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｈｅａｄｏｂｓｔａｃｌｅｓｉｎｒｅａｌ－，ｔｉｍｅｔｈｅｎｆｅｅｄｂａｃｋｔｏｔｈｅｓｉｎｌｅｃｈｉｍｉｃｒｏｃｏｍｕｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｏｔａｔｅｓｅｅｄｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅａｎｄｔｈｅｏｓｔｕｒｅｇｐｐｐｐ，ｏｆｔｈｅｃａｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｏｓｉｔｉｏｎｉｎｓｓｔｅｍａｄｏｔｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｙｐｇｙｐｐｐ，，ｏｓｉｔｉｏｎｉｎｏｉｎｔｓｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｓｉｎｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｓｔｅｍａｔｆｏｕｒｗｈｉｃｈｉｓｏｆｈｉｈｗｉｔｈｓｍａｌｌｂｌｉｎｄａｒｅａｍａｋｅｓｔｈｅｐｇｐｐｇｙｇ，ｔｈａｔｆｏｌｌｏｗｓｔｈｅｍａｓｔｅｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｔｕｒｎ３６０°ｔｏｆｏｌｌｏｗ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｃａｒｒｉａｅｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｃａｒｒｉａｅｙｇｇ，ａｖｏｉｄａｎｃｅｍａｋｉｎｔｈｅｃａｒｒｉａｅｆｏｌｌｏｗｔｈｅｍａｓｔｅｒｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｌ．ｇｇｙｇｙ：；；；ｕＡＶＫｅｗｏｒｄｓｌｔｒａｓｏｎｉｃＲｍｅａ１６ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｅｎｓａｔｉｏｎｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｉｚａｔｉｏｎｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｐｇｐｇｙ引言１系统原理及硬件介绍２，，，这些年来小车智能化已是一种主流趋势然而目前系统实现了基于单片机的小车智能跟随ＡＶＲｍｅａ１６ｇ。

基于超声波测距的智能小车研究

一
脉宽的脉冲序列，系统对脉冲序列进行编码调制．再
１９），２０１６年湖南文理学院教改项目相关成果。
收稿日期：２０１６－１０．０８
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图４发射电路组成
１９ＷＷＷ．ａｕｔｏ — ａｐｐｌｙ．ｃｏｎｒｉ自动化应用
源模块等组成，系统设计总体框图如图１所示。
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图１系统设计总体框图
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２理论计算和分析
２．１控制与测量方法
系统测量原理：假设已知声波在介质中传播的速度和测得声波从声源到达目标然后返回声源的时间．就可以精确地计算出从声波到目标的距离。对于此超
计算，对各个模块电路进行设计，并进行调试。关键词：超声波测距仪；控制；测量；调试
Ｏ引言
为实现智能小车的双向测距、模块简化、提高精
声波测距仪的双向测距，需进行测距选择，并以自动
选择功能来实现。超声波传感器的结构如图２所示。
实现数码管的点亮，并实现动态显示。通过单片机ＰＩＣ１６Ｆ８７６Ａ的１５、１６、ｌ７管脚的控制信号来控制三极管，数据经ＰＩＣ芯片计算后传到ＬＥＤ显示，显示精

第五篇：单收单发超声波设计以及跟随算法设计

单收单发超声波设计以及跟随算法设计在前面几篇方案的介绍下，相信各位已经搭建好了小车。

电机应该可以正常运行了。

既然电机正常运行，那么这一篇，我们该根据外部数据来控制电机如何运行。

有规律的转动，按照我们的算法进行运动。

进入正题，我先介绍下基于超声波的跟随算法设计。

选用单发单收的超声波模块进行测距，在车上的前方左右两端各安装一个单收超声波，人手持一个单发的超声波模块，这样左右两端的超声波与移动目标的距离就构成了一个三角形。

设左超声波A点距离移动目标M点（超声波发射器）的距离为d1，右超声波B 点距离移动目标M点的距离为d2。

当小车正对着人时，距离d1=d2，当人左拐时，d1必定小于d2。

同理，当人右拐时，d1大于d2。

当人往前方走时，A和B距离人的距离d1和d2必定大于设定距离。

综上所述可知人与车的距离，由此来实现小车的自动跟随功能。

我们应该都知道，该超声波可以用来测距，测距原理是：简单来说就是单片机控制超声波发射模块发出一系列超声波，遇到障碍物反弹回来，被超声波接收模块接收到，然后计算这段时间（声音在空气中传播的速度为340m/s），通过计算，得出距离。

此时测出的距离除以2即可得出实际距离。

其实该收发一体的也能做超声波跟随，但是只能做直线跟随和障碍物跟随。

也就是说只能跟随前方的物体，并不能跟随特定的人。

因为该超声波只能测得前方障碍物的距离。

小车通过前进后退去控制与障碍物的距离。

从而实现跟随功能。

并且，只能使用一个超声波，有的朋友可能会说，我如果使用2个呢？不也可以实现三角形跟随算法吗？（参考第5篇，跟随算法设计），2个超声波同时发射，肯定会互相干扰。

好了，那么如何将收发一体的超声波分离呢？根据收发一体超声波的测距原理，我们可以知道，发射超声波头T工作时，这个时候开始计时，等到接收超声波头接到超声波之后，我们停止计时，然后将这段时间乘以声速即可得到距离。

如果是收发一体的超声波，此时得出的距离应该是实际距离的2倍。