智能超声波避障小车地设计与制作
超声波避障小车的设计书
超声波避障小车的设计书1.1立项目的（1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。
（2）进一步学习单片机原理及其应用，了解超声波传感器的工作原理。
1.2立项意义在科学探索及紧急抢险中经常要对一些危险或人类不能直接到达的地域进行探测，这就需要用机器人来完成。
而机器人在复杂地形行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。
因此，自动避障系统的研发也就应运而生。
自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。
随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人自动避障功能的研发有了重大意义。
通过对自动避障小车的设计，我们可以将其运用于自动避障小车，以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。
1.3设计要求（1）在车前方没有障碍物时，小车沿直线向前走。
（2）在车前方有障碍物时，小车能避开障碍物，避障方法如下：①先向左边转90度，如果前面没有障碍物，再沿直线向前走；②如果前面仍有障碍物，则向右转180度，如果前面没有障碍物，则直线行走；③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行走2课题设计2.1设计原理该智能车系统可分为四个主要模块：传感器避障模块，单片机主控核心模块，电机驱动模块，USB下载模块。
鉴于电机驱动模块、USB下载模块已经由实验室直接提供了，我们对于传感器避障模块和单片机主控核心模块进行了讨论。
（1）传感器避障模块。
智能车避障系统中的传感器一般分为接触型和非接触型两种，接触型相对比较简单。
这里我们使用了超声波传感器进行测量，也即非接触型传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生震动产生的，在碰到杂质获分界面会产生显著反射从而形成反射回波，超声波传感器就是根据超声波在障碍物界面上的反射来判断检测物体的存在以及距离的。
超声波频率高，波长短，绕射现象小，方向性好，再加上信息处理简单且价格低廉，所以这里我们使用28015-PING-v1.6超声波传感器对小车行进前方路况进行探测以及判断，它能实现从3cm到1.8m距离的测量，从而识别出范围内的障碍物。
智能超声波避障小车
智能超声波避障小车智能超声波避障小车姓名：班级：学号：目录摘要 (3)一、总体方案概述 (3)二、总体电路原理图 (3)三、各模块功能介绍 (4)（一）、超声波测距模块 (4)（二）、步进电机控制模块 (5)（三）、单片机控制模块 (6)四、系统软件设计 (6)五、应用前景 (7)六、参考文献 (8)摘要：现今发达的交通在给人们带来便捷的同时也带来了许多的交通事故。
发生交通事故的因素有很多。
当然，如果我们的汽车能够更加智能，就是说事先能预测并显示前面障碍物离车的距离，当障碍物距离很近时汽车会自动采取一些措施避开障碍物，这样就能够在很大程度上避免这些事故的发生。
在本论文中，我们将会看到能够实现这一功能的智能小车。
关键字：超声波、测量、避障、单片机一、总体方案概述本小车使用一台AT89S51单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，并且用数码管实时的显示出来，在小车与障碍物的距离小于安全距离（用软件设定）时，小车会发出“在距您车前方x（数码显示的实时距离）米的地方有一障碍物，请您注意避让”的语音提示，并且拐弯，以避开障碍物，同时会点亮相应侧边的发光二极管作为提示信号。
在避开障碍物后，小车会沿直线前进。
本系统设计的简易智能小车分为几个模块：单片机控制系统、超声波路面检测系统、前进、转弯控制电机以及方向指示灯系统。
它们之间的相互关系如下图1所示。
图1：智能小车简二、总体电路原理图三、各模块功能介绍（一）、超声波测距模块首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号，把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。
时序图如图1所示。
由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。
智能循迹避障小车设计说明
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。
智能避障小车报告
智能避障小车报告智能避障小车报告一、引言智能避障小车是一种具有自主导航和避障功能的智能机器人，它利用传感器和算法来感知周围环境并做出相应的动作，以避免与障碍物发生碰撞。
本报告旨在对智能避障小车的设计原理、工作原理以及应用领域进行介绍和分析。
二、设计原理智能避障小车的设计原理包括感知系统、决策系统和执行系统三个部分。
1. 感知系统：感知系统主要负责获取环境信息，常用的感知器件包括超声波传感器、红外线传感器、摄像头等。
超声波传感器可以测量小车与障碍物之间的距离，红外线传感器可以检测障碍物的存在与否，摄像头可以获取环境图像。
2. 决策系统：决策系统根据感知系统获取的信息，通过算法进行分析和处理，决定小车的行动。
常用的算法包括避障算法、路径规划算法等。
避障算法通常基于感知数据计算出避障方向和速度，路径规划算法则是根据目标位置和环境地图计算出最优路径。
3. 执行系统：执行系统根据决策系统的指令控制小车的运动，包括驱动电机、舵机等部件。
驱动电机控制小车的前进、后退和转向，舵机控制车头的转动。
三、工作原理智能避障小车的工作原理如下：1. 感知环境：小车利用传感器获取环境信息，例如超声波传感器测量距离，红外线传感器检测障碍物，摄像头获取图像。
2. 数据处理：小车的决策系统对感知到的数据进行处理和分析，计算出避障方向和速度，或者根据目标位置和环境地图计算出最优路径。
3. 控制执行：决策系统根据计算结果发出指令，控制执行系统驱动电机和舵机，控制小车的运动。
如果遇到障碍物，小车会自动避开，如果目标位置发生变化，小车会自动调整路径。
四、应用领域智能避障小车在许多领域都有广泛的应用。
1. 家庭服务机器人：智能避障小车可以在家庭环境中执行一些简单的任务，如送餐、打扫卫生等。
2. 仓储物流：智能避障小车可以在仓库中自主导航，收集和组织货物，减少人力成本和提高效率。
3. 自动驾驶汽车：智能避障小车的避障和导航算法可以应用于自动驾驶汽车，提高安全性和稳定性。
超声波避障小车
《单片机课程设计》设计报告设计课题：超声波避障小车专业班级：电子信息工程121班学生姓名：范东耀指导教师：蔡岗设计时间： 2015年7月8日赣南师范学院科技学院数学与信息科学系超声波避障小车一、设计任务与要求1.设计任务:1、采用超声波模块实现小车自动避障功能。
2、用LCD1602显示当前的障碍距离。
2.扩展部分：测出当前小车的行驶速度，并用LCD1602显示当前速度。
二、方案设计与论证1设计方案系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制，驱动板则以L289N驱动芯片为核心，应用超声波模块及光电传感器和LCD液晶模块，成功的实现了小车的避障、测速和显示功能这三大功能。
在超声波检测到障碍物之后，主控芯片根据距离值控制电机的转动，在与障碍物距离较大的情况下，快速前进，在与障碍物距离较小但未到达临界转弯方向值得时候，慢速前进。
在与障碍物距离较近时，小车转弯，在与障碍物很近时，小车后退转弯，来进行避障。
测速传感器为光电测速传感器，在单位时间内计算脉冲的次数，然后再进行转换和处理即得到所测量的速度。
通过软件pwm进行调速。
通过LCD1602显示障碍距离及当前的小车行驶速度。
2 原理框图简要原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图三、电路设计1 电路设计（1）超声波测距模块：超声波测距的原理是首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号，把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。
时序图如图1所示。
由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。
超声波测距原理图如图2所示。
基于HC—SR04超声波传感器的智能避障小车设计
基于HC—SR04超声波传感器的智能避障小车设计针对智能避障小车采用多路传感器导致的串口资源的浪费，以及无法准确的对存在间距的障碍物执行避障操作和避障后偏离轨道的缺陷，设计了一种三回路超声波传感器避障的方法，通过对距离的计算和判断，使小车能够在与障碍物不发生碰撞的情况下执行避障操作，并使小车回到原始方向。
标签：智能小车；避障；超声波传感器1 概述机器人从最初的示范模仿机器人，到现在的具有感知能力的智能机器人，在技术上有了很大的进步[1-2]。
随着机器人科学的发展，机器人已经应用到生活、娱乐、军事、医学等各个方面。
其中智能避障小车就是应用于生活、娱乐军事等领域的产品。
智能避障小车采用两轮或四轮驱动，行动灵活，操作方便，其避障系统能够在行进中对小车的前进方向进行调节，避免发生碰撞或摩擦[3]。
目前智能小车在实现避障功能时，往往在前方安装两个及以上的超声波传感器，由于超声波以声波的形式传播，存在波束角，这会引起传感器之间的干扰，而且安装多个传感器也会占用多个串口资源。
故设计出了一种在前端使用一个传感器的情况下任然能够精确避障的算法。
2 超声波测距原理方法设计中使用HC-SR04超声波测距传感器，其使用方法简单，模块性能稳定，测度距离精确，普遍用于智能小车的避障系统中。
超声波测距有相位探测法、渡越时间探测法和声波幅值探测法三种方法[4]。
渡越时间探测法，指的是超声波发生器往某个方向发射超声波，计时开始于发射的时间点，此后超声波沿直线传播，当超声波撞击到物体时就被反射回来，当超声波接收器接收到返回来的回波时计时停止。
超传感器与物体之间的距离d 可以由公式（2.1）得出，其中c为空气中超声波沿直线传播的速度，t为传感器测量的时间[5-6]。
但由于发射的超声波存在波束角，当障碍物偏离传感器一定角度时，传感器将检测不到障碍物，因此小车就可能与障碍物发生碰撞或摩擦。
3 避障距离计算该设计基于两轮驱动的智能小车，计算出多个避障距离，最终选用最大的距离作为安全避障距离（以下均讨论临界状态）。
智能小车超声波避障实验
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模块工作原理：
(1)采用 IO 触发测距，给至少10us 的高电平信号;
(2)模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有 信号返回； (3)有信号返回，通过IO 输出一高电平，高电平持续的 时间就是超声波从发射到返回的时间 (4) 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;
本产品使用方法：控制口发一个10US 以上的高电平,就可以在接收口等 待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可 以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周 期测,就可以达到你移动测量的值了。
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超声波模块电气参数
采用51单片机的P2.0 P2.1连接控 制超声波模块
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智能小车超声波模块IO口
采用51单片机的P2.0 P2.1连接控 制超声波模块
其中P2.0为Echo（接收） 其中P2.1为Trig（控制）
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智能小车超声波避障实验说明
本实验需要用到LCD1602液晶屏，作为距 离显示屏幕，1602液晶屏的教程大家可以 参考资料中《28课配套单片机视频教程》。 若未购买液晶屏的同学，也不影响后面做超 声波避障实验，只需把P0.7这个IO口用杜邦 线接地。
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HC-SR04超声波模块
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安装位置
小车车头处留有超声波模块的插口（J2），超声 波探头朝前方直接插上即可
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基于STM32单片机的超声波智能避障小车设计.-毕业论文
本科生毕业设计（论文）论文题目基于STM32单片机的超声波智能避障小车设计基于STM32单片机的超声波智能避障小车设计摘要随着我国经济的高速发展,汽车已经成为人们生活中必不可少的出行工具。
但汽车数量的不断增加,也导致了各种交通事故。
车辆追尾、刮蹭以及疲劳驾驶事故等类似事故的频繁发生,严重的影响了安全秩序并造成经济损失,如何有效避免交通事故成为问题的关键。
此外，随着智能汽车的研究不断加深，基于人工智能的半自动驾驶或是全自动驾驶正在潜移默化影响着未来人们的驾驶习惯，安全、高效并且减少驾驶员压力等诸多元素逐渐成为未来智能车的发展趋势。
本次设计了一款智能超声波避障小车模型,采用STM32编程环境的单片机,结合超声波测距系统与步进电机控制系统,实现智能车自主避障功能。
拟解决的主要问题为:智能车超声波传感器对道路环境进行信息采集,单片机进行实时的数据处理和程序执行,完成误差计算并对电机进行PWM脉冲调制进行转向避障。
另外，还设计了单片机主控系统、基于红外传感器的黑线循迹系统、基于光敏电阻的智能寻光系统、基于光电对射传感器的车速检测显示系统以及红外遥控系统。
重点研究信息采集过程和电机驱动过程,对提高超声波传感器测量精度、测量范围以及不同转弯方案进行了分析讨论。
针对障碍物超过超声波传感器检测范围时小车软件程序的不执行,采用了舵机平台式超声波检测法。
针对多方向同时遇到障碍物的情况小车易发生刮蹭问题,采用了后退式检测法。
针对不同速度下的转弯方式进行分析讨论，计算设计了两种安全距离下的转弯流程。
此外，重点分析其它传感器模块的选型设计部分，完成基本功能要求。
后期对各模块系统进行了整合调试，记录数据分析并进行方案优化。
关键词：自动驾驶；超声波避障；PWM脉冲调制；舵机平台式；电机控制AbstractWith the rapid development of Country's economy, cars have become an essential travel tool in people's life. However, the increasing number of cars has also led to various traffic accidents. The frequent occurrence of similar accidents such as rear-end collision, scraping and fatigue driving accidents seriously affect the social safety order and cause economic losses. How to effectively and usefully avoid traffic accidents becomes the key to the problem. In addition, with the deepening of the research on the smart cars, semi-automatic driving or automatic driving based on artificial intelligence is influencing people's driving habits in the future, and many elements such as safety, high efficiency and reducing driver pressure are gradually becoming the development trend of smart cars in the future.This time we design a intelligent ultrasonic obstacle avoidance car model , which uses a single chip microcomputer in STM32 programming environment and combines ultrasonic ranging system and stepping motor control system , to realize the autonomous obstacle avoidance function of the intelligent car. The main problems to be solved are: intelligent vehicle ultrasonic sensor collects information on road environment, single chip microcomputer carries out real-time data processing and program execution, completes error calculation and carries out PWM pulse modulation on motor for steering and obstacle avoidance. In addition, the MCU control system, black line tracking system based on infrared sensor, intelligent light-finding system based on photosensitive resistor, speed detection and display system based on photoelectric counter sensor and infrared remote control system are also designed.The information acquisition process and motor driving process are mainly studied, and the improvement of measurement accuracy, measurement range and different turning schemes of ultrasonic sensors are analyzed and discussed. Aiming at the non-execution of the car software program when the obstacle exceeds the detection range of the ultrasonic sensor, the steering gear platform ultrasonic detection method is adopted. In view of the fact that the car is easy to scratch when encountering obstacles in multiple directions at the same time, the backward detection method is adopted. The turning modes at different speeds are analyzed and discussed, and the turning processes at two safe distances are calculated and designed. In addition, the selection and design of other sensor modules are mainly analyzed to fulfill the basic functional requirements. In the later period, the system of each module was integrated and debugged, the data was recorded and analyzed, and the scheme was optimized.Key words:automatic driving; Ultrasonic obstacle avoidance; PWM pulse modulation; Steering gear platform type; Motor control目录摘要 (II)Abstract ............................................................ 错误!未定义书签。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言智能小车避障系统是一项将先进科技与现实生活相结合的创新性项目，通过采用精确的传感器、有效的算法和可靠的控制系统，小车能够实现自动避障，提高行驶的安全性和效率。
本文将详细介绍智能小车避障系统的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及实验结果等。
二、系统架构设计智能小车避障系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块三部分组成。
传感器模块负责检测周围环境中的障碍物，控制模块根据传感器数据做出决策并控制执行模块的动作。
系统采用模块化设计，便于后期维护和升级。
三、硬件设计1. 传感器模块：传感器模块包括超声波测距传感器和红外线避障传感器。
超声波测距传感器用于测量小车与障碍物之间的距离，红外线避障传感器用于检测障碍物的位置和大小。
这些传感器通过I/O接口与控制模块相连，实时传输数据。
2. 控制模块：控制模块采用高性能的微控制器，负责接收传感器数据、处理数据并做出决策。
此外，控制模块还负责与执行模块进行通信，控制其动作。
3. 执行模块：执行模块包括小车的电机驱动系统和转向系统。
电机驱动系统根据控制模块的指令驱动小车前进、后退、左转或右转；转向系统则根据电机驱动系统的输出进行相应调整，保证小车的稳定行驶。
四、软件设计1. 数据采集与处理：软件首先通过传感器模块采集周围环境中的障碍物数据，然后对数据进行预处理和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
2. 路径规划与决策：根据处理后的数据，软件采用适当的算法进行路径规划和决策。
例如，可以采用基于规则的决策方法或基于机器学习的决策方法。
3. 控制输出：根据决策结果，软件通过控制模块向执行模块发出指令，控制小车的动作。
五、实现过程1. 硬件组装：将传感器模块、控制模块和执行模块进行组装，完成小车的搭建。
2. 软件编程：编写软件程序，实现数据采集、处理、路径规划和决策等功能。
3. 系统调试：对小车进行调试，确保各部分正常工作且能够协同完成避障任务。
超声波避障小车研究报告
超声波避障小车研究报告引言：超声波避障小车是一种基于超声波技术的智能移动装置，能够通过发射和接收超声波信号来实现避障功能。
本文将对超声波避障小车进行详细研究，包括其原理、设计和应用。
概述：超声波避障小车是一种以超声波技术为基础的智能移动装置，主要用于避免与障碍物发生碰撞。
它通过发射超声波信号并接收回波，计算出物体与小车之间的距离，在避障过程中调整方向和速度，从而实现安全移动。
正文内容：1.超声波避障小车的原理1.1超声波避障原理概述1.2超声波传感器的工作原理1.3超声波传感器的种类与选择2.超声波避障小车的设计2.1硬件设计2.1.1控制系统设计2.1.2超声波传感器布置设计2.1.3车体结构设计2.2软件设计2.2.1系统控制算法设计2.2.2超声波信号处理算法设计2.2.3状态判断与控制策略设计3.超声波避障小车的应用3.1家庭智能清洁3.2工业自动化生产线上的搬运工具3.3物流仓储场景中的无人搬运小车3.4农业领域中的自动化播种3.5无人驾驶汽车中的避障技术应用4.超声波避障小车的优缺点4.1优点4.1.1实时性强4.1.2精度较高4.1.3成本相对较低4.2缺点4.2.1受环境因素干扰较大4.2.2测距范围有限4.2.3障碍物形状复杂时易产生误判5.超声波避障小车的发展前景5.1技术趋势5.2市场需求5.3应用前景总结：超声波避障小车是一种利用超声波技术实现避障功能的智能移动装置。
它的原理是通过发射超声波信号并接收回波来测量物体与小车之间的距离，并根据距离调整移动方向和速度，以避免碰撞。
在设计方面，需要考虑控制系统、传感器布置和车体结构等因素。
在应用方面，超声波避障小车可以广泛应用于家庭清洁、工业自动化生产线、物流仓储、农业以及无人驾驶汽车等领域。
尽管超声波避障小车具有一定的优点，如实时性强、精度高和成本相对低廉，但也存在受环境因素干扰大、测距范围有限以及复杂障碍物误判等缺点。
随着技术的不断进步和市场的不断需求，超声波避障小车仍具有广阔的发展前景。
毕业设计论文智能超声波避障小车
3.1 AVR 单片机主控芯片介绍..................................................................................................6 3.2 L298N 驱动芯片..................................................................................................................6 3.2.1L298N 驱动芯片介绍.......................................................................................................6 3.2.2L298N 驱动芯片特点.......................................................................................................6 3.3 直流电机.............................................................................................................................6 3.4 超声波传感器.....................................................................................................................7 3.4.1 超声波传感器概述...........................................................................................................7 3.4.2 接口说明...........................................................................................................................8 3.4.3 超声波测距原理...............................................................................................................8 3.5 光电传感器.........................................................................................................................8 3.6 LCD1602 液晶显示..............................................................................................................9 3.6.1 液晶显示 LCD 实物图 .....................................................................................................9 3.6.2 液晶显示原理...................................................................................................................9 3.6.3 管脚功能...........................................................................................................................9
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能小车避障系统在日常生活及各种工业领域的应用愈发广泛。
通过应用人工智能技术，这类系统可以在没有人工操作的情况下自动避障。
本文旨在深入探讨智能小车避障系统的设计理念和实现过程。
二、系统设计目标与基本原理1. 设计目标：本系统设计的主要目标是实现小车的自主避障，提高小车在复杂环境中的运行效率和安全性。
2. 基本原理：系统主要依赖于传感器进行环境感知，通过算法对获取的信息进行处理，从而实现避障功能。
三、系统设计1. 硬件设计硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器（如超声波传感器、红外传感器等）、微控制器等。
其中，传感器负责获取环境信息，微控制器则负责处理这些信息并发出控制指令。
(1) 小车底盘：选用轻便且稳定的底盘，以适应各种路况。
(2) 电机驱动：采用高性能的电机驱动，保证小车的运动性能。
(3) 传感器：选用精确度高、抗干扰能力强的传感器，如超声波传感器和红外传感器。
(4) 微控制器：选用处理速度快、功耗低的微控制器，如Arduino或Raspberry Pi。
2. 软件设计软件部分主要包括传感器数据采集、数据处理、路径规划、控制指令发出等模块。
(1) 传感器数据采集：通过传感器实时获取环境信息，如障碍物的位置、距离等。
(2) 数据处理：微控制器对获取的信息进行处理，识别出障碍物并判断其位置和距离。
(3) 路径规划：根据处理后的信息，规划出避开障碍物的路径。
(4) 控制指令发出：根据路径规划结果，发出控制指令，驱动小车运动。
四、系统实现1. 传感器数据采集与处理：通过传感器实时获取环境信息，利用微控制器的处理能力对信息进行筛选、分析和处理，识别出障碍物并判断其位置和距离。
这一过程主要依赖于编程语言的运算和逻辑处理能力。
2. 路径规划：根据传感器获取的信息，结合小车的当前位置和目标位置，通过算法规划出避开障碍物的最优路径。
这一过程需要考虑到小车的运动性能、环境因素以及实时性要求等因素。
超声波避障智能小车
目录
01 一、研究背景
03 三、设计制作
02 二、技术原理 04 四、实验结果
目录
05 五、实验分析
07 参考内容
06 六、结论
随着科技的不断发展，自动驾驶技术成为了人们的热点。而超声波避障智能 小车，作为自动驾驶技术的一种，具有独特的技术优势和应用前景。本次演示将 介绍超声波避障智能小车的研究背景、技术原理、设计制作、实验结果以及未来 改进方向。
一、系统设计
1、硬件设计
智能小车的硬件主要由以下几个部分组成：单片机、红外线传感器、超声波 传感器、电机驱动、电源和车轮。其中，单片机是整个系统的核心，负责处理传 感器数据和控制电机驱动。红外线传感器和超声波传感器用于感知周围环境中的 障碍物，并将数据传输给单片机。电机驱动部分负责根据单片机的指令来控制小 车的运动。最后，电源为整个系统提供能量，车轮则是小车移动的关键部件。
2、软件设计
智能小车的软件部分同样重要。在单片机上运行的程序需要能够处理传感器 数据、判断是否遇到障碍物、计算路径并控制电机驱动。具体的程序流程包括： 初始化各个模块、读取红外线传感器和超声波传感器的数据、判断是否遇到障碍 物、根据障碍物的位置计算出最佳的避障路径、控制电机驱动等。
二、实验结果与分析
在完成硬件和软件的设计后，我们进行了一系列实验来验证智能小车的性能。 实验结果表明，基于单片机控制的红外线与超声波混合避障智能小车能够在各种 环境下有效地感知障碍物，计算出最佳的避障路径，并成功避开障碍物。
然而，我们也发现了一些问题。例如，红外线传感器的响应速度较慢，可能 会在小车遇到快速移动的障碍物时无法及时反应。此外，超声波传感器的精度受 到环境噪声的影响较大，可能会对避障效果产生一定的影响。针对这些问题，我 们提出了改进方案，包括优化红外线传感器的响应速度和采用更先进的滤波算法 来降低超声波传感器的环境噪声干扰。
超声波避障小车设计
超声波避障小车设计引言：随着科技的不断发展，人们对机器人的需求越来越大。
超声波避障小车是一种能够利用超声波测距技术进行环境感知和避障的智能机器人。
本文将介绍超声波避障小车的设计方案及其原理、实现和应用。
一、设计方案：1.1硬件设计：1.1.1小车平台设计：小车平台应具备良好的稳定性和可扩展性，可以根据需要添加其他传感器或执行器。
常见的平台材料有金属和塑料，可以根据实际需求选择适合的材料。
1.1.2驱动电机选择：驱动电机应具备足够的功率和转速，以保证小车的运动能力。
一般可以选择直流无刷电机或步进电机。
1.1.3超声波传感器安装：超声波传感器通过发射和接收超声波信号，实现对周围环境的测距。
传感器应安装在小车前方，可以通过支架或支架固定在小车上。
1.2软件设计：1.2.1运动控制程序：运动控制程序通过控制驱动电机的转速和方向，实现小车的前进、后退、转弯等运动。
可以使用单片机或开发板来编写控制程序。
1.2.2避障算法：避障算法是超声波避障小车的核心功能。
当超声波传感器检测到前方有障碍物时，小车应能及时做出反应，避免与障碍物碰撞。
常见的避障算法包括简单的停止或转向，以及更复杂的路径规划算法。
二、工作原理：超声波避障小车的工作原理是通过超声波测距模块对周围环境进行测量和感知。
超声波传感器发射超声波信号，当信号遇到障碍物后会反射回传感器，通过测量反射时间可以计算出距离。
根据测得的距离，小车可以判断是否有障碍物，并采取相应的措施进行避障。
三、实现步骤：3.1搭建小车平台：根据设计方案搭建小车平台，安装驱动电机和超声波传感器。
3.2连接电路：将驱动电机和超声波传感器与单片机或开发板连接，建立电路连接。
3.3编写控制程序：利用编程语言编写运动控制程序，实现小车的基本运动功能。
3.4设计避障算法：根据需求设计避障算法，实现小车的避障功能。
3.5调试和测试：对小车进行调试和测试，确保其正常工作。
四、应用领域：超声波避障小车在工业自动化、家庭服务、教育培训等领域具有广泛的应用前景。
毕业论文智能超声波避障小车的设计与制作可编辑
毕业论文智能超声波避障小车的设计与制作可编辑一、绪论随着人工智能技术的不断发展，智能化的机器人越来越受到人们的关注。
而智能超声波避障小车就是其中一种。
其可以通过自动感知周围环境的障碍物，从而自主避开障碍物，实现自动化控制。
因此，设计一款智能超声波避障小车既可以满足人们对于机器人智能化的需求，也可以为未来机器自动化服务提供实用性的技术。
本文将介绍智能超声波避障小车的设计与制作。
首先，介绍超声波避障技术的原理，并详细讲解避障小车的硬件设计和软件设计。
最后，对避障小车的实现效果进行评估和总结。
二、超声波避障技术原理超声波避障技术是指利用超声波的运动特性实现物体避障的一种技术。
超声波在空气中传播速度快，同时传播能力强，能够在空气中传播500多米。
其利用超声波传播并测量回波时间的原理实现避障。
超声波避障小车需要具备两个超声波传感器：一个用于检测前方障碍物，另一个用于检测小车左右两侧障碍物。
当小车检测到前方或左右两侧的障碍物时，避障小车会停止运动，并通过电机控制实现左转或右转来避免碰撞。
三、硬件设计避障小车的硬件主要分为四个部分：车身结构、电机模块、超声波模块和电源模块。
1. 车身结构设计车身结构是汽车设计的基础，同样也是避障小车设计的基础。
车身结构可以由木板或者3D打印部件制成。
为了避免障碍物的干扰，车身需要封闭，但是保证超声波传感器可以正常工作。
2. 电机模块设计电机是小车的动力来源，因此电机的设计至关重要。
选用高扭矩的直流电机，可以保证小车在运动时的平稳性和速度。
同时，需要选用电机驱动控制芯片和电机驱动器电路，以保证电机能够按照程序控制的方向和速度旋转。
3. 超声波模块设计超声波传感器是避障小车的核心部件，能够检测前方障碍物。
超声波传感器具有测量范围远、响应快、精度高、干扰小等特点。
超声波传感器需要安装在小车前方，以便测量前方障碍物距离。
为了保证高精度的测距，需要选用高精度的模块并且将模块的定位准确。
智能循迹避障小车研发设计与制作
摘要本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。
小车以AT89C52 为控制核心，利用车前三个红外探头检测周围信息，以及循迹模块对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。
单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够自动避障和沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动避障寻迹的目的。
关键词：AT89C51；直流电机；红外探头；循迹模块AbstractThe design is based on single chip microcomputer control automatic tracing system, including system hardware and software design method of car. The car takes AT89C52 as the control core, using the front three infrared probe detection of peripheral information, and tracking module on pavement black locus were detected, and the pavement detection signal feedback to the microcontroller. Single chip signal gives the analysis judgment, to control the drive motor to adjust the car steering, so that the car can automatically avoid obstacles and along the black path automatic driving, realize automatic obstacle avoidance tracing purposes.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
超声波智能避障小车系统设计
５单片机主控制模块
此模块是小车最重要的部分 ，它控制着超 声波测距模块 、数码管 显示模块 、电机控 制模 块 的工作 。主要完成超 声波 发射与返回的计时 并计算小 车与障碍物之 间距 离，控 制 Ｐ１口 Ｐ ３ 口的高低 电平 ，通过输 出不 同频率 的脉冲 来控
过 内部软件计算 出距离数值之 后，且数值 单位 为厘 米 ，通 过 单片 机 Ｉ ／ ０ 口的 Ｐ ３ ． ０到 Ｐ ３ ＿ ３端 控制 ４个数码 管 的选择 ，Ｐ １端控 制每个 数 码
［ ８ 】 李华 ． Ｍ Ｃ Ｓ － ５ １ 系 列单 片机 实用 接 口技 术 ［ Ｍ ］ ． 北京航 空航天 大学出版社 ， １ ９ ９ ４ ．
Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 汽车电子
超声波智能避障小车系统设计
文／ 张伟 邢玉秀 曹义 张怡
超声波路 面检 测模块，前进、转弯 电机控制模
容易，并且功能扩展余地大 ，经过深入 改造 ， 智能小车可以更加 智能，功能更加 丰富。
一
图１ ：总体设计方框 图
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ 电子 技术 与 软件 工程 ・ ２ ６ １
制 电机 的 工 作 。
邢 玉秀 （ １ ９ ８ ４ － ），女 ，现 为 河北联合 大 学轻 工学院助教。研究方向：控 制理论 与应用。
曹义 （ １ ９ ８ ３ －）， 男， 现 为河北联合 大学轻 工
学院助教。 研 究方向： 检 测技 术及其 智能装 置。
利用超声波实现躲避障碍物——小车(完成品)
五邑大学第十二届科技学术节电子设计大赛技术报告学校：五邑大学队伍名称：Robot L课题名称：躲避障碍物小车参赛队员：刘权超李才海列永光目录第一章绪论1.1 课题设计的目的及意义1.1.1设计的目的1.1.2 课题设计的意义1.2 躲避障碍物小车的设计思路1.2.1 超声波模块的设计原理1.2.2 躲避障碍物小车的原理框图如下图1.3 课题设计的任务及要求1.3．1 设计躲避障碍物小车的任务1.3.2设计躲避障碍物小车的要求第二章小车系统总体方案设计2.1 车模的选择2.2 电机驱动模块的选择2.3 电源模块的选择2.4路况检测模块的选择第三章躲避障碍物小车机械设计第四章躲避障碍物小车硬件电路设计4.1 小车的控制模块51单片机最小系统4.2 电机驱动模块4.3 电源模块的硬件设计4.4 路况检测模块的硬件设计第五章躲避障碍物小车软件设计5.1 主程序流程图5.2 两块超声波模块的发生、接收和计算的设计5.3 主从机串口通信程序设计5.4 直流电机控制程序设计5.5 系统的软硬件的调试第六章总结6.1 创新点6.2 目前尚存在的不足与改进方向致谢参考文献第一章绪论1.1 课题设计的目的及意义1.1.1设计的目的随着科技技术的快速发展，超声波在各个科技领域的应用越来越广，比如说超声波探伤仪、超声波测厚仪、超声波测距仪等等，但在实际生活的应用却不多，人们可以具体利用的超声波技术在实际生活中还十分有限。
因此，这是一个值得开发而又有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波作为一种新型的非常重要又有用的技术在生活的各个方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。
比如超声波清洗仪，超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂瞬间会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用……随着超声波的技术发展，超声波将从单纯的科技应用发展到实际生活的应用，最终向全社会普及。
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江阴职业技术学院项目设计报告项目：超声波避障小车的设计与制作专业学生姓名班级学号指导教师完成日期摘要智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。
由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。
本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作（以下简称智能小车），论文对智能小车的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。
经实践验收测试，该智能小车的电路结构简单，调试方便，系统反映快速、灵活，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。
AbstractSmart cars can be programmed to perform a specific task means the miniaturization of robot, it has to make cost is low, circuit simple structure, convenient program test. Because of it has strong interest, intelligent robot car favored by the majority of the university students' enthusiasts and love.This paper introduces the is a automatic obstacle avoidance function of intelligent car design and production (hereinafter referred to as the smart car), the thesis to the intelligence of the car scheme selection, design idea, and the implementation of hardware and software function and working principle of a detailed analysis and discusses. After practice acceptance test, this intelligent car circuit structure is simple, convenient debug, fast, flexible system reflect, correct and feasible design scheme, each index is steady and reliable.目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1项目研究背景及意义： (1)1.2项目主要研究内容： (1)1.3设计思路： (1)1.4应用场合和功能： (2)第二章总体方案 (3)2.1总体方案概述： (3)2.2 总体电路原理图： (3)第三章各模块功能介绍 (4)3.1障碍物测距系统： (4)3.2显示模块： (5)3.3驱动模块： (10)3.4电源模块： (12)第四章软件设计 (13)4.1 程序设计流程图 (13)4.2 关键程序设计： (14)第五章系统调试 (17)5.1 调试的思路： (17)5.2 各模块的调试： (17)5.3 调试心得： (19)第六章结论与展望 (20)6.1 结论： (20)6.2 展望： (20)致谢 (21)参考资料 (22)附录 (23)1.元器件清单： (23)2.样机实物照片： (24)3.电路原理图： (25)相关程序 (26)第一章绪论1.1项目研究背景及意义：智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。
同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。
本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。
如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。
这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。
这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。
1.2项目主要研究内容：本设计题目为智能避障小车设计，主要研究小车的避障功能，小车遇到障碍物时，当距离障碍物大于40cm，PWM信号自增，驱动电机加速，小车加速前进，当小于30cm时，PWM信号自减，驱动电机减速，小车减速前进，并且小车采取相应的避障措施。
这里探测装置必不可少，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。
所以采用超声波传感器作为探测装置，由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。
通过软件内部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍物的较准确定位。
1.3设计思路：直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机的加速、减速，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。
主体电路：即直流电机PWM 控制模块。
这部分电路主要由 AT89S52 单片机的 I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及转弯，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。
其间是通过 AT89S52 单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到 L298 驱动芯片来控制直流电机工作的。
该直流电机 PWM 控制系统由以下电路模块组成：设计控制部分：主要由 AT89S52 单片机的外部中断扩展电路组成。
直流电机PWM控制实现部分主要由电机和 L298 直流电机驱动模块组成。
设计显示部分：LCD 数码显示部分，实现对超声波测的距离的实时显示。
1.4应用场合和功能：应用场合：智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。
由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。
同时在玩具的应用上深受小朋友的青睐。
功能：本小车使用AT89S52单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，并且用LED显示出来，当小车与障碍物的距离大于40cm时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于30cm时，小车转弯以避开障碍物，并且此时蜂鸣器报警。
在避开障碍物后，小车会沿直线前进。
第二章总体方案2.1总体方案概述：本小车使用AT89S52单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，并且用LCD显示出来，当小车与障碍物的距离大于40cm 时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于30cm时，小车转弯以避开障碍物，并且此时蜂鸣器报警。
在避开障碍物后，小车会沿直线前进。
简要框图如图2-1。
2.2 总体电路原理图：第三章各模块功能介绍3.1障碍物测距系统：方案一：超声波视觉优点：价格合理，夜间不受影响。
易于多目标测量和分类，分辨率好。
缺点：测量范围小，对天气变化敏感。
不能直接测量距离，算法复杂，处理速度慢。
方案二：激光雷达MMW雷达优点：夜间不受影响,不受灯光、天气影响。
缺点：对水、灰尘、灯光敏感、价格贵。
探测障碍的最简单的方法是使用超声波传感器，它是利用向目标发射超声波脉冲，计算其往返时间来判定距离的。
算法简单，价格合理。
所以我们选择超声波传感器。
超声波测距原理：首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号，把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。
时序图如图1所示。
由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。
图3.1：超声波测距原理3.2显示模块：方案一：用LCD显示。
优点：辐射小、显示内容多、低耗能、散热小、显示的画面稳定不闪烁。
缺点：不适合做图，图像还原不好、有可视范围限制。
方案二：用LED显示。
优点：亮度高、成本低，缺点：不能显示汉字，显示内容较少。
对于本课题的要求，我们选择LCD实现功能，显示内容多，低功耗，显示画面稳定不闪烁，硬件电路设计简单。
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。
一般1602字符型液晶显示器实物如图：图 3.2.1：1602字符型液晶显示器3.2.1 1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm3.2.2 引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-2-1所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2：光标复位，光标返回到地址00H。