玩具电动避障车设计指南
避障小车课程设计报告书
1.绪论 (2)1.1课题背景21.2课题的目的和意义 (2)1.3设计要求 (2)1.4主要技术指标32.设计方案 (3)2. (1)总体方案概述 (3)2.2系统硬件电路设计方案 (3)2.3电机模块 (4)2.4超声波模块 (5)2.5整体效果图 (7)3.设计思路 (7)3.1学习熟悉基本模块驱动 (7)3.2总体方案 (9)3.3电机驱动与测距的结合方法 (9)3.4系统软件流程图 (10)3. (5)存在的问题及解决办法 (11)4.设计结果及质量评价 (11)5.原件清单 (12)6.应用前景 (12)7.心得体会 (12)附录一参考文献 (14)附录二程序代码及注释 (15)1.绪论1・1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。
它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。
随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，自第一台工业机器人诞生以来，机黠人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。
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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。
在国外机器人的发展有如下趋势。
一方面机器人在制造业应用的围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。
国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000 台，其中国产机器人占有量约为1/3,即40000多台。
乐高搭建避障小车教案
乐高搭建避障小车教案
以下是乐高搭建避障小车的教案：
所需材料：
- 乐高EV3智能积木积木套件
- 小车轮胎x2
- EV3电机x2
- 麦克风传感器
- 红外线传感器
- 9V电池x6
步骤：
1. 第一步是制作底盘。
首先,使用8个图形件搭建一个长方形框架,作为底盘的基础。
然后,将两个小车轮胎分别连接到两个EV3电机上,并将电机固定到底盘的两端。
最后,将两个电机连接到EV3智能积木。
2. 第二步是连接传感器。
首先,将麦克风传感器安装在底盘正中央。
然后,将红外线传感器连接到底盘前面的支架上。
3. 第三步是编程。
可以使用EV3编程软件来编写程序,使得小车可以自动避免障碍物。
首先,创建两个电机变量并分别将它们分配给EV3电机。
接下来,创建两个传感器变量分别分配给麦克风传感器和红外线传感器。
4. 接下来,需要编写一些基本的控制结构,例如if语句。
使用if语句检测麦克风传感器接收到的声音信号,如果声音信号超过了某个值,这就意味着小车必须向前移动。
此时,通过调整电机实现小车的移动。
5. 在红外线传感器感知前方障碍物的情况下,使用if语句使小车能够向左或向右转弯。
在探测不到障碍物的情况下,小车将继续直行。
6. 完成编程后,将程序下载到EV3智能积木中,然后将电池安装到EV3积木上。
现在,小车就可以避开障碍物,根据声音信号前行并通过红外线传感器进行避障了！
以上就是乐高搭建避障小车的教案,希望对您有所帮助。
玩具避障小车实验报告.
（1）模拟电子技术
（2）数字电子
（3）谭浩强，《c语言设计》
（4）苏丽萍，《电子技术基础》
图3总体硬件电路图
3.2 驱动电路
小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。
智能小车驱动电路实现如图所示。
（2）在确保电路没有问题的时候，小车还是不能行走。
解决方法：检查元器件好坏，在排除元器件问题后，检查程序问题。
（3）在红外避障功能中，小车不能按程序设计一样走，当遇到障碍物时不是先后退在左转而是直接停止。
解决方法：检查电路连接有没有问题，当排除电路连接问题后，检查程序问题，确保程序没有问题时，我们想到可能是接受管的接收参数问题，所以我们在接受管1、2管脚加上一个滤波电路。
利用2位LED显示秒值，实现秒表计时显示。以2个按键KE1、KE2、分别实现启动、停止等功能。用中断的编程使用定时器，定时器工作在定时方式，实现1秒定时，每50ms溢出中断一次,中断20次后就到1秒钟；秒表计时显示用动态显示方式实现，通过键盘扫描方式取得KE1、KE2的键值，用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止等功能。
6实验心得
经过一学期的努力，我们的红外避障小车项目如期完成，并取得预期的成果。作为该项目的参与者，我们都有各自的分工协作。
回首这个项目的制作，我们都得益匪浅。最初开始制作小车的前半部分对我们来说并不困难，因为其中涉及到的电路图我们也能看懂，焊接我们在之前的专业学课也学习过。但越到后期制作就越困难重重。首先是程序的编写问题，程序总是不稳定，达不到预期的功能效果。后来在添加红外避障功能的时候更是屡屡出现问题，例如，发射管不亮，发射管亮了，但是接收管又出现不能很好接收信号，数码管显示不完整，蜂鸣器不响等问题。但是经过我们组成员的努力和坚持，才将问题一一排除，成功解决。
避障小车制作手册
超声波壁障小车效果展示准备材料1、 超声波传感器：用于检测前方障碍物距离2、 四位数码管：用于显示超声波探测到的距离3、 蜂鸣器：用于在距离过近时报警提醒4、 直流电机驱动：用于控制两个电机，带动车轮实现前进、 后退、左转、右转，以及调速等运动功能5、 远程控制板：控制中心，如果没有的话用本地端口也一样6、 充电电池：如果使用远程控制板，用电池供电比较方便7、 乐高积木若干动手搭建ScratchPi 智能积木车套装提供了所有需要的材料，当然，因为是和乐 高结构兼容的，你也可以自己改造优化外形，比如这样这里我只用最简单的造型，也就是说明书里的拼搭步骤，这样可以 节省很多时间下面说拼搭步骤，第一步是拼装底盘，利用套装中的十字形铝合金 支架第二步是拼装车架，主要是安装电机，这里要注意电机的摆放，一 定要让红色线朝上，如图这样摆放电机要固定到车梁上是使用电机固定片的，如下第三步，将车梁安装到车架上，注意安装的方向，红色电源线朝上， 否则最后电机正反转与小车前进后退不对应第四步，安装万向轮第五步，搭建车头，这里要注意使用两个方块并排连接后安装上去然后加固一下前端，也方便后面安装红外循迹传感器模块第六步，安装电池，我这里安装在底盘下面第七布，安装远程控制板，我这里安装在最上面，这样方便插拔连接线，一定记得往后退两格，这样方便插电源头第八步，安装超声波、电机驱动，以及四位数码管和蜂鸣器模块第九步，接线，准备编程，具体哪个电子积木接在那个端口上随意，编程时候选择正确的端口号即可，所有端口功能都是通用的注：值得注意的是，超声波传感器的特性要求前方的障碍物面积要大，表面尽可能光滑，因为它是通过声音反射来检测距离的，声音是扩散型传播的，所以要想有明显的效果，反射面要大。
另外，跟光反射一样，声音反射也有入射角度和反射角度，所以尽量让障碍物与超声波垂直，角度太大就检测不到了。
自动避障小车课程设计
自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。
2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。
3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。
2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。
3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。
- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。
- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。
2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。
- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。
- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。
3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。
- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。
- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。
毕业设计+智能循迹避障小车设计说明
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：初清晨学号：2013131013同组成员：孟庆阳轩指导老师：王艳春日期： 2015年12月24日组员分工1、组长：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11.1智能小车的意义和作用 (1)1.2智能小车的现状 (2)第二章方案设计与论证22.1 主控系统 (2)2.2 电机驱动模块 (3)2.3 循迹模块 (4)2.4 避障模块 (5)2.5 机械系统 (6)2.6电源模块 (6)第三章硬件设计63.1 AT89S52单片机的简介 (7)3.2总体设计 (10)3.3驱动电路 (11)3.4信号检测模块 (12)3.5主控电路 (13)第四章软件设计134.1主程序框图 (13)4.2电机驱动程序 (14)4.3循迹模块 (15)4.4避障模块 (18)结束语23致23附录一循迹加红外避障综合程序25附录二实物图29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、停止的精确控制以与检测数据的存储、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与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 carAbstract：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与机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
arduino避障小车课程设计
arduino避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Arduino的基本原理，掌握其编程基础。
2. 学生能掌握避障小车的工作原理，了解传感器在其中的作用。
3. 学生能了解电路连接的基本方法，能正确连接Arduino、电机驱动和传感器。
技能目标：1. 学生能运用Arduino编程，实现避障小车的控制。
2. 学生能通过实际操作，提高动手能力，培养解决问题的能力。
3. 学生能通过团队协作，完成避障小车的搭建和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学技术的兴趣，激发创新精神。
2. 学生能培养合作意识，提高沟通能力，学会团队协作。
3. 学生能在实践中体会科技带来的乐趣，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重培养学生的动手能力、创新精神和团队协作能力。
学生特点：六年级学生具备一定的逻辑思维能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢挑战。
教学要求：教师需结合学生特点，以引导为主，注重激发学生的兴趣，鼓励学生主动探究，培养学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. Arduino基础知识：- Arduino原理与结构- 编程基础：变量、数据类型、运算符、控制结构等- 传感器原理：红外传感器、超声波传感器等2. 避障小车工作原理：- 小车结构及各部件功能- 避障原理及实现方法3. 电路连接与编程：- 电机驱动连接与控制- 传感器与Arduino的连接- 编写程序实现避障功能4. 实践操作：- 搭建避障小车- 调试与优化程序5. 团队协作与展示：- 分组合作完成任务- 展示与分享作品教学内容安排与进度：第一课时：Arduino基础知识学习，了解小车结构与避障原理第二课时：学习传感器原理，进行电路连接与编程基础第三课时：动手搭建避障小车，进行初步调试第四课时：优化程序，实现稳定避障功能，团队协作与展示教材关联：教学内容与教材中“机器人制作与应用”章节相关，结合教材内容，使学生能够掌握Arduino编程及机器人制作的基本技能。
智能循迹避障小车的设计与制作
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.Key words: AT89C51; infrared sensor; tracking module目录摘要 (4)第一章前言 (1)1.1本选题的意义 (1)1.2智能小车的发展现状及未来趋势 (2)1.3智能小车的研究意义 (2)第二章寻迹避障小车工作原理 (3)2.1壁障寻迹小车工作原理 (3)2.2控制系统总体设计 (3)2.2.1 AT98C52单片机 (4)2.2.2 红外探头避障模块 (4)2.2.3 寻迹模块 (6)2.2.4 电源模块 (6)2.2.5 电机及驱动模块 (6)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 (13)4.1主程序框图： (13)4.2寻迹模块程序设计 (14)4.2.1 寻迹程序框图及其真值表 (14)4.4避障模块程序设计 (15)4.4.1 避障框图及其真值表 (15)结束语 (17)致谢 (18)附录一硬件原理图 (19)附录二程序清单 (21)参考文献 (26)第一章前言1.1 本选题的意义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。
避障小车底板设计教学
避障小车底板设计教学引言：避障小车是一种智能机器人车辆，能够通过使用各种传感器来避开障碍物并完成预定任务。
底板是避障小车的核心组件之一，它负责连接各种传感器和执行器，为小车提供必要的电力和控制信号。
本文将介绍避障小车底板设计的基本原理和步骤。
一、底板设计原理1.1 电源管理：避障小车的底板设计中，合理的电源管理是至关重要的。
一般来说，底板需要提供多个电源输入接口，包括直流电源和电池。
此外，还需要考虑电源的稳定性和充电保护等问题。
1.2 控制接口：底板需要提供足够的控制接口，以连接各种传感器和执行器。
这些接口通常包括数字输入输出口、模拟输入输出口、PWM输出口等。
通过这些接口，底板可以接收来自传感器的信号并控制执行器的运动。
1.3 通信接口：为了方便与计算机或其他设备的通信，底板通常需要提供一些通信接口，如USB接口、串口等。
这些接口可以用于调试、程序下载和数据传输等。
二、底板设计步骤2.1 确定主控芯片：在底板设计之前，需要根据具体的需求选择合适的主控芯片。
常见的主控芯片有Arduino、Raspberry Pi等。
根据项目的要求选择合适的主控芯片，并了解其相关文档和技术规范。
2.2 绘制底板电路图：根据底板的功能需求和主控芯片的技术规范，使用电路设计软件绘制底板电路图。
在电路图中，包括电源管理电路、控制接口、通信接口等。
2.3 PCB设计和制作：根据底板电路图，使用PCB设计软件设计底板的PCB板。
在设计过程中，需要合理布局各个电路元件，保证信号传输的稳定性和电路的可靠性。
完成设计后，将PCB板进行制作。
2.4 元件焊接：将底板所需的各种电子元件焊接到PCB板上。
在焊接过程中，需要合理安排焊接顺序，并确保焊接的质量和稳定性。
2.5 软件开发：底板的设计不仅包括硬件设计，还需要软件开发来实现底板与主控芯片之间的通信和控制逻辑。
根据具体的需求，编写相应的程序和驱动程序，并进行测试和调试。
2.6 功能测试：完成底板的硬件焊接和软件开发后，进行底板的功能测试。
智能循迹避障小车设计说明
智能循迹避障小车设计说明
一、前言
智能循迹避障小车是一种使用智能科学技术控制的小型机器人,它可以实现自主循迹路径，避障等功能。
目前，智能循迹避障小车已经成为机器人领域的一个重要研究对象，因为它在工业自动化，服务机器人，教育科研，安防监控等领域具有广泛的应用前景。
本文首先介绍智能循迹避障小车的组成结构以及其主要控制系统，并介绍其核心算法：循迹算法、避障算法以及路径规划算法。
最后，本文还将介绍智能循迹避障小车的应用前景。
二、智能循迹避障小车结构及控制系统
智能循迹避障小车是由电机、接收器、传感器等组成的小型机器人。
它的主要控制系统由微处理器，控制板，传感器，电机驱动器，定位器，电池等组成。
其中，微处理器是智能循迹避障小车的核心控制部件，它负责控制和协调整个系统的工作，是小车实现智能控制的基础。
它可以完成小车自主导航的控制，使小车自行实现向指定点前进，避开障碍物以及避免崩溃。
传感器可以检测所处环境的信息，包括距离、方向、颜色等。
自动避障小车设计
自动避障小车技术报告前言设计背景：在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。
而在机器人在复杂地形中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就应运而生。
我们的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，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。
我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。
自动避障小车可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。
目录一、设计目标： (3)二、方案设计： (4)2.1直流调速系统 (4)2.2检测系统 (4)三硬件设计 (5)3.1、SPCE061A单片机最小系统 (5)3.1.1．SPCE061A时钟电路 (8)3.1.2．PLL锁相环 (9)3.1.3．看门狗Watchdog (9)3.1.4．低电压复位（LVR） (10)3.1.5．I/O端口 (10)3.1.6．时基与定时器 (11)3.1.7．SPCE061A的定时器/计数器 (11)3.1.8．ADC、DAC (12)3.2、超声波传感器 (12)四软件设计 (16)4.1软件设计各模块 (16)4.2速度控制 (17)4.3障碍物检测 (17)4.4看门狗 (17)4.5基频中断 (18)4.6程序设计流程图 (19)五：测试数据、测试结果分析及结论 (19)程序附录 (21)1．主程序： (21)2．中断程序 (24)3、测距程序 (28)一、设计目标：1.小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，能自动避开障碍物。
2.根据障碍物的位置选择下一步行进方向，选择左拐还是右拐，若障碍物在左边则自动右拐，若障碍物在右边则左拐，若障碍物在正前方可任意选择左拐或者是右拐，以达到避开障碍物的目的。
3.通过利用单片机内时钟源的控制设定左拐和右拐的时间，从而能持续前进。
避障小车课程设计
避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解避障小车的基本工作原理，掌握相关的物理和工程知识。
2. 学生能够描述并解释传感器在避障小车中的作用，以及如何通过编程实现小车自动避障。
3. 学生能够掌握基础的电路连接和编程指令，将理论知识应用于实际操作中。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成避障小车的组装和编程。
2. 学生能够在团队协作中发挥自己的作用，共同解决制作过程中遇到的问题。
3. 学生通过实践活动，提高动手能力，培养创新思维和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过参与避障小车的制作，增强对科学技术的兴趣和好奇心，培养积极的学习态度。
2. 学生在团队合作中学会相互尊重、支持与配合，培养良好的团队精神和沟通能力。
3. 学生在遇到困难和挑战时，能够保持积极心态，勇于尝试和克服困难，增强自信心。
二、教学内容本课程以《信息技术》教材中“机器人制作”章节为基础，结合以下内容进行教学：1. 机器人基础知识：介绍机器人的定义、分类及其应用场景，重点讲解避障小车的工作原理。
2. 传感器及其应用：学习红外传感器、超声波传感器等在避障小车中的作用，以及传感器与单片机的连接方法。
3. 编程控制：学习基本的编程指令，通过编程实现避障小车的自动行驶和避障功能。
4. 实践操作：分组进行避障小车的组装、编程和调试，让学生在实践中掌握相关知识。
5. 创新拓展：在掌握基本功能的基础上，鼓励学生发挥创意，为避障小车增加更多功能。
教学内容安排和进度：第一课时：机器人基础知识学习，了解避障小车工作原理。
第二课时：学习传感器及其应用，进行传感器与单片机的连接。
第三课时：学习编程控制，编写程序实现避障功能。
第四课时：分组实践操作，组装、编程和调试避障小车。
第五课时：创新拓展，为避障小车增加更多功能，分享制作经验。
三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，为学生讲解机器人基础知识、传感器原理等理论内容，使学生对避障小车有全面的认识。
课程设计 避障小车 制作指导书
制作类电子类课程设计一、课程设计目的本课程为电子信息工程，电子技术专业的必修课程。
是《模拟电子技术》和，《数字电子技术》课程结束后的一次大型实践教学环节。
本课程的任务是使学生通过理论设计和实施设计方案相结合的方法，进一步加深对理论知识的理解、增强学生对已学过的理论知识和常用模拟电子器件应用的能力，提高学生动脑动手、分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新意识和提高学生的工程素质。
二、课程设计内容1、课题名称课题1：设计并制作红外避障小车课题2：设计并制作模拟电子温度计2、设计内容课题1：制作红外避障小车(1)弄清各单元电路的工作原理。
(2) 画出红外避障小车的总体电路图，分析电路工作原理。
(3) 画出PCB板图，制作PCB板。
(4)焊接、调试，小车能被遥控，可以前进、倒退、左转弯、右转弯，遇到障碍物可自动避开。
课题2：设计并制作模拟电子温度计(1)设计一个模拟电子温度计, 绘出原理图，说明电路工作原理。
(2)利用仿真软件对设计电路进行调试仿真。
(3)画出PCB板图，制作PCB板。
(4)焊接、调试。
(5)要求测温范围为0℃-100℃度，误差不大于1℃三、红外避障小车各模块工作原理简介红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。
由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。
工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。
波长为0.75～1000μm红外线的物理性质：热效应一切物体都在不停的辐射红外线。
物体的温度越高，辐射的红外线就越多。
红外线照射到物体上最明显的效果就是产生热。
冬天烤火，就是因为有大量的红外线从炉子里射到人身上，才能让我们感觉到热乎乎的。
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。
简析自动避障小车的硬件设计
简析自动避障小车的硬件设计避障小车是一种采用了红外、超声波、CCD和激光等传感器设计的移动机器人。
其工作原理是：避障小车在复杂环境自主移动时，通过传感器系统感知外界环境从而完成避障。
避障控制系统的总体设计思路是基于自动引导小车系统，这种系统使用传感器感知路线和障碍，根据智能小车实现自动识别路线，在遇到障碍时自动避让，并且选择正确的路线行进。
1 设计任务1.1 设计思想本系统要求自行设计制作一个智能小车，该小车在前进的过程中能够检测到前方障碍并自动避开，达到避障的效果。
设计思想是采用单片机为控制核心，利用位置传感器检测道路上的障碍，通过采集数据并处理后由单片机产生PWM波驱动直流电机对车进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障、快慢速行驶以及自动停车。
1.2 功能概述本系统主要由微控制器模块、避障模块、直流电机及其驱动模块电源模块等构成。
微控制器模块：通过采用STC89C52作为微控制器接受传感器部分收集到的外部信息进行处理，并将结果输出到电机驱动模块控制电机运行。
避障模块：采用位置传感器的漫反射检测来检测前方是否有障碍，通过红外光电开关将采集到的信号送到微控制器。
驱动模块：通过接收微控制器产生的信号来驱动电机运行，实现快慢速行驶，转向控制以及自动停车。
电源模块：为保证正常工作，为整个电路模块提供电源支持。
2 硬件电路设计关键元件选择讨论：2.1 单片机的选择单片机全称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），简称SCM，把一个计算机系统集成到一个芯片上，具有质量轻、体积小、价格便宜的特点。
单片机内部也有着内存、CPU、类似硬盘一样具有存储功能的器件等与电脑功能类似的模块。
单片机的核心是集成电路芯片，该芯片采用了规模超大的集成电路技术，将各种模块集成在一起，包括对数据进行处理的中央处理器CPU、模拟多路转换器、显示驱动电路、中断系统、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计时器、A/D转换器等，这些功能模块被集成在硅片上，形成了一个小型的、完善的计算机系统。
避障小车
工程训练中心
红外接近传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的
任意一个接口都可以通过 NorthSTAR 进行数值读取 和编程。
由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障
工程训练中心
工程训练中心
红外避障小车设计
目的：利用创意之星机器人套件设计一个简单机器
人系统——“避障小车
要求：小车能够在较平坦地面上，以车轮驱动的方
式行走，有自主避开前方障碍物能力的机器人。
一、设计思路
一、结构设计方案
1、轮子底盘结构选择
Байду номын сангаас
2、电机与底盘的运动关系
二、感知方案 三、控制策略
四、程序编写与加载
关
工程训练中心
作用：用来测量前方物体和传感器探头之间的距
离。
输出为：0~2.5V 模拟量（电压值随距离变化）； 量程范围10~80 cm。
工程训练中心
红外测距传感器工作原理
工程训练中心
红外测距传感器工作原理
GP2D12 主要是由红外发射器、PSD（位置敏感检测
装置）及相关处理电路构成。
红外发射器发射一束红外光线，红外光线遇到障碍
物被反射回来，通过透镜投射到 PSD 上，投射点和
PSD 的中心位置存在偏差值 a ， GP2D12 根据上图所
示的a、b、α三个值就可以计算出H的值，并输出相
应电平的模拟电压。
工程训练中心
红外测距传感器的几个重要的特性
1、与障碍物的反射角度基本无关。 2、与反射物体的颜色及材质基本无关。
碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传感器带 有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离 。
怎样制作避障小车
怎样制作避障小车
本项目是在PVCBOT-A型基础平台车——BEAM小车的基础上，加装了避障传感器以及控制电路，组成了一台具体有避障功能的小车。
而这个所谓避障小车，实际上就是和PVCBOT-1号机器人类似的避障机器人，除了其制作过程是采用了模块化的开发思路外，与1号的体型类似且控制电路是一样的，因此本项目的机器人可看作是1号机器人的升级版本——疯狂小强二代。
虽说本项目机器人与1号项目机器人本身有着很多相同之处，但是本项目的重点却是在于介绍怎么用模块化的思想去开发具体的项目，以及介绍如何在A型基础平台车上面扩展装备以实现既定的功能应用。
运动机理
控制前面两个轮子的转动方向就可以控制整个机器人行进的方向：
1、左右两个前轮都向前转，则机器人向“正前方”直线前进；
2、左右两个前轮都向后转，则机器人向“正后方”直线倒退；
3、左前轮向后转，右前轮向前转，则机器人将以后轮为轴心逆时针转动，即实现向“右后方”转弯倒退；
4、左前轮向前转，右前轮向后转，则机器人将以后轮为轴心顺时针转动，即实现向“左后方”转弯倒退。
控制原理
在机器人的头部用钢丝做两根触须，一左一右各连接到一个碰撞开关，分别控制两个前轮的旋转方向。
特别注意，左右触须与对应控制的电机是交叉过来的，即：左边的触须连接右边的碰撞开关，控制右边的电机；右边的触须连接左边的碰撞开关，控制左边的电机。
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1项目计划本项目课程全过程模拟企业的产品开发运作模式进行，在此过程中，每一位同学都是企业中必不可缺的元素。
模拟企业的运作，可以给同学们带来一种紧贴企业工作岗位的工作气氛，提前感受在企业工作的感觉。
为以后的就业提前做一些热身！按照教学计划，本次设计在第3学年第一学期进行。
1.1详细计划1.1.1企业的主要机构设置如下：行政部门：王贵恩老师（总经理）齐攀老师（副总经理）采购部门：XXX部门经理， XXX后勤部门：XXX部门经理， XXX质检部门：XXX部门经理， XXX监管部门：XXX部门经理， XXX产品开发生产部门：（见各项目部门详细人员表）每个产品开发生产部门由4-5名同学组成，一共有10个产品开发生产部门。
职位分别为：软件工程师，硬件工程师，产品造型设计师，部门经理。
1.1.2 各部门职责如下：行政部门：主持企业的生产经营管理工作，拟定公司的基本管理制度，拟定公司内部管理机构设置方案和制定公司的具体规章。
作为本次发展项目的总顾问。
采购部门：按照上级批准的采购方式组织采购活动，并向上级报告。
后勤部门：联系产品设计生产工作场地，安排工具等资源的分配。
质检部门：检验产品的安全性，质量。
检验中发现的问题，及时向改产品的设计部门反映，并跟踪改正。
监管部门：负责每次工作的考勤，情况向总经理汇报；监督和管理资源的合理利用;监督和管理工作场地的安全情况。
产品开发部门：负责产品技术开发，设计与生产。
1.2项目设计要求1.2.1产品名称1.2.2三项基本功能（1）定点直走第一个基本功能就是通过单片机AT89S52控制电机驱动集成芯片L293D使小车可以精确直走4米后停止。
如图1.1所示。
图1.1 精确直走4米功能（2）直角转弯第二个基本功能就是通过单片机AT89S52控制电机驱动集成芯片L293D使小车可以实现精确直角转弯模块功能。
如图1.2所示。
图1.2 精确直角转弯模块功能（3）蛇形绕障第三个基本功能就是通过单片机AT89S52控制电机驱动集成芯片L293D使小车可以实现绕过规定障碍物前进功能。
如图1.3所示。
图1.3 绕过规定障碍物前进功能1.2.3拓展功能不限。
1.2.4外观时尚。
1.3项目开发计划产品初步设计计划。
产品详细书面设计。
产品电路制作。
产品外型制作。
产品运行试验和产品初步检验。
试验后修改。
产品最终检验。
产品项目设计总结。
产品比赛。
1.4 项目比赛细则（1）比赛时间：产品最终的比赛将会在本次的设计项目的结束前进行。
（2）比赛地点：XX。
（3）比赛评委：届时学院领导会出席本次比赛担任评委，同时希望学院的领导能够邀请社会各界的传媒、公司、企业来观看这次的比赛。
这是一个能够起到宣传我校特色的作用，为以后同学们的就业铺垫。
（4）比赛项目:比赛项目分为常规赛和附加赛两大部分；常规赛：每队必须参加，分为三个项目：常规项目1：可以精确的直线前进4米，并且要求速度有一定的竞争力；常规项目2：可以在设定的方形赛道上准确的直角转弯；常规项目3：可以绕过规定的障碍物前进，起点方向不限。
附加赛：附加赛主要是向评委演示，参加的队伍自由发挥。
1.5比赛流程（1)比赛开始。
由总经理上台为这次比赛致辞，并宣布比赛正式开始。
（2)请各位参赛队伍上台，做好比赛准备。
做好准备后，参赛作品在预先布置好的赛道1上一起进行第一项比赛，并统计出5米前进和速度的数据。
（3)参赛作品按预先做出的顺序安排轮流在赛道2上进行第二项比赛，并统计出在方形赛道上直角转弯的准确性。
（4)参赛作品按预先做出的顺序安排轮流在赛道3上进行第三项比赛，并统计出小车在预定的赛道3上绕开障碍物前进的准确性。
（5)各参赛队伍选出队员，按预先安排的顺序轮流向评委展示自己的产品的各项功能，解释产品的各项功能的特点、作用等等，评委向参赛者自由提问。
（6)评委总结评分，统计出评分结果，得出各奖项的得主。
（7)邀请各位嘉宾颁奖。
（8)请总经理上台为本次比赛做总结发言，并宣布本次比赛圆满结束。
1.6比赛评分标准比赛评分标准：根据产品产品外观、常规赛表现、附加赛表现、设计报告对参赛作品进行评分。
满分100分。
（1）产品外观：10分1)根据参赛产品的整体结构、造型、色彩等外观因素以及时尚感评分。
整体结构、造型、色彩和时尚感各占1分。
（4分）2).根据参赛产品的名称是否能吸引消费者，其次是否能够体现出产品的特征、功能、外型。
（1分）3).根据参赛产品整体的制造工艺进行评分。
包括电路板的焊接、外壳的制造工艺和各个部件的镶嵌各占1分。
（3分）4).根据产品的造价进行评分。
参赛产品的造价是否切合消费者的实际消费能力占1分。
在大量生产的过程中耗费的劳动力、资源、材料，使用的生产工具、生产机器的价格是否经济占1分。
（2分）（2）常规赛项目1：20分根据参赛产品在完成5米前进的基精确程度和前进方向的稳定性，小车在前进时候的速度，进行评分。
其中5米前进精确度占10分（每超出界限10cm就扣2分，直到扣完为止），前进时方向的稳定性占4分（在5米前进后小车前进的过程中小车偏移不超过10cm可以得分），前进时的速度速度占6分（得分标准为速度达到XXm/s时2分，达到XXm/s时4分，达到XXm/s时6分）（3）常规赛项目2：20分根据参赛产品在预定的方形赛道（赛道2）上直角转弯的精确程度来进行评分，每个直角转角占4分（转弯前小车直线行走偏移量小于10cm得2分，转弯后小车行进方向角度偏移小于10度得2分），综合视觉效果占4分。
（4）常规赛项目3：20分根据参赛者在预定的障碍赛道上前进时避障的情况进行评分。
避障环节占15分，共有五个障碍物，小车每碰到障碍一次扣3分直到扣完为止。
综合视觉效果以及车最后停止时车与赛道的平行状况占5分（每偏移赛道规定路线5cm 扣1分，直到扣完为止）（5）附加赛：15分根据参赛产品拓展功能的实用性、竞争性、创新性等来适当给分，每项拓展功能合理加3-5分。
（6）设计报告：15分一个产品必不可少的一部分就是它的设计报告，根据设计报告的规范性、完整性、逻辑性、字数与字迹是否工整进行评分（规范性2分，完整性5分，逻辑性5分，字数与字迹是否工整3分）。
1.7 比赛奖项评选嘉宾将会根据产品的各项参数，外观，实际运作等等，评出最优产品设计奖（总分第一名）、产品明日之星奖（总分第二名）、市场潜力产品奖（总分第三名）。
另外，我们的两位总经理还会根据平时同学们的表现评选出最佳合作团队奖。
2 总体方案方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，黑带检测信号，铁片检测信号，各路趋光信号进行处理。
本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。
方案二：采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。
红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射，经接收送入单片机调制控制电机。
此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
方案二的基本原理如图2.1所示。
图2.1 总体方案设计图电机驱动电路部分采用高电压，高电流，四通道驱动集成芯片L293D。
避障部分采用红外线发射和接受原理。
行驶记时由软件实现，显示采用普通七段LED。
声光提示部分用蜂鸣器和发光二极管来实现。
此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现。
3 硬件电路设计3.1 总体硬件电路图图3.1 硬件电路图3.2驱动电路小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。
智能小车驱动电路实现如图3.2所示。
图3.2 智能小车驱动电路小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，采用电机驱动芯片L293D。
L293D是著名的SGS公司的产品。
为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。
内部包含4通道逻辑驱动电路。
其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs 电压最大值也是36V，经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。
L293D实体图如图3.3所示。
图3.3 L293D实体图L293D芯片内部结构如图3.4所示。
图3.4 L293D内部结构图表3.1 使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）电机运行情况H H L 正转H L H 反转H 同IN2（IN4）同IN1（IN3）快速停止L X X 停止L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。
通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。
调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，调试通过。
3.3 电源电路电源电路主要由稳压器组成,输出5V直流电压。
如图3.5所示。
图3.5 电源电路3.4 数码管显示电路方案一：采用LCD显示，用单片机可实现显示数据，但显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较昂贵。
方案二：采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易。
故采用LED数码管显示。
显示电路如图3.6所示。
图3.6 数码管显示电路图利用2位LED显示秒值，实现秒表计时显示。
以2个按键KE1、KE2、分别实现启动、停止等功能。
用中断的编程使用定时器，定时器工作在定时方式，实现1秒定时，每50ms溢出中断一次,中断20次后就到1秒钟；秒表计时显示用动态显示方式实现，通过键盘扫描方式取得KE1、KE2的键值，用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止等功能。
2位LED显示的位码由单片机的P2口输出，段码由P0口输出，P2口线与LED之间接有200欧限流电阻，LED为共阳极数码管，显示方式为动态显示方式。
3.5 红外传感器电路方案一：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。
方案二：采用红外线避障，利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。
外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用方案二。