智能小车直流电机控制控制系统设计..
智能小车设计文档
目录一、智能小车硬件系统设计 .................... 错误!未定义书签。
1.1智能小车的车体结构选择............................................... 错误!未定义书签。
1.2智能小车控制系统方案................................................... 错误!未定义书签。
1.3电源系统设计................................................................... 错误!未定义书签。
1.4障碍物检测模块............................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1超声波传感器......................................................... 错误!未定义书签。
1.5电机驱动模块................................................................... 错误!未定义书签。
1.5.1驱动电机的选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.5.2转速控制方法......................................................... 错误!未定义书签。
1.5.3电机驱动模块......................................................... 错误!未定义书签。
1.6速度检测模块................................................................... 错误!未定义书签。
《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文
《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着人工智能与自动控制技术的快速发展，智能小车已经广泛应用于各种领域，如物流配送、环境监测、智能家居等。
本文将详细介绍一种自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程，该系统能够根据预设路径实现自主循迹、避障及精确控制。
二、系统设计（一）系统概述自循迹智能小车控制系统主要由控制系统硬件、传感器模块、电机驱动模块等组成。
其中，控制系统硬件采用高性能单片机或微处理器作为主控芯片，实现对小车的控制。
传感器模块包括超声波测距传感器、红外线测距传感器等，用于感知周围环境并实时传输数据给主控芯片。
电机驱动模块负责驱动小车行驶。
（二）硬件设计1. 主控芯片：采用高性能单片机或微处理器，具备高精度计算能力、实时响应和良好的可扩展性。
2. 传感器模块：包括超声波测距传感器和红外线测距传感器。
超声波测距传感器用于测量小车与障碍物之间的距离，红外线测距传感器用于检测小车行驶路径上的标志线。
3. 电机驱动模块：采用直流电机和电机驱动器，实现对小车的精确控制。
4. 电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
（三）软件设计1. 控制系统软件采用模块化设计，包括主控程序、传感器数据处理程序、电机控制程序等。
2. 主控程序负责整个系统的协调与控制，根据传感器数据实时调整小车的行驶状态。
3. 传感器数据处理程序负责对传感器数据进行处理和分析，包括距离测量、方向判断等。
4. 电机控制程序根据主控程序的指令，控制电机的运转，实现小车的精确控制。
（四）系统实现根据设计需求，通过电路设计与焊接、传感器模块的安装与调试、电机驱动模块的安装与调试等步骤，完成自循迹智能小车控制系统的硬件实现。
在软件方面，编写各模块的程序代码，并进行调试与优化，确保系统能够正常运行并实现预期功能。
三、系统功能实现及测试（一）自循迹功能实现自循迹功能通过红外线测距传感器实现。
当小车行驶时，红外线测距传感器不断检测地面上的标志线，并根据检测结果调整小车的行驶方向，使小车始终沿着预设路径行驶。
基于STM32的智能循迹小车的设计
基于STM32的智能循迹小车的设计智能循迹小车是一种具有自主导航能力的智能移动机器人，能够根据预设的轨迹路径进行自主轨迹行驶。
该设计基于STM32单片机，采用感光电阻传感器进行循迹控制，结合电机驱动模块实现小车的前进、后退、转向等功能。
一、硬件设计1.MCU选型：选择STM32系列单片机作为主控芯片，具有高性能、低功耗、丰富接口等特点。
2.传感器配置：使用感光电阻传感器进行循迹检测，通过读取传感器的电阻值判断小车当前位置，根据不同电阻值控制小车行驶方向。
3.电机驱动模块：采用直流电机驱动模块控制小车的前进、后退、转向等动作。
4.电源管理：使用锂电池供电，通过电源管理模块对电源进行管理，保证系统正常工作。
二、软件设计1.系统初始化：对STM32单片机进行初始化，配置时钟、引脚等相关参数。
2.传感器读取：通过ADC模块读取感光电阻传感器的电阻值，判断小车当前位置。
3.循迹控制：根据传感器读取的电阻值判断小车相对于轨迹的位置，根据不同的位置控制小车的行驶方向，使其始终保持在轨迹上行驶。
4.电机控制：根据循迹控制的结果，通过电机驱动模块控制小车的前进、后退和转向动作。
5.通信功能：可通过串口通信模块与上位机进行通信，实现与外部设备的数据传输和控制。
三、工作流程1.初始化系统：对STM32单片机进行初始化配置。
2.读取传感器：通过ADC模块读取感光电阻传感器的电阻值。
3.循迹控制：根据读取的电阻值判断小车相对于轨迹的位置，控制小车行驶方向。
4.电机控制：根据循迹控制的结果，通过电机驱动模块控制小车的前进、后退和转向动作。
5.通信功能：可通过串口通信模块与上位机进行通信。
6.循环运行：不断重复上述步骤，实现小车的自主循迹行驶。
四、应用领域智能循迹小车的设计可以广泛应用于各个领域。
例如，在物流行业中，智能循迹小车可以实现自动化的物品搬运和运输；在工业领域，智能循迹小车可以替代人工，进行自动化生产和组装；在家庭生活中，智能循迹小车可以作为智能家居的一部分，实现家庭清洁和智能控制等功能。
智能小车控制实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过设计和搭建一个智能小车系统，学习并掌握智能小车的基本控制原理、硬件选型、编程方法以及调试技巧。
通过实验，加深对单片机、传感器、电机驱动等模块的理解，并提升实践操作能力。
二、实验原理智能小车控制系统主要由以下几个部分组成：1. 单片机控制单元：作为系统的核心，负责接收传感器信息、处理数据、控制电机运动等。
2. 传感器模块：用于感知周围环境，如红外传感器、超声波传感器、光电传感器等。
3. 电机驱动模块：将单片机的控制信号转换为电机驱动信号，控制电机运动。
4. 电源模块：为系统提供稳定的电源。
实验中，我们选用STM32微控制器作为控制单元，使用红外传感器作为障碍物检测传感器，电机驱动模块采用L298N芯片，电机选用直流电机。
三、实验器材1. STM32F103C8T6最小系统板2. 红外传感器3. L298N电机驱动模块4. 直流电机5. 电源模块6. 连接线、电阻、电容等7. 编程器、调试器四、实验步骤1. 硬件搭建：- 将红外传感器连接到STM32的GPIO引脚上。
- 将L298N电机驱动模块连接到STM32的PWM引脚上。
- 将直流电机连接到L298N的电机输出端。
- 连接电源模块，为系统供电。
2. 编程：- 使用Keil MDK软件编写STM32控制程序。
- 编写红外传感器读取程序，检测障碍物。
- 编写电机驱动程序，控制电机运动。
- 编写主程序，实现小车避障、巡线等功能。
3. 调试：- 使用调试器下载程序到STM32。
- 观察程序运行情况，检查传感器数据、电机运动等。
- 调整参数，优化程序性能。
五、实验结果与分析1. 避障功能：实验中，红外传感器能够准确检测到障碍物，系统根据检测到的障碍物距离和方向，控制小车进行避障。
2. 巡线功能：实验中，小车能够沿着设定的轨迹进行巡线，红外传感器检测到黑线时，小车保持匀速前进；检测到白线时，小车进行减速或停止。
3. 控制性能：实验中，小车在避障和巡线过程中，表现出良好的控制性能，能够稳定地行驶。
智能小车系统设计与制作
智能小车系统设计与制作摘要：智能小车采用STM32F103RBT6为主芯片，电机驱动采用高压、大电流双全式驱动器L298芯片，八路循迹反射式光电TCRT5000进行循迹，通过LM358比较电路比较，再进行波形整形，通过触摸屏上的按钮来任意的控制智能小车的方向，用DSl8B20温度传感器采集小车所处环境的温度，小车与上位机之间的通讯采用NRF24L01通讯，电源部分则用双电源供电，运行更可靠。
小车可按照预先设定好的轨道进行循迹，遇到障碍物自行躲避，达到无线遥控、自动循迹的功能。
关键词：STM32F103RBT6；循迹；NRF24L01无线通信；DS18B20温度传感器; 触摸屏智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一定的运行环境中自行的运作，无需人为的操作，便可以完成预期达到的或更高的要求。
随着人们物质生活水平的提高，汽车也越来越普及，而交通事故也相应的增加，在人身财产、生命安全方面造成了一定的负面影响。
目前，智能车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶，这些智能车的设计通常依靠特定的道路标记完成识别，通过推理判断模仿人工驾驶进行操作，大大降低了事故的发生率。
碰到障碍物，小车会自动的躲避障碍物，就不会有那么多得交通事故。
智能小车是机器人的一个分支，现如今机器人已经不是人类它体现了人类长期以来的一种愿望。
目前已在工业领域得到广泛的应用，而且正以惊人的速度不断向军事、医疗、服务、娱乐等非工业领域扩展。
智能小车的设计结合了最基本的计算机控制技术、单片机技术、传感器技术、智能控制技术、机电一体化技术、无线通信技术及机器人技术，能有效的把大学所学知识进行综合应用。
一、系统总体设计本课题要求：设计一款小车，它具备按规定轨迹自主寻迹运行能力、接收无线遥控信号命令并进行遥控运行的能力、躲避障碍物的能力、能够采集环境的温度或湿度数据并发送至主机的功能。
基于单片机的智能小车控制
信息工程专业课程设计（二）题目基于《STC89C52》单片机的智能小车姓名学号所在院系所在班级完成时间基于单片机的智能小车摘要：智能化作为现代电子产品的新趋势，是今后的电子产业的发展方向。
智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。
基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。
本设计实现了一种基于51单片机的按键操作控制和温度检测显示系统，通过温度传感器采集温度数据并且通过显示模块显示出来，通过对按键的操作，自动控制转向电机转向，改变行驶方向。
本课题设计的智能小车，具有按键控制前后左右的功能，温度采集功能，液晶显示功能。
序言 (1)第1章总体设计方案 (2)1.1课题任务分析 (2)1.2 方案论证 (3)1.2.1小车驱动部分 (3)1.2.2 温度显示部分 (3)第2章系统硬件构成 (4)2.1系统设计原理 (4)2.2主要元器件简介 (4)2.2.1 STC89C52RC简介 (4)2.2.2 液晶显示电路 (5)2.2.3 L298N芯片直流电机驱动模块 (6)2.2.4遥控部分独立按键电路 (7)第3章软件的设计与说明 (8)3.1软件设计 (8)3.2软件的说明 (9)3.2.1 控制部分主程序流程 (9)3.2.2 温度检测显示部分主程序流程图 (10)第4章调试与总结 (12)4.1 调试的总结 (12)参考文献 (13)致谢 (14)附录 (15)附件1 L298N电机驱动模块 (15)附件2 小车侧视图 (16)附件3 小车俯视图 (16)附件4 小车最终硬件图 (17)附件5 程序清单 (18)序言随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。
智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术[1]。
2024版智能小车控制PPT课件
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
智能循迹小车设计方案
智能循迹小车设计方案摘要本文介绍了智能循迹小车的设计方案。
智能循迹小车是一种能够根据预设的路径自动行驶的小车。
它可以通过传感器感知周围环境，并根据预设的路径进行行驶。
在本文中，我们将讨论智能循迹小车的系统设计、硬件实现以及软件算法。
1. 引言智能循迹小车是近年来智能交通领域的一个热门研究方向。
它可以应用于无人驾驶、物流配送等领域，具有广阔的应用前景。
本文将介绍智能循迹小车的设计方案，以供相关研究人员参考。
2. 系统设计智能循迹小车的系统设计由硬件和软件两部分组成。
2.1 硬件设计智能循迹小车的硬件设计主要包括以下几个方面：•电机驱动：智能循迹小车需要有强大的驱动力来行驶。
通常采用直流电机作为驱动装置，并配备电机驱动器。
•路径感知：智能循迹小车需要能够感知预设的路径。
通常使用红外线传感器或摄像头进行路径感知。
•避障功能：智能循迹小车还需要具备避障功能，以避免与障碍物发生碰撞。
通常使用超声波传感器或红外线传感器进行障碍物的检测。
•控制系统：智能循迹小车的控制系统通常采用微控制器或单片机进行控制。
它可以根据传感器的反馈信息，控制电机驱动器的转动。
2.2 软件设计智能循迹小车的软件设计主要包括以下几个方面：•路径规划算法：智能循迹小车需要能够根据预设的路径进行行驶。
路径规划算法会根据传感器感知到的环境信息，计算出最优的行驶路径。
•控制算法：智能循迹小车的控制算法会根据路径规划算法的结果，控制电机驱动器的转动。
它可以实现小车沿着路径稳定行驶，并及时调整行驶方向。
•避障算法：智能循迹小车的避障算法会根据传感器感知到的障碍物信息，判断是否需要进行避障操作。
它可以实时监测障碍物，并及时采取措施进行避让。
3. 硬件实现智能循迹小车的硬件实现通常需要进行电路设计和机械结构设计。
电路设计主要包括电机驱动电路、传感器接口电路以及控制系统电路的设计。
可以使用电路设计软件进行模拟和调试，确保电路的性能和稳定性。
机械结构设计主要包括车身设计、电机安装以及传感器安装等。
基于STM32的智能小车四轮驱动控制系统设计
第9期2019年3月No.9March ，2019基金项目：云南省高校重点实验室建设项目；项目名称：云南省高校智能制造重点实验室。
作者简介：熊浩（1976—），男，云南昆明人，高级工程师，工程硕士；研究方向：电子电路设计，嵌入式系统开发，短距无线通信研究等。
基于STM32的智能小车四轮驱动控制系统设计摘要：在传统智能小车驱动电路设计中，较多考虑使用直流电机还是步进电机，电机功率、能耗等性能参数。
使用具有arm Cortex M4内核的STM32嵌入式平台控制四轮的4个直流电机。
文章基于PWM 技术及PID 算法，对四轮进行精准地速度、转向及启停控制，实验表明此小车具有优越各种地形适应能力。
关键词：驱动电路；嵌入式平台；PWM 技术；PID 算法中图分类号：TM34文献标识码：A江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information熊浩（昆明理工大学津桥学院，云南昆明650106）0引言长期以来，直流电机以其良好的线性特性在智能小车驱动电路设计过程中成为首选电机，但是直流电机精准控制困难的问题一直存在，随着嵌入式技术的不断发展，芯片处理速度越来越快，性能越来越强，高速A/D 转换器，及PWM 功能嵌入芯片，使得直流电机多路调速技术越来越成熟、稳定［1］。
以意法半导体公司生产的STM32F407为例，处理器频率高达100MHz 以上，内嵌了3个12位A/D 转换电路，2个12位D/A 转换电路及17个定时器［2］，完全能满足4个或以上直流电机监测及精准控制的要求。
通过MCU 的控制，使用PWM 技术及PID 算法实现4个直流电机精准调速、转向，启停等相关控制。
1系统结构车辆通过光电前视障碍物传感器，及车辆振动传感器检测到的路况信息实时传递给MCU （STM32F407），MCU （STM32F407）通过相关指令，判断车辆应该调速、转向，或启停；续而MCU （STM32F407）将读取车轮转速传感器，及光电码盘的相关信息，与设定值进行比对，输出相应占空比的PWM ，对直流电机进行精准调节，以此实现对车辆每个轮子转速的准确调节，从而实现对车辆速度、转向，或启停的精准调节［3］。
智能小车控制系统的设计分析
摘要随着自动控制技术的迅速发展，自动化技术已广泛应用于国计民生的各行各业。
智能汽车就是自动化技术发展的重要成果之一。
本文介绍了智能小车的研究设计背景与现状及其各个工作模块的工作原理、硬件及软件设计。
本设计中的自动循迹模块采用光电传感器循迹方法，选用RPR220型红外一体式发射接收管作为光电传感器，通过三组光电传感器识别小车的运行姿态。
避障模块利用超声波测距传感器，超声波发射部分的换能器选用TCT40-16T，接收部分选用TCT40-16R，在小车的左前右分别安装一组测距传感器实现避障功能。
设计遥控模块对小车进行启停及加减速控制，通过光电编码实现对小车的测速功能。
设计显示模块从而实时了解小车的运行状态。
选用包含Ｈ桥的L298Ｎ模块，利用PWM驱动小车行驶。
关键字：循迹，避障，遥控，显示，测速，PWM驱动ABSTRACTWith the rapid development of automatic control technology, automation technology has been widely used in various industries of the national economy and the people’s livelihood. Smart car is one of the important results of the development of automation technology. This article describes the design background and current situation of the intelligent car and the working principle, hardware and software design of the car’s modules.The automatic tracking of this design uses photoelectric sensor tracking method, and we choose RPR220 as the photoelectric sensor, which integrate the infrared transmitting and receiving tubes, three sets of photoelectric sensor distinguish the car’s running posture. Obstacle avoidance module utilizes ultrasonic distance sensor. We choose TCT40-16T as the emitting portion of the ultrasonic transducer and TCT40-16R as the receiving portion. Three distance measuring sensors are respectively fixed on the front, left and right of the car to achieve the obstacle avoidance function. Design remote control to control the start，stop，acceleration and deceleration of the car, and we utilize the optical-electricity encoder to realize the car’s speed measuring function. Design the display module to know the real-time of the car. Choose the L298N module which contains the H-bridge and utilize the PWM to drive the intelligent car running.KEYWORDS:tracking, obstacle avoidance, remote control, display, speed measurement, PWM driving目录摘要(中文) (1)摘要(外文) (2)1 绪论 (1)1.1 设计背景与意义 (1)1.2 当前国内外的研究设计现状及成果 (2)1.2.1 国外研究现状及成果 (2)1.2.2 我国研究现状及成果 (3)1.3 本设计的内容及结构 (4)1.3.1 设计内容 (4)1.3.2 本文结构 (5)2 智能小车控制系统的设计原理 (7)2.1、智能小车自动循迹原理 (7)2.1.1 小车循迹原理 (7)2.1.2 光电传感器工作原理 (8)2.1.3 光电传感器的常用类型 (9)2.2 超声波测距避障原理 (9)2.3 智能小车测速原理 (12)2.3.1直流电机测速 (12)2.3.2 光电码盘测速 (14)2.4 智能小车遥控原理 (15)2.4.1 红外遥控的实现模块 (15)2.4.2 红外遥控的工作原理 (15)2.5 智能小车的电机驱动电路工作原理 (16)3 智能小车控制系统的硬件电路图设计 (17)3.1 智能小车的电源模块设计 (17)3.2 智能小车自动循迹的硬件电路设计 (18)3.2.1 循迹传感器选择 (18)3.2.2 循迹电路图设计 (19)3.3 智能小车超声波测距的硬件电路设计 (20)3.3.1 超声波发射部分的硬件电路设计 (20)3.3.2 超声波接收部分的硬件电路设计 (20)3.4 智能小车数码显示的硬件电路设计 (21)3.4.1 LED数码显示器的结构与显示段码 (21)3.4.2 LED数码显示器的显示方法 (23)3.4.3 数码显示的硬件设计 (23)3.5 智能小车遥控的硬件电路设计 (24)3.5.1 智能小车的遥控发射模块硬件设计 (24)3.5.2 智能小车的遥控接收模块硬件设计 (25)3.6 智能小车电机驱动的硬件电路设计 (26)3.6.1 智能小车的电机驱动芯片选择 (26)3.6.2 智能小车的电机驱动电路的设计 (27)3.7 智能小车整体的硬件电路设计 (27)4 智能小车控制系统的软件设计 (29)4.1 主程序设计 (29)4.2 自动循迹模块程序设计 (30)4.3 测距避障模块程序设计 (2)4.4 数码显示模块程序设计 (3)4.5 编码测速模块程序设计 (4)4.6 红外遥控模块程序设计 (5)总结............................................... 错误！未定义书签。
基于ATmega128的智能机器人小车控制系统设计
基于ATmega128的智能机器人小车控制系统设计冯蓉珍【摘要】An intelligent car control system based on ATmega128 was designed in this article.By measuring the car speed through photoelectric coder and dealing it with bang-bang ＋ PID algorithms,a PWM signal was created to control the speed of motors,which leads to the rapid and precise control of the car.Sensors to dodge balks and measure are also equipped in the car to achieve tracing and balk dodging.%基于ATmega128单片机的智能小车控制系统,通过光电编码器实现对小车速度的测量并将速度值进行bang-bang＋PID运算,产生控制直流电机转速的PWM电压信号,实现对车速的快速调整和精确控制。
小车控制系统还配有避障和灰度传感器,用于检测障碍物和地面灰度,实现小车避障和寻迹功能。
【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(014)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】ATmegal128;机器人;智能小车;单片机;PID【作者】冯蓉珍【作者单位】苏州经贸职业技术学院信息系,江苏苏州215009【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言机器人小车是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。
随着传感技术、计算机科学、人工智能及其他相关学科的迅速发展，机器人小车正向着智能化的方向发展[1]。
智能机器人小车必须具有感知周围环境、进行任务规划和决策的能力，特别是在上下坡、弯道等不同的环境中需要实现速度控制、避开障碍物及沿某轨迹自主行走等功能，因此系统必须具有丰富的传感器、功能强大的控制器以及灵活精确的驱动系统。
智能寻迹避障小车电机调速控制程序设计分析
1.1.3 单片机的定时器原理
在工业检测、控制中，很多场合都要用到计 数或者定时功能。例如对外部脉冲进行计数、产 生精确的定时时间、作串行口的波特率发声器等 ，AT89Ｃ51单片机内部有两个可编程的定时器/ 计数器，以满足这方面的需要。它们具有两种工 作模式（计数器模式、定时器模式）和四种工作 方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控制 字均在相应的特殊功能寄存器（SFR）中，通过 对它的SFR的编程，可以方便的选择工作模数和 工作方式。
1.1.3 单片机的定时器原理
当设置为计数工作模式时，通过引脚T0（ P3.4）和T1(P3.5)对外部脉冲信号计数，当输 入脉冲信号产生由1到0的下降沿时，定时器的 值加1. 不管时定时还是计数工作模式，定时器T0或 T1在对内部时钟或外部事件计数时，都不占用 CUP时间，除非定时器/计数器溢出，才可能中 断CPU的当前操作，计数器的计满溢出信号就 是定时/计数器的输出，该信号使TCON的某位 （TF0或TF1位）置1，作为定时器/计数器的溢 出中断标志，定时器/计数器的内部结构框图 如图3所示。
1.1.3 单片机的定时器原理
7 0
T1
P3.5(T1)
7 0 7 0
T0
P3.4(T0)
7 0
TH1
TL1
TH0
TL0
微 处 理 器
内部总线
TCON
TMOD
图3 定时器/计数器结构框图
1.1.3 单片机的定时器原理
1、定时/计数器有关的特殊功能寄存器 （1）计数寄存器TH和TL 定时器/计数器T/C0和T/C1都是16位寄存器 ，由TH高8位和TL低8位构成,在特殊功能寄存器 （sfr）中,对应T/C0为TH0和TL0,对应T/C1为TH1 和TL1,定时器/计数器T/C0和T/C1的初值分别通 过TH0/TL0和TH1/TL1来设置,加法计数器是计满 溢出时才申请中断,所以在给定时器/计数器赋初 值时,不能直接输入所需的计数值, 而应输入的 是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设 最大值为 M, 计数值为N, 初值为X, 则X的计算 方法如下:
基于AT89C52的智能避障小车设计
基于AT89C52的智能避障小车设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：基于AT89C52的智能避障小车设计智能小车是一种基于单片机控制的智能移动设备，能够根据周围环境的变化自主地进行导航和避障。
在现代社会，智能小车已经得到广泛的应用，比如在工业生产中的物流运输、家庭服务机器人等领域。
本文将介绍基于AT89C52的智能避障小车的设计方案，并详细解析各个模块的功能和工作原理。
一、硬件设计1.主控模块主控模块选用AT89C52单片机，其具有较强的计算和控制能力，并且易于编程和驱动外部设备。
AT89C52还具有丰富的外设接口，可以方便地与其他传感器和执行器进行连接。
2.传感器模块智能避障小车需要搭载多种传感器，用于感知周围的环境，并做出相应的反应。
一般包括超声波传感器、红外传感器和摄像头等。
超声波传感器可用于探测障碍物的距离，红外传感器可用于检测地面的黑线以进行自动寻迹，摄像头可用于图像识别和路标识别。
3.执行器模块执行器模块包括直流电机、舵机等，用于驱动小车的轮子和转向，实现前进、后退、左转、右转等动作。
4.电源模块智能避障小车需要稳定可靠的电源供应，一般采用锂电池或者干电池进行供电。
二、软件设计1.传感器数据处理传感器模块采集到的数据需要进行处理和分析，以确定当前环境的状态。
比如利用超声波传感器测量到的距离数据，可以计算出周围障碍物的位置和距离。
2.路径规划根据传感器模块采集到的数据，主控模块需要根据预设的算法来规划小车的行驶路径，避开障碍物并找到最优的行驶路线。
3.运动控制执行器模块需要根据路径规划模块给出的指令来控制小车的运动，包括轮子的速度和方向等。
4.用户界面智能小车设计还需要考虑用户界面的设计，一般通过蓝牙或者Wi-Fi模块，将小车的状态和控制权传输到手机App或者PC端，方便用户进行监控和控制。
三、系统整合在完成硬件和软件模块的设计后，还需要对系统进行整合调试。
首先需要进行硬件电路的连接和焊接，然后对软件进行编译和下载，最后将各个模块进行组合测试，验证整个系统的功能和性能。
基于单片机的智能小车系统设计
基于单片机的智能小车系统设计摘要：系统以at89s52作为智能小车的监测和控制核心，运用pwm 直流电机调速技术，通过红外光电传感器、超生波传感器和无线传输模块，对小车的路况、速度和间距进行检测，完成对小车运动位置、速度、运动方向等参数的控制，以实现小车的定点停靠、自动转弯、超车区超车的功能。
测试结果表明，本系统性能优良，工作稳定。
关键词：at89s52；电动小车；超车中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）05-1122-02本设计以2011年全国大学生电子竞赛题——《智能小车》为背景，设计了一套智能小车。
甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能[1]。
1 总体设计方案智能小车系统由甲、乙两小车构成，系统主要包括以下模块：控制器模块、电机驱动模块、道路标志线检测模块、超声波避障超车模块、车辆调速模块、无线传输模块。
系统结构图如图1所示：图1 智能小车系统结构图2 主要模块电路的设计与实现2.1 控制器模块本设计采用51单片机作为控制器模块，51单片机使用简单、对于小型系统的控制灵活，at89s52单片机io口和定时计数器个数基本满足系统设计要求，故本设计采用at89s52单片机作为核心控制模块[2][3]。
2.2 道路标志线检测模块道路标志线检测模块采用红外光电传感器来实现。
其优点是原理简单、操作方便、信号处理速度快。
采用tcrt5000对路况信息进行采集，输出信号。
当小车在运行过程中遇到黑线时，利用光电传感器的检测原理，当光线照射到运动轨道的表而上时会发生反射，黑白线检测光电传感器可根据接收到的反射光强弱来判断是否检测到黑线，可以使小车自动循迹，实现小车的自动行驶功能[4]。
2.3 避障超车控制模块本设计采用超声波检测距离的方式，由单片机控制超声波模块，定时检测小车前方的路况，把测量的数据实时反馈给控制系统，控制测速。
智能电动小车设计方案
智能电动小车设计方案
设计目标：设计一个智能电动小车，具有定位导航、避障、智能充电等功能，适用于室内外使用。
1. 外观设计：
- 小车应具有时尚简约的外观设计，外壳选用轻量化材料，
如塑料或铝合金，以便提高小车的机动性和携带性；
2. 电机与驱动系统：
- 选择高效能的无刷直流电机，以提供强劲的动力；
- 配备电机驱动电路，能够实现精确的速度和方向控制；
- 电池采用锂电池，以提供持久的续航能力；
- 设备电路保护系统，以确保小车的安全使用；
3. 定位导航系统：
- 集成全球定位系统（GPS）和惯性导航系统，以提供准确
的定位和导航功能；
- 配备地图应用程序，以可视化显示小车的位置和路线；
- 具备自主导航功能，能够设置目的地并自动规划最优路径；
4. 避障系统：
- 配备超声波或红外传感器，用于检测前方障碍物；
- 使用避障算法，以决策如何避免障碍物；
- 配备声光报警系统，以提醒用户注意避障情况；
5. 智能充电系统：
- 小车底部装备感应线圈，用于与充电基站进行无线充电；
- 设备充电管理系统，能够智能地控制充电过程，提高充电
效率；
- 具备自动寻找充电基站的功能，以方便小车无需人工介入
即可完成充电；
6. 控制系统：
- 配备中央处理器，用于处理传感器数据和执行控制算法；
- 配备无线通信模块，以便与其他智能设备交互；
- 集成操作界面，通过手机或平板电脑实现远程控制和监控；
通过以上设计方案，能够实现智能电动小车的定位导航、避障、智能充电等功能，提高小车的便携性和智能性，适用于多种应用场景。
智能小车循迹设计方案
智能小车循迹设计方案简介智能小车是一种能够根据线路信号自主行驶的机器人小车。
循迹技术是智能小车中重要的一部分，它能够使小车按照事先设定的轨迹行驶，并通过传感器感知周围环境，实现自主导航。
本文将介绍一种基于光电传感器的智能小车循迹设计方案，包括系统架构、硬件设计和软件设计。
系统架构智能小车循迹系统的基本架构如下：系统架构图系统架构图1.光电传感器：用于检测地面上的线路信号，并将信号转换为电信号输出给控制器。
2.控制器：接收光电传感器的信号，并根据信号进行判断和控制小车的行驶方向。
3.电机驱动器：根据控制器的指令，控制小车的电机驱动器转动，实现小车的前进、后退和转向。
4.电源：为整个系统提供电能。
硬件设计光电传感器本设计方案中使用一对光电传感器进行循迹控制。
这对传感器被安装在小车底部，通过检测地面上的黑线与白色背景的反差，来确定小车当前所在位置。
控制器控制器是智能小车循迹系统的核心部分，其主要功能是接收光电传感器的信号，并根据信号进行判断和控制小车的行驶方向。
在本设计方案中，我们使用单片机作为控制器。
单片机具有较高的计算能力和较快的响应时间，能够满足智能小车循迹系统的需求。
电机驱动器电机驱动器用于控制小车的电机驱动器转动，实现小车的前进、后退和转向。
在本设计方案中，我们使用直流电机作为小车的驱动器，并采用相应的电路设计来控制电机的转动。
电源为整个系统提供电能的电源是智能小车循迹系统的基础。
在设计电源时，需要考虑系统的功耗和电压稳定性等因素，保证系统能够正常运行。
软件设计智能小车循迹系统的软件设计主要包括信号处理和控制算法。
信号处理在信号处理方面，首先需要对光电传感器的输出信号进行采集和处理。
采集到的模拟信号需要经过模数转换器转换为数字信号，然后通过滤波和放大等处理得到准确的线路信号。
控制算法控制算法负责根据信号判断小车的当前位置，并控制小车的行驶方向。
常见的控制算法有比例控制和PID控制等。
比例控制算法根据当前位置与目标位置的偏差大小来控制小车的速度和转向；PID控制算法在比例控制的基础上，加入了积分和微分的部分，能够更精确地控制小车的行驶。
智能小车控制系统设计
智能小车控制系统设计谢檬;郭霞【摘要】以16位低功耗单片机MSP430F5438为控制核心,以直流电机作为驱动的动力,设计了智能小车并采用脉宽调制(PWM)方式实现对车速的准确控制;使用灰度传感器来检测起点/终点标志线及转弯/超车标志线;在超车区使用超声波传感器来测量两辆小车之间的距离,并在轨道的超车区内进行超车;使用无线通信模块来进行两车之间的超车通信,有效避免两车相撞并顺利实现超车;用电子指南针模块来对两小车进行精确定位及转弯控制和在行车道上方向的校正.通过对样机进行了测试,结果表明:智能小车可以实现单车绕圈行驶、两车防撞前后行驶、两车在规定的区域完成超车等功能,且其性能稳定、抗干扰性强,在无人驾驶系统方面得到广泛应用.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)012【总页数】3页(P110-112)【关键词】光电传感器;超声波传感器;电子指南针;无线通信【作者】谢檬;郭霞【作者单位】西安交通大学城市学院,陕西西安710018;西安交通大学城市学院,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】TP212.9智能小车作为机器人的典型代表，相对于传统的汽车有着更好的安全性、机动性和广泛的适用性[1～3]，是一个集合环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统。
智能小车主要应用领域为：军事侦察与环境探测；探测危险与排除险情；安全检测受损评估；智能家居等[4～6]。
生活小区内路面情况简单，行人多、机动车少，采用无人驾驶的电力通勤车最为合适。
本文所设计的智能小车以TI公司的单片机MSP430F5438作为控制核心[7]，以直流电机作为驱动的动力，并采用脉宽调制(PWM)方式实现对车速的准确控制；采用了红外光电传感器对边界和标志线进行检测、设计了超声波传感器和无线收发模块进行两车距和车位的检测、利用电子指南针传感器进行对智能车转弯的控制。
实现了单车绕圈行驶、两车防撞前后行驶、两车在规定的区域完成超车等功能。
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1.4.2 智能小车MC9S12DG128单片机系统………………………8
1.4.2车速检测模块………………………………..……..……...10
第二章 PWM控制系统设计………………………………...12
2.1全数字转速 直流双闭环调速系统设计……….……..….12
图 1 控制系统结构框图
1.3智能小车驱动电机控制系统分析
车速控制采用美国国家半导体公司专用于直流电动机驱 动的 H 桥组件 L MD1 8200。L MD 18200提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。L MD 18200内部集成了四个DMOS管，组成一个标准的H型驱动桥。通过充电泵电路为上桥臂的2个开关管提供栅极控制电压，充电泵电路由一个300kHz左右的工作频率。可在引脚1、11外接电容形成第二个充电泵电路，外接电容越大，向开关管栅极输入的电容充电速度越快，电压上升的时间越短，工作频率可以更高。引脚2、10接直流电机电枢，正转时电流的方向应该从引脚步到引脚10；反转时电流的方向应该从引脚10到引脚2。电流检测输出引脚8可以接一个对地电阻，通过电阻来输出过流情况。内部保护电路设置的过电流阈值为10A，当超过该值时会自动封锁输出，并周期性的自动恢复输出。如果过电流持续时间较长，过热保护将关闭整个输出。过热信号还可通过引脚9输出，当结温达到145度时引脚9有输出信号。单极性驱动方式是指在一个 P W M 周期内, 电动机电枢只承受单极性的电压, 电机的转大小只与 P WM 的占空比有关, 占空比越大, 转速越大。电机转向由L MD1820 0 的引脚 3 控制, 引脚 3 输出高电平时, 电机正转, 引脚 3 输出低电平时, 电机反转。设计中采用单极性驱 、驱动方式, 为了散热方便, 采 用L MD1820 0 集成电路芯片, 全部驱动电路都集成在芯片中, 使整个驱动电路大为简化。考虑到智能小车在直线加速区间的末端可能会遇到突然出现的拐弯区间, 智能小车由直道高速进入弯道时需要急速降速和停车, 而 L MD18200 具有 制动的功能,在行驶过程中可以通过单片机的控制使直流电机紧急制动。
3、《电气传动自动化技术手册》
4、《电气控制》李仁 主编(教材)
5、智能小车有关资料
指导教师签字
车海军
基层教学单位主任签字
刘福才
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2013-5-16
摘要
控制电机运动，例如转向、速度、角度的控制，是单片机在机电控制中的一个典型应用。
本设计以MC9S12D Gl28单片机为核心，由路径识别、 车速检测、 舵机控制、直流电机、电机驱动芯片 L MD1 8200 和电压转换芯片 L M 7525 等模块组成, 并详细阐述了控制系统的组成原理和软硬件设计。本次设计采用的直流电机是R S - 380S H 型直流电机。以及采用转速、电流双闭环直流调速系统对直流电机实行控制。
本课题的核心是怎么样实行对智能小车发动机也就是直流电机的控制，直流电机的驱动本次是用了LMD1 8200电机驱动芯片，本文将详细的介绍LMD1 8200的驱动情况。
关键词：单片机；直流电机；PWM控制技术
第一章 智小车直流电机控制系统设计................................... 3
2.3.1转速调节器结构的选择………………… ………………15
2.3.2转速调节器参数计算……………………… ……………15
2.4 PWM信号发生电路设计…………………… ……….…..16
2.5 控制软件流程图………………………………………….17
参考文献……………………………………………...……….19
智能小车控制系统结构如图 1 所示, 控制系统以单片机MC9S12D Gl28为核心, 由电源管理模块、CCD 摄像头传感器路径识别模块、 直流电机驱动模块、 车速检测模块, 键盘与显示模块、 舵机控制模块等组成。(1)控制系统 16位MC9S12D Gl28单片机, 该单片机包含高速 A / D、P W M、 硬件看门 狗、 电源监 控、 内部集成 P LL 锁相环等功能模块。采用上电自动复位方式, 时钟频率为 24 MHz。(2)路径识别是智能小车控制系统的关键模块之一, 路径识别方案的好坏, 直接关系到最终性能的优劣。通常采用的路径识别方案有红外光电传感器寻迹和 CCD 摄像头寻迹两种方案。本设计采用了面阵型 CCD 摄像头传感方案,标准供电电压为 5 V 。图像传感器输出 P A L 制式模拟信号, 模拟信号由复合同步信号、 复合消隐信号和视频信号组成。(3)电源部分的稳定对整个系统的可靠工作起着至关重要的作用, 智能小车系统根据各部件正常工作的需要, 对车模用 7. 2 V 2000 m Ah Ni - c d 蓄电池进行电压调节。(4)智能小车由直流电机驱动, 其精确的位置控制需采用转速闭环控制, 速度反馈常用的测量方法有光码盘、 编码 器 和 测 速 电机 三 种。设 计 中采 用E30S- 3 60- 3- 2 型旋转编码器。(5)智能小车的方向由舵机( 转向伺服电机) 控制,设计中采用 Fu ta b a S 3 010 型舵机, 该舵机可以输出力矩驱动智能小车转向。(6)车速控制采用美国国家半导体公司专用于直流电动机驱 动的 H 桥组件 L MD1 8200。L MD 18200提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。本次课题主要研究设计智能小车的直流电机的驱动设计。
2.2数字电流调节器的设计……………………….………… 13
2.2.1确定电流调节器时间常数 ………… … ………………13
2.2.2电流调节器结构的选择…………………………………14
2.2.3电流调节器参数的计算…………………………………14
2.3数字转速调节器的设计……………….………………….15
智能小车的采用直流电机，直流电机采用高性能可控电力拖动的直流调速系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
1.2智能小车驱动控制系统要求
燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目：智能小车直流电机控制控制系统设计
学院（系）：电气工程系
年级专业：09自动化
学 号：091203011096
学生姓名：黄雄丰
指导教师：车海军
教师职称：讲师
燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系)：电气工程学院 基层教学单位：自动化系
学 号
091203011096
学生姓名
工
作
计Hale Waihona Puke 划第一周1、查阅有关资料；2、分析并确定控制方案，完成操作、显示电路。3、主回路的设计、计算，并确定主要元器件(包括必要的保护环节)；
第二周
1、转速、电流双闭环直流调速系统调节器参数的设计、计算。2、电气原理图设计3、撰写设计说明书
参
考
资
料
1、《电力拖动自动控制系统》 陈伯时 主编 (教材)
2、《电力电子变流技术》 黄俊 主编(教材)
1.3直流电机控制系统硬件电路设计
1.3.1 PWM主电路设计
直流电机调速系统总体电路设计由单片机产生控制PWM信号发生电路产生PWM信号的数据，控制直流电机调速电路对电机进行调速。通过单片机给的PWM占空比的不同实现电机的调速控制，二在驱动方面通过单片机给定PWM再通过L MD18200H型桥式电路器件实现电机的驱动。本次设计的电机驱动电路如图2采用L MD18200，简单的介绍如下：
1.1课题背景……………………………………………………3
1.2 智能小车驱动控制系统要求…….………………………4
1.3智能小车驱动电机控制系统分析………………................6
1.4直流电机控制系统硬件电路设计…...…………………….6
1.4.1 PWM主电路设计…...……………….………..………..….7
第一章 智能小车系统的设计
1.1 课题
智能小车是轮式移动机器人研究领域的一项重要内容,涵盖了机械、汽车电子、电气、计算机、检测技术、模式识别与智能控制等多个学科。它是陆地自主行驶车辆(AutonomousGroundVehicle,AGV)的一种。AGV在社会生活的各个领域都有着非常广阔的应用前景。在西方发达国家,移动式自主服务机器人已广泛应用于医疗福利服务、商场超市服务、家庭服务等领域;AGV在军事领域也有着重要的应用价值,美国军方把部分机器人技术视为未来战斗系统(FutureCombatSystem)的重要组成部分[1]。本文研究的智能小车主要采用专用赛道作为使用环境。智能小车的实现主要是控制其移动速度和方向。由路径识别、电机驱动、车速检测、方向舵机控制、电源管理及控制策略等功能模块组成。
2、设计说明书应包含封皮、目录、正文、参考文献等，字数要满足规定。
3、元器件标明型号参数。
工
作
量
1、完成设计说明书一份(包括原理的简要说明和主要参数的计算过程)；文稿用钢笔或圆珠笔书写，字迹应工整、清晰(打印也可)；
2、绘制电气原理图(包括主电路、控制回路)A2图纸一张，可用铅笔绘制或用计算机绘制打印，应符合相关制图标准；
黄雄丰
专业(班级)
过控09-2
设计题目
智能小车直流电机控制控制系统设计
设
计
技
术
参
数
1、设计智能小车直流电机控制系统原理图；
2、直流电机驱动控制选用专用芯片；
3、采用数字控制芯片实现。
设
计
要
求
1、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准，并规定主回路用粗实线、控制回路用细实线；