红外避障小车设计报告
红外线小车避障实训报告
一、实训目的本次实训旨在让学生了解红外线避障技术的原理,掌握红外线避障小车的制作方法,培养学生的动手能力、实践能力和创新精神。
二、实训内容1. 红外线避障原理红外线避障技术是利用红外线发射器和接收器检测前方障碍物,并根据距离调整小车行驶速度和方向的技术。
当红外线发射器发出的红外线遇到障碍物时,部分红外线会被反射回来,被接收器接收,从而实现避障功能。
2. 红外线避障小车制作(1)材料与工具材料:红外线发射器、红外线接收器、STC89C52单片机、电机驱动模块、电源模块、车轮、支架等。
工具:万用表、焊接工具、电烙铁、线路板等。
(2)制作步骤① 设计电路图:根据红外线避障原理,设计电路图,确定各元器件的连接方式。
② 制作线路板:根据电路图,制作线路板,并进行元器件焊接。
③ 安装元器件:将红外线发射器、接收器、单片机、电机驱动模块等元器件安装在车体上。
④ 编写程序:编写单片机程序,实现红外线避障功能。
⑤ 调试与测试:调试程序,测试小车避障效果。
三、实训过程1. 学习红外线避障原理,了解红外线发射器和接收器的工作原理。
2. 根据红外线避障原理,设计电路图,确定元器件连接方式。
3. 制作线路板,进行元器件焊接。
4. 编写单片机程序,实现红外线避障功能。
5. 调试程序,测试小车避障效果。
四、实训结果与分析1. 实训结果通过本次实训,成功制作了一台红外线避障小车,小车能够根据前方障碍物的距离调整行驶速度和方向,实现避障功能。
2. 分析(1)红外线避障原理:红外线避障技术利用红外线发射器和接收器检测前方障碍物,当红外线遇到障碍物时,部分红外线会被反射回来,被接收器接收,从而实现避障功能。
(2)电路设计:电路设计合理,元器件连接正确,程序编写正确,实现了红外线避障功能。
(3)程序调试:程序调试过程中,发现问题并及时解决,提高了小车避障效果。
五、实训总结1. 通过本次实训,使学生掌握了红外线避障技术的原理和制作方法。
避障测距小车设计报告
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 (5)2.3避障模块 (7)2.4测距模块 (8)2.5机械模块 (8)2.6电源模块 (9)2.7总体设计的方案选择 (9)第三章硬件设计 (9)3.1总体设计 (9)3.2驱动电路 (10)3.3主控电路 (11)第四章软件设计 (11)4.1主程序模块 (12)4.2电机驱动程序 (12)4.3避障模块 (14)4.4超声波测距模块 (15)4.5软件与硬件的整合 (17)第五章制作安装与调试 (18)结束语 (19)附录摘要:利用红外对管检测黑线与障碍物,并以ATC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动避障的功能;用超声波进行测距,并用一个液晶进行测距显示。
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;ATC89C52单片机; L298N;红外对管;超声波Intelligent obstacle-avoid carAbstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a ATC89C52 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.Distance is measured by ultrasonic, and a liquid crystal display range. 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;Ultrasonic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。
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。
避障小车设计实验报告
福州大学至诚学院题目:避障小车设计实验报告姓名:学号: 210992044同组者:专业:电气工程及其自动化专业年级: 09级指导教师:2011年04月24日1、实验材料:MultiFLEX™2-A VR控制器;红外线接近传感器两个;红外线测距传感器一个;碰撞传感器一个;轮子四个;舵机四个;结构件若干。
(“创意之星”机器人套件)2、原理:碰撞传感器是由一个按钮开关和外围电路构成,其输出信号为数字信号。
当按钮按下时,信号输出端输出低电平;按钮被释放时,信号输出高电平。
可以充当开关使用。
红外接近传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
当红外线传感器遇到障碍时,信号输出端输出低电平,没有障碍时,信号输出端输出高电平,从而实现小车的避障功能。
红外线测距传感器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根据下图所示的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。
利用此功能来实现小车判断前方是否有坑的功能。
3、小车的功能介绍:(1)按下碰撞传感器按钮,小车停止运动,再次按,小车继续运动;(2)检测前方是否有障碍,有则避之;(3)检测前方是否有坑,有则避之;(4)在一个由两堵墙构成的死角,通过左右避障次数的累计绕出死角。
4、步骤:(1)熟悉机器人零件及其应用;(2)搭建小车,调试舵机及其编号;(3)编程——编译——下载程序;(4)检验程序结果,对小车进行调试,并对程序进一步改进。
5、机器人逻辑判断流程:6、总结及心得体会:(1)在对模块化机器人的组装调整中,我们熟悉了各种结构件的使用技巧,为设计更复杂的构型打好了基础;(2)通过“避障小车”的设计实验,我们走过了一个工程设计的简要流程,从需求分析到整体方案设计,再到设备选型和细节设计,最终完成样机调试,且这方法在工程实践中具有一定的通用性;(3)熟悉了用控制器联机调试舵机工作状态编号及其部分传感器的使用。
红外避障小车实验
红外避障小车实验报告一、实验简介在本实验中,我们在“创意之星”模块化学习套件所提供的机械构件基础上,组装出四轮驱动式小车结构。
利用机器人的控制器和系统程序,通过多传感器融合技术结合逻辑判断算法对智能小车的运行状态进行实时调控,最终实现自主探路、判断及选择正确的行进路线功能,完成自主躲避障碍物的任务。
二、实验目的(1)掌握基本构型和传感器的安装方法,并能搭建出能完成一定功能的机器人,利用创意之星组件,进行避障小车的组装,调试,利用红外传感器进行路障感应,完成避障功能。
(2)会用控制器联机调试舵机工作状态,会查询各种传感器的数据。
(3)通过 NorthStar 的流程图功能,实现简单的逻辑控制(4)能通过编程实现智能小车自主躲避障碍物的功能(5)对避障小车的避障原理有充分的理解,掌握其避障的方法,能够对实验过程中出现的问题进行解决,发现问题,解决问题。
三、实验器材计算机( 1 台);标准版控制器( 1 个);红外接近传感器( 2 个);红外测距传感器( 1 个);直流电源( 1 个);充电器( 1 个);数字舵机( 4 个);多功能调试器( 1 个);轮子( 4 个);螺丝刀( 1 个); KD ( 4 个); L3-1 ( 4 个); U3H ( 5 个);I7 ( 1 个);螺丝和垫片(若干)四、实验原理利用红外传感器,其优点是对近距离的障碍物反应速度灵敏,不同方位的传感器之间信号不会相互干扰,最终选择红外传感器作为小车的眼睛,进行避障。
由于本次实验小车轮子没有实现转弯功能,所以通过设定左右两组轮子的不同前进速度来实现转弯功能。
当向右转时,左侧轮子的速度要比右侧轮子的前进速度快,反之实现左转功能,此设计需小心谨慎,防止出现轮子不同步,无法实现转弯功能。
五、实验内容( 1 )搭建智能小车,掌握基本构型的组装方法,主要包括舵机和轮子的连接、传感器的安装以及舵机和传感器的接线( 2 )通过编程控制智能小车的前进、后退、变速以及转向( 3 )将控制策略的流程图用真正的程序语言实现,并下载到控制器上,实现智能小车自主躲避障碍物的功能六、程序设计1.程序流程图当前方没有障碍物的的时候车就一直直走。
避障小车制作讲解
智能避障小车实验报告与总结学院:机电工程学院专业年级:09级电气工程及其自动化队员姓名:智能避障小车实验报告与总结摘要:本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车,以单片机为小汽车的“大脑”,红外线探头为小汽车的“眼睛”,电机为小汽车的“双足”。
“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物,当“眼睛”看到障碍后,由大脑来控制“双足”的行动方向。
从而实现小汽车的自动避障。
关键词:单片机红外线传感器避障小车一、设计任务与要求小车从无障碍地区启动前进,感应前进路线上的障碍物后,根据障碍物的位置选择下一步行进方向。
二、方案设计与论证本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车,以单片机为小汽车的“大脑”,红外线探头为小汽车的“眼睛”,电机为小汽车的“双足”。
“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物,当“眼睛”看到障碍后,由大脑来控制“双足”的行动方向。
从而实现小汽车的自动避障。
电路原理简单,结构明了。
如图为整个系统的框图。
根据设计要求,我们的自动避障小车主要由六个模块构成:车体框架、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。
各模块分述如下:1、小车车体在设计车体框架时,我们有两套起始方案,自己制作和直接购买车身。
方案二:自己设计制作车架自己制作小车底盘,用两个直流减速电机作为主动轮,利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。
减速电机扭矩大,转速较慢,易于控制和调速,符合避障小车的要求。
而且自己制作小车框架,可以根据电路板及传感器安装需求设计空间,使得车体美观紧凑。
但这种方法费时费力且成本较高。
方案二:购买半成品小车底盘改装,此种方案方便简洁而且价格低廉,小车各个机械部分安装完整,只需稍加改装就可以使用。
而且我们主要是目的是小车控制系统的设计,因此我们采取该方案。
2、主控板小车的主控系统,即小车的大脑,我们采用了STC89C52单片机制作的最小系统。
3、避障模块避障方案选择,方案一:采用超声波避障。
红外避障小车设计1
智能红外避障小车的设计与制作以前用LM393做过红外避障小车,但避障效果不佳。
究其原因主要有两点,一是发射的红外信号未经调制探测范围窄;二是LM393本身只是个电压比较器,在输出电压翻转时没有延时,我们看到的现象就是小车在障碍物前面一前一后的瞎磨蹭,看了很是不爽。
现在介绍智能红外避障小车的设计与制作。
一.设计思想与总体方案1,设计思想小车沿直线行驶,当探测到前方有障碍物时停止,再后退,然后右转弯,最后继续前进,如此反复。
2,总体设计方案和框图本设计以AT89C2051单片机作为检测和控制核心,用红外光电开头探测障碍物,RP5履带式坦克底盘作车体。
框图如下:二.系统硬件组成及设计原理本系统硬件部分由单片机单元,红外传感器单元,电机驱动单元,蜂鸣器单元,键盘输入单元及电源单元组成。
1,单片机单元本系统采用AT89C2051单片机作为中央处理器,其主要任务是扫描键盘输入的信号启动小车,读P3.5判断前方有无障碍物,并执行相关动作(本设计中P3.5=0时,前方有障碍;P3.5=1时前方无障碍),P1.4----P1.7是电机驱动口;P3.7是蜂鸣器信号输出;P3.5接红外传感器。
2,红外传感器单元为简化硬件电路,传感器单元采用了发射/接收一体化的红外光电开头,型号E3F-DS30C4,点击图片可以查看其详细资料。
该传感器为漫反射型,使用电压范围宽(DC6V--36V),探测距离可调节,最大可达30CM,输出信号可直接与单片机的I/O口相连接。
3,电机驱动单元PR5履带式坦克底盘为双电机驱动,转弯非常灵活,本系统用常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。
L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准的TTL逻辑电平信号,可驱动36V,2A以下的电机。
2,7,10,15接输入控制电平;3,6和11,14脚分别接两只电机,1,9脚接控制使能端,控制电机停转,单片机输出两组PWM信号,每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。
红外小车避碍实验报告
车辆工程实验报告实验名称:基于Arduino的循迹小车设计姓名:邓玉兵学号:13102000指导老师:宋宇日期:2016/11/27摘要:本设计基于Arduino平台,运用红外发射检测模块让小车实现黑线循迹的功能。
黑色易吸收红外线,白色反射红外线,红外线接收管对反射回来信号进行解调,使电频发生变化。
由此,平台不断控制电机的转动情况,从而使小车沿黑线行驶。
循迹小车是Arduino单片机的一种典型应用。
设计采用Arduino单片机作为小车的控制核心,采用红外传感器作为小车的检测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ardiuno单片机识别的数字信号;采用H桥控制直流电机。
其中软件系统采用C程序。
关键词:Arduino红外发射检测避障驱动模块一,实验目的:熟悉arduino单片机和红外传感器,驱动模块等硬件的运用,制作基于arduino的巡线小车。
二,实验器材1、小车底盘+电机+联轴器+轮子+万向轮2、巡线传感器+arduino主控器+电机驱动板+传感器扩板3、尼龙柱+螺丝+螺母+杜邦线4、供电电池(两节3.7V 单节容量2600mah)三,实验过程1,组装小车:先将电机车轮,电池盒装入底盘,再将主板,传感器,驱动电桥,红外检测模块装上,最后由小车原理图将相关元器件用插线连接起来.小车原理图2,对驱动电桥,电机,传感器等电路模块进行硬件测试,硬件测试成功后才能进行下一步3,将编写好的程序导入至单片机4,调试小车,在有黑线的路面上进行实际测试,小车最终完成图如下:小车完成图四,实验现象红外检测模块信号灯不断闪烁,小车轻微左右摇摆,并不断沿黑线行驶.五,结论红外检测模块信号灯不断闪烁,说明红外传感器可以感知黑线位置.小车沿黑线行驶,说明单片机可以根据导入的程序和红外传感器信号不断地控制电机的转动,进而控制小车运动状态,从而使小车不断地沿黑线行驶.说明所设计的方案可以完成设计要求.六,感悟经过努力《基于Arduino的循迹小车设计》设计终于接近尾声。
基于51单片机红外遥控小车制作报告
基于51单片机红外遥控小车制作报告基于51单片机红外遥控小车是一项有趣且有挑战性的项目,通过该项目的实践,可以深入了解单片机和红外遥控的原理,并提高自己的动手能力和解决问题的能力。
本文将介绍基于51单片机红外遥控小车的制作过程和实现的功能。
一、实验原理1.51单片机原理51单片机是一种广泛应用于电子产品和嵌入式系统中的微控制器,采用的是哈佛结构,具有较高的性能和稳定性,广泛使用于工业自动化和嵌入式开发中。
2.红外遥控原理红外遥控是一种常见的遥控方式,通过使用红外光发射器和接收器之间的通信,实现无线遥控设备的功能。
红外遥控信号一般由多个比特组成的数据包,通过不同的数据包可以实现不同的操作。
二、实验器材和工具1.器材2个电机、L298N电机驱动模块、51单片机、红外接收器、红外发射器、遥控器、电池盒、杜邦线等。
2.工具电烙铁、焊锡、剪线钳、螺丝刀、万用表等。
三、制作步骤1.电路连接将L298N电机驱动模块与电机连接,L298N模块的输入引脚与单片机的输出引脚连接,红外接收器与单片机的IO引脚连接,红外发射器与单片机的IO引脚连接。
2.程序设计根据需求编写程序,包括红外遥控信号解析、电机控制等功能。
3.调试测试四、实现的功能1.红外信号解析通过红外接收器接收到遥控器发送的红外信号,解析信号中的数据包,判断用户的操作。
2.基本运动控制根据用户的操作,通过控制电机的转动方向和速度,实现小车的前进、后退、左转、右转等基本运动功能。
3.灵敏度调节通过调整程序中的参数,可以调节小车的灵敏度,使其对用户的操作更加敏感和准确。
4.智能避障在程序中添加红外避障功能,当小车检测到前方有障碍物时,自动停下或转向避开障碍物,保证小车的安全。
五、实验心得通过制作基于51单片机红外遥控小车的实验,我深入了解了51单片机和红外遥控的原理,并提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
在实验过程中遇到了一些困难,但通过查阅资料和与同学交流,我成功地解决了这些问题。
红外循迹避障小车实习报告
实习报告:基于STM32单片机的红外循迹避障小车一、实习背景随着科技的不断发展,机器人技术在各行各业中得到了广泛的应用。
为了提高机器人的智能化水平,各种传感器被集成到机器人系统中,以实现其自动行走和驾驶功能。
本次实习,我们选择了基于STM32单片机的红外循迹避障小车作为实践项目,以锻炼我们的动手能力和理论知识。
二、实习目标1. 学习STM32单片机的硬件结构和编程方法。
2. 了解红外传感器在机器人中的应用,掌握其工作原理。
3. 实现小车的红外循迹和避障功能,提高小车的智能化水平。
4. 培养动手实践能力和团队协作精神。
三、实习内容1. 硬件设计本次实习的小车采用STM32F103单片机作为控制核心,搭配红外传感器、电机驱动模块、电源电路等组成。
红外传感器用于检测地面上的黑线,实现循迹功能;电机驱动模块用于控制小车的运动;电源电路为整个系统提供稳定的电源。
2. 软件编程在Keil uVision环境下,使用C语言编写程序,实现以下功能:(1)初始化配置:配置GPIO引脚为输入模式,并启用外部中断。
(2)红外循迹功能实现:通过读取GPIO引脚的状态来判断当前的线路颜色,并控制电机使小车沿着黑线行驶。
(3)红外避障功能实现:当检测到前方有障碍物时,小车需要停下来或者改变方向。
(4)主循环:在主循环中不断调用循迹和避障功能,并控制电机。
四、实习过程1. 硬件连接首先,将红外传感器固定在小车的左右两侧,用于检测地面上的黑线。
然后,将红外传感器与STM32单片机相连,实现信号的传输。
最后,连接电机驱动模块,控制小车的运动。
2. 程序编写根据红外传感器的工作原理,编写程序实现红外循迹和避障功能。
在程序中,设置一个定时器,用于周期性地读取红外传感器的状态。
当红外传感器检测到黑线时,发送信号给STM32单片机,由单片机控制电机使小车沿着黑线行驶。
当检测到障碍物时,单片机控制电机使小车停止或者改变方向。
3. 调试与优化在实际运行过程中,发现小车在遇到障碍物时,避障效果不佳。
红外线智能避障小车报告
红外线智能避障小车作者:陈栋展,韦冰江,熊涛,于泳一、方案设计与论证:方案一:原理功能简要描述:运用逻辑电路来完成电路,通过对红外线探测到物体所发出回的信号用逻辑电路进行处理,控制电机,使小车能够转向,避开障碍物。
通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进可行性分析:通过数字逻辑门与H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。
反映速度非常快,稳定性很高,成本相对较低,开发周期和所消耗精力都比较小。
但是由于这个方案一旦完成,便不容易更改,若更改的话,后期的投入相对会变大,灵活性较差,对于小车功能的拓展有很大的局限性。
而且不易实现功能稍微强大的拓展。
方案二:原理功能简要描述:运用89S51搭建控制电路,把红外信号接到单片机上,通过单片机对信号的检测和处理,控制外围电路使小车转向,来避开障碍物。
通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。
可行性分析:通过微控制芯片51对数据进行处理,处理速度远远满足小车的运行和避障的需求。
稳定性较高。
成本相对较大,开发周期较长,消耗精力较多。
但是方案灵活性较强,即使成品完成,也可以通过编写不同的程序,增加模块来增加小车的功能。
综上所述,我们选择方案二,以便以后小车功能的拓展。
二、系统原理框图:三、主要电路设计:电源:电源采用24V直流稳压电源(战车争霸留下的,所以拿来直接用了)。
通过LM7812稳压,供给电动机驱动电压。
用LM7805给单片机供电,电源模块原理图如下:小电容消除快速的电源波形抖动,大电容消除慢速的。
检测模块:检测物体模块由三个E3F-DS30C4红外线传感器检测信号的。
分别检测小车的左边,右边以及,中间位置是否有物体。
并将输出结果接于51的定时器中断端口上去。
只打开外部中断INT0,当任意一个管脚检测到有物体可能妨碍小车运行的时候,通过74LS10三与非门电路检测做出反应。
输出低,运行外部中断INT0中的程序。
测速模块:根据通过在某一个车轮上打一个孔,E3F-DS30C4红外线传感器发射光能够穿过小孔,在小车运行时,没转一圈会产生一个低脉冲,用计数器中断接口检测并计数。
单片机课程设计-红外避障小车模板
红外避障小车任务:利用单片机、红外实现避障,要求具有下述功能:1.小车前进可以避开(前、左、右)20cm的障碍物;2.实现下车前进时,不碰障碍物;3.具有声音播报功能。
引言随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A/D转换器、D/A转换器等多种电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。
这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展,目前人们已经完全可以设计并制造出具有某些特殊功能的简易智能小车。
发挥:1.利用超声波测距2.红外寻迹可以控制小车行走的路迹3.红外发射接收器,用遥控来控制小车的行走方向工作日程安排:序号毕业设计各阶段的名称日期1 设计单片机外部接线图,以及其它相关电路连接。
09.11.23-09.11.242 设计单片机程序,驱动电路的程序及注解。
09.11.25-09.11.283 编制设计的元件明细表09.11.29-09.11.294 编制电路元件明细表09.11.29-09.11.305 编写操作原理说明09.11.31-09-11.316 编写在实验室进行硬件和软件的调试以及所需的补充资料10.1.1-10.1.37 在创新实验室做模拟调试10.1.4-10.1.68 编写摘要10.1.7-10.1.79 将设计资料装订成册,交给指导教师,准备答辩10.1.10摘要针对题目的要求,我们设计了一款简易的红外避障小车。
该电路设计分别以驱动模块,单片机控制显示模块组成。
为了达到题目的要求,我们以ATMEGA16-L为核心控制器件,以LM298驱动电机控制系统和红外监测系统设计而成。
关键词:ATMEGA16-L;红外避障检测电路;驱动电路。
整体构思:一.模块方案比较1.壁障模块在壁障模块中,可以选择超声波壁障。
其优点是反应速度灵敏,距离远,受外界干扰小。
红外避障小车
班级:姓名:学号: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.课题名称设计并制作红外避障小车2.设计内容(1)弄清各单元电路的工作原理以上是红外发射电路,电路利用2个非门产生38KHz的波,再让他与2个非门产生的低频震荡信号经与门调制后控制红外发光管发射。
上图是红外接收电路:注意红外接收头的管脚,不同型号的一体化红外接收头的引脚顺序是不同的。
接收的信号和遥控信号经过与门去控制L293,这只是其中一个电机的一个输入的避障。
上图中:1脚~8脚是编码区,对应编写的密码必须和遥控电路中2262的编码一致,否则不能遥控。
三端稳压电路上图是电机正反转电路:要注意的是,此电路中又用到一个5V的电源(模拟电源),如果都用一个电源,驱动电机电路会反过来对遥控电路有影响。
上图为无线接收模块上图为无线发射模块(2)画出红外避障小车的总体电路图(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。
三、设计报告1、画出各集成块引脚图,说明各引脚功能。
如何识别三极管和二极管引脚。
4069 74LS08L293 PT2262 PT2272二极管三极管2、画出总体电路图,说明遥控原理与避障原理。
3、画出PCB版图。
4、说明避障小车制作过程和故障排除过程。
避障小车的制作过程:避障小车的各单元电路→自己手工连线→在Protel画出总体电路图→导入PCB→刻板→焊接→小车的调试→完成在小车调试的过程中,按下遥控器其中左轮不是不能往前走就是不能往后倒,先是检查电路是否有问题,经检查没有问题,又检查红外接受也没有问题,又检查L293的10引脚发现始终处于低电位,调换右边电动机两接线柱再测14引脚也是处于低电位,判断三极管V1或V2坏了。
(新)红外避障小车课程设计报告
前言---------------------------------------------------随着生产自动化的发展需要,机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上,随着科学技术的发展,机器人的传感器种类也越来越多,其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。
红外的典型应用领域为自主式智能导航系统,机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物,感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。
智能避障是基于红外传感系统,采用红外传感器实现前方障碍物检测,并判断障碍物远近。
由于时间和水平有限,我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。
本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能,再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录前言------------------------------------------------------------------------------1目录------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7电机转速控制电路------------------------------------------------------------7电源电路------------------------------------------------------------------------8电机驱动电路---------------------------------------------------------------9主程序设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------231.【摘要】:本文提出一种智能避障小车的设计方法,利用红外技术检测障碍物信息,采用AT89S51单片机进行实时控制,实现智能避障,智能小车采用后轮驱动,两轮各用一个直流电机控制,避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。
红外避障机器人毕业设计
红外避障机器人毕业设计As a person, we must have independent thoughts and personality.摘要随着红外物理与技术的不断发展, 红外探测技术已广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域。
把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上红外接收光学系统的基本作用, 通常情况下其结构类似于普通的接收光学系统, 但由于工作波段为红外波段, 其光学材料和镀膜必须和它的工作波长相匹配。
针对题目的要求,我们设计了一款简易的红外避障小车。
电路设计主要有以下四个模块:传感器模块(红外发射和接收器),控制模块(AT89S52),执行模块(伺服电机),电源模块。
传感器模块主要通过对左、右红外传感器的信号分别进行采集,传送给控制模块。
控制模块对采集来的信号进行处理,做出比较后把控制信号传送给执行模块。
配合正确的软件设计,小车能够在设计的赛道中准确快速地完成行走任务。
关键词:红外;避障;传感器AbstractAll bodies has its own infrared radiation characteristics. For studying the various objects of infrared radiation, people useideal─absolute blackbody radiation body (hereinafter referred to as in bold) the benchmark. Can absorb all the incident radiation and not the reflection of the object is called in bold. Good absorber must have also been good radiation body, so the blackbody radiation efficiency is highest, the radiation rate than a 1. Any real objects of radiation emission quantity and the same temperature blackbody emission of quantity of launch than, called the object than radiation rate, its value is always less than 1. The object than radiation rate, and the material object types, characteristics, temperature, surface other factors, such as the wavelength.According to the topic request, we design a simple infrared obstacle avoidance of the car. The circuit design basically has the following four modules: sensor module (infrared transmitter and receiver), control module (AT89S52 devices), executive module (servo motor), power supply module. Sensor module mainly through tothe left and right of the infrared sensor signal, respectively the collection, transfer to the control module. Control module to the acquisition of signal processing, make more the control after signals to execute module. The software design includes basic car to walk, walk, the combination of infrared obstacle avoidance program design, such as walking strategy improvement, through to the infrared signal processing to achieve the best car walk path.Cooperate with the right software design, the car can in the design of the track accurately and rapidly finish walking task.Keywords: infrared; Obstacle avoidance; sensor目录第一章绪论.................................. 错误!未定义书签。
arduino红外避障小车课程设计报告
arduino红外避障小车课程设计报告一、设计简介红外避障小车是一款利用红外传感器避开障碍物的智能小车。
通过在车身前方安装红外传感器,当小车遇到障碍物时,传感器能够检测到障碍物并发送信号给控制器,控制器根据接收到的信号调整小车的运动状态,实现自动避障。
二、系统构成1.控制器:采用Arduino控制器,通过编程实现小车的运动控制和红外避障功能。
2.红外传感器:选用光电传感器,能够检测到前方障碍物并发送信号给控制器。
3.电机驱动器:采用L293D或L298N电机驱动器,驱动小车前进、后退、左转和右转。
4.电池:为整个系统提供电源。
三、硬件搭建1.将控制器、红外传感器、电机驱动器和电池按照电路图正确连接。
2.将红外传感器固定在小车前方适当位置,确保能够检测到前方障碍物。
3.将电池固定在小车底部,保证电源供应稳定。
四、软件编程1.导入Arduino开发环境,编写程序实现小车的运动控制和红外避障功能。
2.编写程序控制电机驱动器,实现小车的运动控制。
3.编写程序读取红外传感器的信号,根据传感器信号调整小车的运动状态。
4.调试程序,确保小车能够正常运行并实现红外避障功能。
五、测试与验证1.在不同环境下测试小车的避障功能,包括直线、曲线、障碍物大小和距离等。
2.观察小车的运动状态,检查是否存在异常情况。
3.测试小车的响应速度和稳定性,确保其性能达到预期要求。
4.在实际应用中进行测试,验证小车的实用性和可靠性。
六、总结与展望本设计实现了一款基于Arduino控制器的红外避障小车,通过编程实现了小车的运动控制和避障功能。
测试结果表明,小车的性能稳定可靠,具有较好的实用性和市场前景。
未来可以进一步完善小车的功能,如增加无线遥控、自动导航等,提高其智能化程度和应用范围。
红外避障小车课程设计报告
前言之迟辟智美创作---------------------------------------------------随着生产自动化的发展需要,机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上,随着科学技术的发展,机器人的传感器种类也越来越多,其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件.红外的典范应用领域为自主式智能导航系统,机器人要实现自动避障功能就必需要感知障碍物,感知障碍物相当给机器人一个视觉功能.智能避障是基于红外传感系统,采纳红外传感器实现前方障碍物检测,并判断障碍物远近.由于时间和水平有限,我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标.本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以到达其基本功能,再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计.目录前言 ------------------------------------------------------------------------------1目录 ------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计 ------------------------------------------------------------------------3避障电路 ------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7机电转速控制电路------------------------------------------------------------7电源电路------------------------------------------------------------------------8机电驱动电路---------------------------------------------------------------9主法式设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------231.【摘要】:本文提出一种智能避障小车的设计方法,利用红外技术检测障碍物信息,采纳AT89S51单片机进行实时控制,实现智能避障,智能小车采纳后轮驱动,两轮各用一个直流机电控制,避障用的传感器采纳红外漫反射式传感器.【关键词】:避障光电开关差分控制 LCD2. 功能概述智能小车采纳前轮驱动,前轮左右两边各用一个机电驱动,分别控制两个轮子的转动从而到达转向的目的,后轮是万向轮,起支撑的作用.将三个红外线光电传感器分别装在车体的左中右,当车的左边的传感器检测到障碍物时,主控芯片控制右轮机电停止左轮转动,车向右方转向,当车的右边传感器检测到障碍物时,主控芯片控制左轮机电停止转动,车向左方转向,以后面有障碍物时规定车右转.于此同时测定速度并显示,在避障小车前进的同时从LCD点阵液晶显示器上显示小车那时速度.在小车左转或右转时在显示器上显示出左或右.3.硬件设计如下图所示,是本次设计智能小车的电路框图.以AT89S51为电路的中央处置器,来处置传感器收集来的数据,处置完毕之后以便去控制机电驱动电路来驱念头电.电源部份是为整个电路模块提供电源,以便能正常工作.4. 避障电路(1)障碍物探测方案的选择方案一:脉冲调制的反射式红外线发射接受器.由于采纳该有交流分量的调制信号,则可年夜幅度减少外界干扰;另外红外线接受官的最年夜工作电流取决于平均电流.如果采纳占空比小的调制信号,再品均电流不变的情况下,顺势电流很年夜(50—100mA),则年夜年夜提高了信噪比.而且其反应灵敏,外围电路也很简单.它的优点是消除外界光线的干扰提高了灵敏度.方案二:采纳超声波传感器,如果传感器接收到反射的超声波,则通知单片机前方有障碍物,如则通知单片机可以向前行驶.市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理.这样不单能准确完成丈量,而且能防止电路的复杂性由以上两种方案比力可知.方案二要比如案一优势年夜,市场上很多红外观点探头也都基于这个原理.其电路简单,工作可靠,性能比力稳定.从而防止了电路的复杂性,因此我先用方案二作为小车的监测系统.避障电路采纳漫反射式光电开关进行避障.光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关,其工作原理是根据发射头发出的光束,被障碍物反射,接收头据此做出判断是否有障碍物.当有光线反射回来时,输出低电平;当没有光线反射回来时,输出高电平.单片机根据接收头电平的高低做出相应控制,防止小车碰到障碍物,由于接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处置.光电开关工作原理:光电开关是通过把光强度的变动转换成电信号的变动来实现控制的. 光电开关在一般情况下,有三部份构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路.避障电路如下:避障电路功能表:注解(“0”暗示有障碍物;“1”暗示无障碍物)4. 单片机电路本设计的主控芯片选择AT89S51,负责检测传感器的状态并向机电驱动电路发出举措命令.复位电路采纳手动复位.单片机电路如下:5. 机电转速控制电路由555时基电路构成多谐振荡器提供一个 PWM信号,通过控制该信号的占空比来实现机电调速.阻容元件的取值初步定为图中所示.多谐振荡器如下:其中占空比:q=(R1+Rx1)/(R1+R2+Rx)周期:T=(R1+R2+Rx)Cln26. 电源电路本系统所有芯片都需要+5V的工作电压,而干电池只能提供的电压为1.5V的倍数的电压,而且随着使用时间的延长,其电压会逐渐下降,则需要LM7805稳压芯片.L7805能提供300至500mA的电流,足以满足芯片供电的要求.虽然微处置器和微控制器不需要支持电路,功耗也很低,但必需要加以考虑.电源电路拟定为:市场上用很多种类的小电压直流电念头,很方便的选择到.主要有普通电念头、和步进电念头.方案一:采纳步进机电,步进电念头的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力,能够到达我们所要求的标准.如果负荷不超越步进机电所能提供的静态转矩值,就能够立即是步进机电启动或反转.其转换灵敏度比力高.正转、反转控制灵活.可是步进机电的价格比力昂贵,对我们的现状相差太远.方案二:采纳普通的直流机电.直流机电具有优良的调速特性,调速平滑、方便.调整范围广;过载能力强,能接受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速启动、制动和反转.能满足各种不容的特殊运行要求.由于普通直流机电价格适宜,更易于购买,而且电路相对简单,因此采纳直流机电作为动力源本设计采纳差分放年夜驱动使机电正反转从而做到前进,左转右转.采纳四个年夜功率晶体管组成H桥式电路,四个年夜功率晶体管分为两组,交替导通和截止,用单片机控制使之工作在开关状态,进而控制机电的运行.该控制电路由于四个年夜功率晶体管只工作在饱和与截止状态下,效率非常高,而且年夜功率晶体管开关的速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采纳的电路.采纳与门对两机电进行选择控制,从而实现前进、左转、右转.驱动电路原路框图如下:电路图如下:注释:将圆盘12等分半径2CM,周长4*pi .用法式设定1S内收集到的脉冲数可以转化为速度.单元时间内前进距离为S ,则:速度V年夜小为S .驱动状态表:注解:(“0”代表低电平“1”代表高电平)8.主法式流程图源法式:ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV P2,#0FFHMOV P1,#1FH ;前进MOV TMOD,#10HMOV R1,#0C8HSETB TR1TIME:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R1,TIMECLR TR1MOV R7, #00H ;脉冲个数MOV R1, #64HMOV TMOD, #10HSETB TR1LOOP6: MOV TH1, #08HMOV TL0, #0F0HNEXT: MOV C, 0JB TF1, LOOP7 ;判断TF1是否溢出JNC LOOP6 ;判断C是否为1INC R7 ;1S内呈现的脉冲个数JB TF1, LOOP7SJMP NEXTLOOP7: DJNZ R1, LOOP6CLR TR1CLR CMOV A,R7 ;脉冲个数乘以2ADDC A,R7MOV R7,AMOV A, #01H ;一个码格的弧长MOV B, R7MUL AB ;计算总弧长DA A ;十进制调整MOV R5, AMOV A, B ;B的值给AJNC LOOP8 ;判断十进制调整是CY有没有被置1INC ACLR CLOOP8: DA A ;十进制调整MOV R6, AJNC LOOP9INC 70H ;十进制调整如果CY被置1,70H赋值1 CLR CLOOP9: MOV A, R6 ;解释R6,R5分别暗示总长的高位和低位ANL A, #0F0H ;取R6的高四位,赋给71HSWAP AMOV 71H, AMOV A, R6ANL A, #0FH ;取R6的低四位,赋给72HMOV 72H, AMOV A, R5ANL A, #0F0H ;取R5的高四位,赋给73HSWAP AMOV 73H, AMOV A, R5ANL A, #0FH ;取R5的低四位,赋给74HMOV 73H, A/******显示前进******/ MOV SP, #50HACALL INITMOV A, 10000000B ACALL WC51RMOV A, "G"ACALL WC51DDRMOV A, "0"ACALL WC51DDRMOV A, " "ACALL WC51DDRMOV A, "A"ACALL WC51DDRMOV A, "H"ACALL WC51DDRMOV A, "E"ACALL WC51DDRMOV A, "A"ACALL WC51DDRMOV A, "D"ACALL WC51DDRMOV A, 11000101BACALL WC51RMOV A, 70HACALL WC51DDRMOV A, 71HACALL WC51DDRMOV A, 72HACALL WC51DDRMOV A, "."ACALL WC51DDRMOV A, 73HACALL WC51DDRMOV A, 74HACALL WC51DDRMOV P1,#0FH ;停车 LCALL LOOP2MOV P1,#32H ;右转 LCALL RIGHTLJMP LOOP4MOV P1,#0FH ;停车 LCALL LOOP2MOV P1,#31H ;左转 LCALL LEFTNEXT1:LJMP MAIN/*****停车按时*****/LOOP2:MOV TMOD,#10HMOV R0,#64HSETB TR1LOOP3:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R0,LOOP3CLR TR1RET/*****转向按时*****/LOOP4:MOV TMOD,#10HMOV R1,#0C8HSETB TR1LOOP5:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R1,LOOP5CLR TR1MOV P1,#1FH ;前进/*****显示左转*****/ LEFT: MOV SP, #50H ACALL INITMOV A, 10000000B ACALL WC51RMOV A, "L"ACALL WC51DDRMOV A, "E"ACALL WC51DDRMOV A, "F"ACALL WC51DDRMOV A, "T"ACALL WC51DDRRET/*****显示右转*****/ RIGHT: MOV SP, #50H ACALL INITMOV A, 10000000B ACALL WC51RMOV A, "R"ACALL WC51DDRMOV A, "I"ACALL WC51DDRMOV A, "G"ACALL WC51DDRMOV A, "H"ACALL WC51DDRMOV A, "T"ACALL WC51DDRRET/***********初始化子法式***********/INIT: MOV A, #00000001H ;清屏ACALL WC51RMOV A, #00111000B ;使用8位数据LCALL WC51RMOV A, #00000110B ;字符不动,光标自动右移一格 LCALL WC51R/*****检查忙子法式*****/F_BUSY:PUSH ACC ;呵护现场PUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWWAIT: CLR RSSETB RWCLR ESETB EMOV A, P1CLR EJB ACC.7,WAIT ;忙,等候POP PSW ;不忙,恢复现场 POP DPLPOP DPHPOP ACCACALL DELAYRET/*****写入命令子法式*****/WC51R: ACALL F_BUSYCLR ECLR RSCLR RWSETB EMOV P1, ACCCLR EACALL DELAYRET/*****写入数据子法式*****/WC51DDR:ACALL F_BUSYCLR ESETB RSCLR RWSETB EMOV P1, ACCCLR EACALL DELAYRET/*****延时子法式*****/DELAY: MOV R6, #5D1: MOV R7, #248DJNZ R7, $DJNZ R6, D1RETEND9.小结本文提出了一种经济实用的智能小车设计方法,给出了从硬件电路设计到软件设计的一系列步伐.采纳了直流机电作为执行元件,E3F系列光电开关作为检测元件,AT89S51单片机作为主控芯片,完成了小车避障功能的实现.与此同时应用LCD显示状态,本设计不单对了解单片机的结构、电路设计及控制功能有一定的帮手,还有益于诱发学习单片机的兴趣.参考文献【1】李朝青.单片微机原理及接口技术(第三版). [M]北京航空航天年夜学出书社【2】阎石. 数字电子技术基础(清华年夜学电子学教研组编第五版)高等教育出书社【3】康华光. 电子技术基础(第五版)高等教育出书社【4】《无线电》2009年第2期宋泽清关于灵活避障快速循迹【5】杨加国单片机原理与应用及C51法式设计清华年夜学出书社。
(完整word版)智能循迹避障小车报告(word文档良心出品)
摘要:本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片,以直流电机,光电传感器,超声波传感器,电源电路以及其他电路构成。
系统由STC89C52通过IO口,通过红外传感器检测黑线,利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向,循迹由TCRT5000型光电对管完成。
一、系统设计1、小车循迹,避障原理这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走,通常采取的方法是红外探测法。
红外探测法,即利用红外a在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地板时,发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收;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,单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
红外探测器探测距离有限一殷最大不应超过3cm。
而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号,通过接收反射回来的超声波信号,从而实现的避障。
当前方有障碍物时,超声波会向单片机串口发送一串数字,这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。
当串口接收到信号时,会引发串口中断,单片机通过读取距离值,并且对此数值进行分析是不是距离小车很近,是的话就进行转向;否则继续循迹。
当小车遇到第一个障碍后,就计数一次,这样当遇到第二个障碍物时,小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。
2、选用方案(1):采用成品的小车地盘,通过改装来完成任务;(2):采用STC89C52单片机作为主控制器;(3):采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。
(4):采用TCRT5000型红外传感器进行循迹;(5):L298N作为直流电机的驱动芯片;(6):通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向;3、系统机构框图如下所示:超声波模块主控制芯片STC89C52红外传感器直流电机L298N稳压电源模块电压比较器二、硬件实现及单元电路设计与分析1、微控制模块设计与分析微控制器模块我们采用STC89C52。
基于单片机的红外避障小车系统设计开题报告
基于单片机的红外避障小车系统设计开题报告潍坊科技学院毕业设计(论文)开题报告论文题目:基于单片机的红外避障小车系统设计系部: 机械工程学院专业: 机械设计制造及其自动化学生姓名:指导教师:开题时间:潍坊科技学院毕业设计(论文)开题报告课题名称基于STC89C52单片机的红外避障小车操作系统设计指导教师李世琛设计(论文)起止时间 2013.12-2014.5机械设计制造及学生姓名赵孝谦专业、班级其自动化、2010学号 201010470139级本科一班一、意义论文选题的目的、在科学探索和紧急抢险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,红外线避障系统的研发就应运而生。
我们的红外线避障小车就是基于这一系统开发而成的。
红外传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统,机器人要实现红外线自动避障功能就必须要感知障碍物,对障碍物的感知相当于给机器人一个视觉功能。
例如在一些火宅或者一些自然灾害的现场,经常需要进入到对一些危险或人类不能直接到达的地方进行观察,采集数据,这些就需要用机器人来完成。
而在机器人在上述等环境中行进时红外线自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。
因此,红外线自动避障系统的研发就应运而生。
在现在生活中,红外线自动避障小车可以作为困难环境检测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,帮助人们完成相应的任务。
目前,国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。
其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现,如机器人、远程监控等。
无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。
该红外线避障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。
机器人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。
《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、引言随着科技的不断发展,智能小车作为一种新兴的科技产品,在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。
避障系统作为智能小车的重要组成部分,其设计与实现对于提高小车的智能化程度和安全性具有重要意义。
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、软件设计和实验测试等方面的内容。
二、系统架构设计智能小车避障系统的架构设计主要分为硬件和软件两部分。
硬件部分包括传感器、控制器、驱动器等;软件部分则包括操作系统、算法等。
整个系统通过传感器获取环境信息,通过控制器处理信息并控制驱动器实现避障功能。
三、硬件设计1. 传感器设计传感器是智能小车避障系统的核心部件,主要用于获取环境信息。
常见的传感器包括红外传感器、超声波传感器、摄像头等。
本系统采用红外传感器和超声波传感器相结合的方式,以提高避障的准确性和可靠性。
红外传感器主要用于检测近距离内的障碍物,而超声波传感器则用于检测远距离内的障碍物。
2. 控制器设计控制器是智能小车的“大脑”,负责处理传感器获取的信息并控制驱动器实现避障功能。
本系统采用STM32F4系列微控制器,具有高性能、低功耗等特点,可满足智能小车的高效运行需求。
3. 驱动器设计驱动器是智能小车的执行部件,负责将控制器的指令转化为机械运动。
本系统采用直流电机和电机驱动模块,可实现小车的快速、精确运动。
四、软件设计1. 操作系统选择本系统采用实时操作系统(RTOS)作为小车的操作系统,以保证系统的高效性和实时性。
RTOS具有任务调度、内存管理、中断处理等功能,可满足智能小车的复杂控制需求。
2. 算法设计算法是智能小车避障系统的关键部分,直接影响到避障的准确性和可靠性。
本系统采用基于传感器的避障算法,包括红外避障算法和超声波避障算法。
此外,还采用路径规划算法,以实现小车的自主导航和避障功能。
五、实验测试为了验证智能小车避障系统的设计与实现效果,我们进行了多轮实验测试。
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红外避障小车学校: .senxiao.学院:电子信息学院: .lovebjb.班级: 07级电子二班前言---------------------------------------------------随着生产自动化的发展需要,机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上,随着科学技术的发展,机器人的传感器种类也越来越多,其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。
红外的典型应用领域为自主式智能导航系统,机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物,感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。
智能避障是基于红外传感系统,采用红外传感器实现前方障碍物检测,并判断障碍物远近。
由于时间和水平有限,我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。
本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能,再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。
目录前言------------------------------------------------------------------------------1目录------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7电机转速控制电路------------------------------------------------------------7电源电路------------------------------------------------------------------------8电机驱动电路---------------------------------------------------------------9主程序设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------231.【摘要】:本文提出一种智能避障小车的设计方法,利用红外技术检测障碍物信息,采用AT89S51单片机进行实时控制,实现智能避障,智能小车采用后轮驱动,两轮各用一个直流电机控制,避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。
【关键词】: 避障光电开关差分控制 LCD2. 功能概述智能小车采用前轮驱动,前轮左右两边各用一个电机驱动,分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的,后轮是万向轮,起支撑的作用。
将三个红外线光电传感器分别装在车体的左中右,当车的左边的传感器检测到障碍物时,主控芯片控制右轮电机停止左轮转动,车向右方转向,当车的右边传感器检测到障碍物时,主控芯片控制左轮电机停止转动,车向左方转向,当前面有障碍物时规定车右转。
于此同时测定速度并显示,在避障小车前进的同时从LCD点阵液晶显示器上显示小车当时速度。
在小车左转或右转时在显示器上显示出左或右。
3.硬件设计如下图所示,是本次设计智能小车的电路框图。
以AT89S51为电路的中央处理器,来处理传感器采集来的数据,处理完毕之后以便去控制电机驱动电路来驱动电机。
电源部分是为整个电路模块提供电源,以便能正常工作。
4. 避障电路(1)障碍物探测方案的选择方案一:脉冲调制的反射式红外线发射接受器。
由于采用该有交流分量的调制信号,则可大幅度减少外界干扰;另外红外线接受官的最大工作电流取决于平均电流。
如果采用占空比小的调制信号,再品均电流不变的情况下,顺势电流很大(50—100mA),则大大提高了信噪比。
并且其反应灵敏,外围电路也很简单。
它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度。
方案二:采用超声波传感器,如果传感器接收到反射的超声波,则通知单片机前方有障碍物,如则通知单片机可以向前行驶。
市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理。
这样不但能准确完成测量,而且能避免电路的复杂性由以上两种方案比较可知。
方案二要比方案一优势大,市场上很多红外观点探头也都基于这个原理。
其电路简单,工作可靠,性能比较稳定。
从而避免了电路的复杂性,因此我先用方案二作为小车的监测系统。
避障电路采用漫反射式光电开关进行避障。
光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关,其工作原理是根据发射头发出的光束,被障碍物反射,接收头据此做出判断是否有障碍物。
当有光线反射回来时,输出低电平;当没有光线反射回来时,输出高电平。
单片机根据接收头电平的高低做出相应控制,避免小车碰到障碍物,由于接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处理。
光电开关工作原理:光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电开关在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。
避障电路如下:避障电路功能表:传感器 避障电路输出(上升沿动作)待执行命令 左 中 右 左转信号(P2.1)右转信号(P2.0)0 0 0 √ 右转0 0 1 √ 右转 0 1 0 √ 右转 0 1 1 √ 右转 1 0 0 √ 左转 1 0 1 √ 右转 11√左转.注解(“0”表示有障碍物;“1”表示无障碍物)4. 单片机电路本设计的主控芯片选择AT89S51,负责检测传感器的状态并向电机驱动电路发出动作命令。
复位电路采用手动复位。
单片机电路如下:5. 电机转速控制电路由555时基电路构成多谐振荡器提供一个 PWM信号,通过控制该.信号的占空比来实现电机调速。
阻容元件的取值初步定为图中所示。
多谐振荡器如下:其中占空比:q=(R1+Rx1)/(R1+R2+Rx)周期:T=(R1+R2+Rx)Cln26. 电源电路本系统所有芯片都需要+5V的工作电压,而干电池只能提供的电压为1.5V的倍数的电压,并且随着使用时间的延长,其电压会逐渐下降,则需要LM7805稳压芯片。
L7805能提供300至500mA的电流,足以满足芯片供电的要求。
虽然微处理器和微控制器不需要支持电路,功耗也很低,但必须要加以考虑。
电源电路拟定为:7.电机驱动电路市场上用很多种类的小电压直流电动机,很方便的选择到。
主要有普通电动机、和步进电动机。
方案一:采用步进电机,步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力,能够达到我们所要求的标准。
如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值,就能够立即是步进电机启动或反转。
其转换灵敏度比较高。
正转、反转控制灵活。
但是步进电机的价格比较昂贵,对于我们的现状相差太远。
方案二:采用普通的直流电机。
直流电机具有优良的调速特性,调速平滑、方便。
调整围广;过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。
能满足各种不容的特殊运行要求。
由于普通直流电机价格适宜,更易于购买,并且电路相对简单,因此采用直流电机作为动力源本设计采用差分放大驱动使电机正反转从而做到前进,左转右转。
采用四个大功率晶体管组成H桥式电路,四个大功率晶体管分为两组,交替导通和截止,用单片机控制使之工作在开关状态,进而控制电机的运行。
该控制电路由于四个大功率晶体管只工作在饱和与截止状态下,效率非常高,并且大功率晶体管开关的速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采用的电路。
采用与门对两电机进行选择控制,从而实现前进、左转、右转。
驱动电路原路框图如下:电路图如下:注释:将圆盘12等分半径2CM,周长4*pi .用程序设定1S采集到的脉冲数可以转化为速度。
单位时间前进距离为S ,则:速度V大小为S 。
驱动状态表:注解:(“0”代表低电平“1”代表高电平)输入小车状态P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.51 1 1 1 1 0 前进1 1 1 1 0 0 停止1 0 0 0 1 1 左转0 1 0 0 1 1 右转8. 主程序流程图源程序:RS BIT P2.2 RW BIT P2.3 E BIT P2.4ORG 0000H LJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV P2,#0FFHMOV P1,#1FH ;前进MOV TMOD,#10HMOV R1,#0C8HSETB TR1TIME:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R1,TIMECLR TR1MOV R7, #00H ;脉冲个数MOV R1, #64HMOV TMOD, #10HSETB TR1LOOP6: MOV TH1, #08HMOV TL0, #0F0HNEXT: MOV C, 0JB TF1, LOOP7 ;判断TF1是否溢出 ORL C, P3.4JNC LOOP6 ;判断C是否为1INC R7 ;1S出现的脉冲个数JB TF1, LOOP7SJMP NEXTLOOP7: DJNZ R1, LOOP6CLR TR1CLR CMOV A,R7 ;脉冲个数乘以2ADDC A,R7MOV R7,AMOV A, #01H ;一个码格的弧长MOV B, R7MUL AB ;计算总弧长DA A ;十进制调整MOV R5, AMOV A, B ;B的值给AJNC LOOP8 ;判断十进制调整是CY有没有被置1 INC ACLR CLOOP8: DA A ;十进制调整MOV R6, AJNC LOOP9INC 70H ;十进制调整如果CY被置1,70H赋值1 CLR CLOOP9: MOV A, R6 ;解释R6,R5分别表示总长的高位和低位ANL A, #0F0H ;取R6的高四位,赋给71H SWAP AMOV 71H, AMOV A, R6ANL A, #0FH ;取R6的低四位,赋给72H MOV 72H, AMOV A, R5ANL A, #0F0H ;取R5的高四位,赋给73H SWAP AMOV 73H, AMOV A, R5ANL A, #0FH ;取R5的低四位,赋给74H MOV 73H, A/******显示前进******/MOV SP, #50HACALL INITMOV A, 10000000BACALL WC51RACALL WC51DDRMOV A, "0"ACALL WC51DDRMOV A, " "ACALL WC51DDRMOV A, "A"ACALL WC51DDRMOV A, "H"ACALL WC51DDRMOV A, "E"ACALL WC51DDRMOV A, "A"ACALL WC51DDRMOV A, "D"ACALL WC51DDRMOV A, 11000101B ACALL WC51RMOV A, 70HACALL WC51DDRMOV A, 71HACALL WC51DDRACALL WC51DDRMOV A, "."ACALL WC51DDRMOV A, 73HACALL WC51DDRMOV A, 74HACALL WC51DDRMOV C,P2.0JC LOOP1 ;判断P2.0 MOV P1,#0FH ;停车LCALL LOOP2MOV P1,#32H ;右转LCALL RIGHTLJMP LOOP4LOOP1:MOV C,P2.1JC NEXT1 ;判断P2.1 MOV P1,#0FH ;停车LCALL LOOP2MOV P1,#31H ;左转LCALL LEFT.LJMP LOOP4NEXT1:LJMP MAIN/*****停车定时*****/LOOP2:MOV TMOD,#10HMOV R0,#64HSETB TR1LOOP3:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R0,LOOP3CLR TR1RET/*****转向定时*****/LOOP4:MOV TMOD,#10HMOV R1,#0C8HSETB TR1LOOP5:MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HJNB TF1,$DJNZ R1,LOOP5CLR TR1MOV P1,#1FH ;前进LJMP MAIN/*****显示左转*****/LEFT: MOV SP, #50HACALL INITMOV A, 10000000B ACALL WC51RMOV A, "L"ACALL WC51DDRMOV A, "E"ACALL WC51DDRMOV A, "F"ACALL WC51DDRMOV A, "T"ACALL WC51DDRRET/*****显示右转*****/RIGHT: MOV SP, #50HACALL INITMOV A, 10000000B ACALL WC51RMOV A, "R"ACALL WC51DDRMOV A, "I"ACALL WC51DDRMOV A, "G"ACALL WC51DDRMOV A, "H"ACALL WC51DDRMOV A, "T"ACALL WC51DDRRET/***********初始化子程序***********/INIT: MOV A, #00000001H ;清屏ACALL WC51RMOV A, #00111000B ;使用8位数据LCALL WC51RMOV A, #00000110B ;字符不动,光标自动右移一格 LCALL WC51R/*****检查忙子程序*****/F_BUSY:PUSH ACC ;保护现场PUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWWAIT: CLR RSSETB RWCLR ESETB EMOV A, P1CLR EJB ACC.7,WAIT ;忙,等待POP PSW ;不忙,恢复现场 POP DPLPOP DPHPOP ACCACALL DELAYRET/*****写入命令子程序*****/WC51R: ACALL F_BUSYCLR ECLR RSCLR RWSETB EMOV P1, ACCCLR EACALL DELAYRET/*****写入数据子程序*****/WC51DDR:ACALL F_BUSYCLR ESETB RSCLR RWSETB EMOV P1, ACC CLR EACALL DELAYRET/*****延时子程序*****/DELAY: MOV R6, #5 D1: MOV R7, #248 DJNZ R7, $DJNZ R6, D1 RETEND9. 小结本文提出了一种经济实用的智能小车设计方法,给出了从硬件电路设计到软件设计的一系列步骤。