循迹避障小车论文答辩PPT
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麻省理工学院2019年 论文答辩
基于51单片机的循迹避障小车的设计
指导老师：*** 报 告 人 ：*** 班 级 ：******
日期：2019.06.21
1
选题背景
2
循迹小车总体设计
3 循迹小车硬件设计
4
循迹小车软件设计
5
论文总结
选题背景:
智能车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。
循迹和避障模块
循迹模块：
信号端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线 吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光 敏三极管不导通，信号端输出高电平；当遇 到白线，与黑线相反，反射的红外线很强， 使光敏三极管导通，信号输出低电平。
避障模块：
该传感器是一种红外光电管，是一种集发 射与接收于一体的光电式传感器。前方无 障碍输出高电平，有障碍输出口（黄色） 电平会从高电平变成低电平，背面图有一 个电位器可以调节障碍的检测距离。
多以前不熟练的东西，使我在理论和实践上又进了一步。
展望：
智能循迹避障小车属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本课题 的试验性和不完善性。智能循迹小车在以下两个方面还有提升的空间：
1
环境信息采集功能：环境信息采集的实时性和完 整性。
2
增加避障控制功能：包括避障的精确性和灵活度这两 个指标。
Thank You For Your Attention!
循迹避障小车特点:
循迹避障小车是指装备如电磁，光学或其他自动导
1
引装置，通过电脑程序来控制，沿设定的引导路径 行驶，无需驾驶员操作，并能避过途中的障碍物。
循迹避障小车的另一个特点是高度自动化，可以
2
根据设计要求、生产工艺流程等改变而灵活改变 行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输
送带和流水线线相比非常低廉。
3
此外，循迹小车依靠蓄电池提供动力，具有清洁生产、 运行过程中无噪音、无污染的特点，不仅自身节能环 保，还能代替人从事危险任务。
高级智能车的应用实例
Google 无人驾驶汽车
Amazon 物流搬运车
中国“玉兔”月球车
美国“好奇号”火星探测器
迹小车总体设计:
本系统采用简单明了的设计
方案。以AT89C51为主控芯片， 主要包括避障模块、电源模块 、电机驱动模块等。通过循迹 及避障传感器来采集周围环境 信息来反馈给CPU，通过主控的 处理，来控制电机的运转，从 而实现循迹与避障的功能，达 到智能行驶。
L298N是一个内部有两个H桥
1
的驱动芯片，这样电机的运转 只需要用三个信号控制：两个
方向信号和一个使能信号。
L298N驱动芯片和直流电机接线图
如果OUT1信号为“0”，OUT2 信号为“1”，并且使能信号是
2 “1”，那么三极管Q1和Q4导通， 电流从左至右流经电机；如果 OUT1信号变为：“1”，而 OUT2信号变为“0”，那么Q2和
Q3将导通，电流则反向流过电机。
循迹小车软件设计:
本设计采用C语言来编译程序。模块化结构程序的设计，可
1
以使系统软件便于调试与优化，也使其他人更好地理解和 阅读系统的程序设计。运用了模块化程序的结构对软件进
行设计，使得程序变得更加直观易懂。
Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编
2
源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文 件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经连接定位 生成绝对目标文件（.ABS）。目标文件最终转换
续自动循迹。
2
本设计以AT89C51为主控芯片，很好的将循迹模块，避障 模块、电源模块、电机驱动模块等紧密结合起来，通过程 序控制，使各模块正常运转并相互反馈。
本设计还有巨大的发挥空间，可以达到更好的智能化效
3
果。我相信如果实验条件和时间的允许下肯定能进一步 的对本设计进行完善。同时，通过本次设计我掌握了很
成标准的Hex文件。
3
Proteus它具有强大的EDA工具软件的仿 真功能，且还具有仿真单片机及其他外围 器件的功能。
结论：
本课题研究的内容主要是智能小车的循迹系统。以实验组装小车为基 础，使用了4个光电传感器来探测周围环境，同时对采集到的数据信 息进行融合。取得了以下成果：
1
小车可以实现按照预定轨道在无外部环境影响或改变时， 小车将一直在轨道上循迹。当小车探测到前进前方的障 碍物时，可以自动暂停，人为撤开障碍物后，仍能够继
13
第三代 智能型小车
以多种外部传感器构成感官系统，通过采集外部的环境信 息，精确地描述外部环境的变化。
பைடு நூலகம்
第二代 离线编程型小车
第一代 可编程的在线型小车
装有简单的传感器，可以感觉到自身的的运动位置，速度等 其他物理量，电路是一个闭环反馈的控制系统，能适应一定 的外部环境变化。
不装载任何传感器，只是采用简单的开关控制，通过编程 来设置循迹小车的路径与运动参数。
循迹避障小车控制系统结构框图
预
实时检测路径，并按照指定路线行驶
期
功 能
实时检测障碍物，并绕过继续行驶
晶振电路:
复位电路:
本设计选用12MHZ无源晶振、2 个22pF电容，使得一个机器周 期是1μs。晶振的作用是为系 统提供基本的时钟信号，两个 电容则是起到并联谐振的作用。
当系统上电后，由于电容充电， 使RST持续一段高电平时间。当 单片机已在运行之中时，按下复 位键也能使RST持续一段时间的 高电平，从而实现上电且开关复 位的操作。
基于51单片机的循迹避障小车的设计
指导老师：*** 报 告 人 ：*** 班 级 ：******
日期：2019.06.21
1
选题背景
2
循迹小车总体设计
3 循迹小车硬件设计
4
循迹小车软件设计
5
论文总结
选题背景:
智能车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。
循迹和避障模块
循迹模块：
信号端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线 吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光 敏三极管不导通，信号端输出高电平；当遇 到白线，与黑线相反，反射的红外线很强， 使光敏三极管导通，信号输出低电平。
避障模块：
该传感器是一种红外光电管，是一种集发 射与接收于一体的光电式传感器。前方无 障碍输出高电平，有障碍输出口（黄色） 电平会从高电平变成低电平，背面图有一 个电位器可以调节障碍的检测距离。
多以前不熟练的东西，使我在理论和实践上又进了一步。
展望：
智能循迹避障小车属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本课题 的试验性和不完善性。智能循迹小车在以下两个方面还有提升的空间：
1
环境信息采集功能：环境信息采集的实时性和完 整性。
2
增加避障控制功能：包括避障的精确性和灵活度这两 个指标。
Thank You For Your Attention!
循迹避障小车特点:
循迹避障小车是指装备如电磁，光学或其他自动导
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引装置，通过电脑程序来控制，沿设定的引导路径 行驶，无需驾驶员操作，并能避过途中的障碍物。
循迹避障小车的另一个特点是高度自动化，可以
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根据设计要求、生产工艺流程等改变而灵活改变 行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输
送带和流水线线相比非常低廉。
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此外，循迹小车依靠蓄电池提供动力，具有清洁生产、 运行过程中无噪音、无污染的特点，不仅自身节能环 保，还能代替人从事危险任务。
高级智能车的应用实例
Google 无人驾驶汽车
Amazon 物流搬运车
中国“玉兔”月球车
美国“好奇号”火星探测器
迹小车总体设计:
本系统采用简单明了的设计
方案。以AT89C51为主控芯片， 主要包括避障模块、电源模块 、电机驱动模块等。通过循迹 及避障传感器来采集周围环境 信息来反馈给CPU，通过主控的 处理，来控制电机的运转，从 而实现循迹与避障的功能，达 到智能行驶。
L298N是一个内部有两个H桥
1
的驱动芯片，这样电机的运转 只需要用三个信号控制：两个
方向信号和一个使能信号。
L298N驱动芯片和直流电机接线图
如果OUT1信号为“0”，OUT2 信号为“1”，并且使能信号是
2 “1”，那么三极管Q1和Q4导通， 电流从左至右流经电机；如果 OUT1信号变为：“1”，而 OUT2信号变为“0”，那么Q2和
Q3将导通，电流则反向流过电机。
循迹小车软件设计:
本设计采用C语言来编译程序。模块化结构程序的设计，可
1
以使系统软件便于调试与优化，也使其他人更好地理解和 阅读系统的程序设计。运用了模块化程序的结构对软件进
行设计，使得程序变得更加直观易懂。
Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编
2
源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文 件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经连接定位 生成绝对目标文件（.ABS）。目标文件最终转换
续自动循迹。
2
本设计以AT89C51为主控芯片，很好的将循迹模块，避障 模块、电源模块、电机驱动模块等紧密结合起来，通过程 序控制，使各模块正常运转并相互反馈。
本设计还有巨大的发挥空间，可以达到更好的智能化效
3
果。我相信如果实验条件和时间的允许下肯定能进一步 的对本设计进行完善。同时，通过本次设计我掌握了很
成标准的Hex文件。
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Proteus它具有强大的EDA工具软件的仿 真功能，且还具有仿真单片机及其他外围 器件的功能。
结论：
本课题研究的内容主要是智能小车的循迹系统。以实验组装小车为基 础，使用了4个光电传感器来探测周围环境，同时对采集到的数据信 息进行融合。取得了以下成果：
1
小车可以实现按照预定轨道在无外部环境影响或改变时， 小车将一直在轨道上循迹。当小车探测到前进前方的障 碍物时，可以自动暂停，人为撤开障碍物后，仍能够继
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第三代 智能型小车
以多种外部传感器构成感官系统，通过采集外部的环境信 息，精确地描述外部环境的变化。
பைடு நூலகம்
第二代 离线编程型小车
第一代 可编程的在线型小车
装有简单的传感器，可以感觉到自身的的运动位置，速度等 其他物理量，电路是一个闭环反馈的控制系统，能适应一定 的外部环境变化。
不装载任何传感器，只是采用简单的开关控制，通过编程 来设置循迹小车的路径与运动参数。
循迹避障小车控制系统结构框图
预
实时检测路径，并按照指定路线行驶
期
功 能
实时检测障碍物，并绕过继续行驶
晶振电路:
复位电路:
本设计选用12MHZ无源晶振、2 个22pF电容，使得一个机器周 期是1μs。晶振的作用是为系 统提供基本的时钟信号，两个 电容则是起到并联谐振的作用。
当系统上电后，由于电容充电， 使RST持续一段高电平时间。当 单片机已在运行之中时，按下复 位键也能使RST持续一段时间的 高电平，从而实现上电且开关复 位的操作。