基于红外反射循迹小车的传感器布局研究

基于红外反射式光电传感器阵列的智能循迹车设计

Keywords：tracking vehicles；photocell array；road recognition
0 引言
智能循迹车又叫做轮式机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，已广泛应用于科学探索、工业生产等领域。智能循迹车以蓄电池为动力，以单片机组成的嵌入机式控制系统为核心，以光电传感器和电磁传感器为导航检测设备，可以完成固定路线自主驾驶 [1-4]。一般方案为 4 个红外反射式光电传感器采集数据并做出简单控制，而少量信息量导致寻迹车的性能有限且提升的空间极小。本文为提高智能循迹车性能提出了一种研究方向，通过创新硬件和软件算法提高获取信息量，大大提高了智能循迹车的智模块
主控模块
驱动模块
图 1 系统结构图
执行机构
收稿日期：2019-05-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目“基于 CSI 的无线层析成像探测仓储粮食异常粮情的研究”（61871176）；国家自然科学基金资助项目“无线层析成像法探测仓储粮食异常粮情的研究”（61741107）；河南省科技厅重点资助项目（172102210230）；河南省高等学校重点科研项目应用研究计划（19A510011）；河南工业大学科学研究基金（省属高校基本科研业务费专项资金）自然科学领域项目（ 2 0 1 8 R C J H 1 8 ）。作者简介：朱春华（ 1 9 7 6 - ），女，河南南阳人，博士，副教授，主要研究方向为通信信号处理；李方伟（1997-），男，河南开封人，本科，主要研究方向为通信信号处理。
2019 年 8 月 25 日第 36 卷第 8 期

基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计

毕业设计（论文）基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计系别专业班级学号姓名指导教师基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计摘要介绍了一种自动寻迹智能车的设计,研究了采用红外反射式光电传感器作为路径采集模块实现自动寻迹的软硬件设计方法。

系统采用Freescale 16位单片机MC9S12DG128为核心控制器,利用12个红外光电传感器构成的光电传感器阵列采集路面信息,单片机获得传感器采集的路面信息和车速信息,经过分析后控制智能车的舵机转向,同时对直流电机进行调速,从而实现智能车沿给定的黑线快速平稳地行驶。

介绍了光电传感器的寻迹原理,讨论了光电传感器排列方法、布局等对寻迹结果的影响及速度和转向控制的PID算法的研究和参数整定。

关键字：光电传感器，寻迹，路径识别，PWM，PIDDesign of autonomous tracing smart car based on infrared sensorsAuthor:Xue ChangliangTutor:Gu DeyingAbstractA design of autonomous tracing system in intelligent vehicle is introduced. The software and hardware design method which realizes the autonomous tracing using the infrared Reflective photoelectric sensors as the path recognition module is researched. The system employs Freescale HCS series 16 bit single-chip microcomputer MC9SDG128 as its main controller and an array of photoelectric sensors for recognizing the path information. Single-chip Microcomputer energizes the PWM signal to steer and control the speed of the DC electric motor according to the analysis of the path and speed information from sensors. Consequently, this intelligent vehicle can track the black-guide-line automatically and move forward following the line quickly and smoothly. The autonomous tracing principle of photoelectric sensor is presented. The effects of sensor s’ array method, overall arrangement on the autonomous trace are discussed. And the use of PID algorithm in speed and steering control.Key words : photoelectric sensor ,autonomous tracing, path recognition, PWM,PID目录第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 国内外智能车的研究现状 (1)1.3 本文内容及结构安排 (3)第2章红外传感器的寻迹原理及布局对寻迹的影响 (4)2.1红外传感器寻迹原理 (4)2.2传感器布局对路径识别的影响 (6)2.2.1布局相关参数 (6)2.2.2一字型与八字型布局研究 (6)第3章智能车机械结构的调整 (9)3.1 赛车参数 (9)3.2舵机安装方式调整 (10)3.3 前轮定位 (10)3.3.1主销后倾角 (10)3.3.2主销内倾角 (11)3.3.3 前轮外倾角 (12)3.3.4前轮前束 (13)3.4重心位置 (13)3.5 齿轮传动间距调整 (14)3.6后轮差速机构调整 (14)第4章系统硬件设计 (15)4.1 S12控制核心 (16)4.2电源管理模块 (17)4.2.1 单片机稳压电源电路设计 (17)4.2.2 舵机电源模块设计 (19)4.3 电机驱动模块 (20)4.4速度检测模块 (23)4.5 路径识别模块 (25)第5章系统软件设计 (27)5.1 系统的模块化结构 (28)5.1.1 时钟初始化 (28)5.1.2 串口初始化 (28)5.1.3 AD初始化 (29)5.1.4 PWM初始化 (30)5.2 路径信息处理 (32)5.3 数字滤波算法 (33)5.4 小车控制算法 (35)5.4.1 PID算法 (37)5.4.2 舵机控制 (39)5.4.3 电机控制 (39)第6章系统调试 (40)6.1 开发调试工具 (40)6.2 无线调试模块 (42)6.3拨码开关调试 (42)6.4 试验结果分析 (42)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)附录A 硬件原理图 (47)附录B程序源代码 (49)附录C Sorting out PID controller differences (69)第1章绪论1.1 课题的研究背景汽车工业发展已有100多年的历史。

基于红外传感器的智能循迹小车设计

基于红外传感器的智能循迹小车设计随着科技的不断发展，人们对于智能化的需求也越来越高。

智能循迹小车是目前比较常见的一种智能化机器人，它能够按照指定的路线行驶，从而实现各种功能。

本文将会介绍一种基于红外传感器的智能循迹小车设计方案。

一、设计方案1、硬件方面首先，需要一个可以控制小车运动的主板，Arduino是比较常见的控制器，也是我们使用的控制器之一。

使用Arduino Uno控制器，主要是因为它具有足够的接口，可以进行多种传感器的连接，并且有很好的可编程性，能够满足我们对小车的需求。

同时，还需要使用两个电机来控制小车的行驶方向和速度。

可以选择直流电机，因为它们较为便宜、易于使用和控制。

此外，需要一个电池组来为小车提供电力。

还需要一些红外传感器，以便小车能够进行循迹行驶。

因为地面上的轨迹是黑色的，而其他部分是白色或灰色的，其反射红外线的能力不同，通过将传感器放在小车的底盘下方，当小车行驶在黑色的轨迹上时，可以及时接受反射回来的红外线，从而判断行走的方向。

在我们的设计方案中，我们将使用三个红外传感器来进行循迹行驶，其中两个用于控制小车左右方向的行驶，而另一个则是用于控制小车的前进或后退。

2、软件方面在软件编程方面，主要是通过控制器来进行程序的编写。

我们需要先定义好各个传感器的引脚，以及电机的引脚，然后根据传感器接收到的信号，控制电机的转速和方向，从而让小车沿着指定的路线行走。

当小车行驶到某个特定位置时，也可以添加一些其他的控制程序，比如使小车停下、发出提示音等等。

二、设计流程1、硬件搭建首先，需要将电机与Arduino板上的电机驱动器连接起来，并将电池组的两根电线连接到Arduino的电源管脚上，以为小车提供电力。

接着，需要将红外传感器接到Arduino上，这里需要注意的是，通常情况下，红外传感器会有三根引脚，其中一个是Vcc，一个是GND，还有一个是信号引脚。

Vcc和GND连接到Arduino的对应管脚，而信号引脚则要根据具体情况进行连接。

基于红外反射式传感器TCRT5000的循迹小车设计

Design of tracking car based on infrared reflective sensor TCRT5000
ZHU Chunhua，GU Xueliang
（School of Information Science and Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）
Imaging Method（61741107），National Natural Science Foundation of China for Youth：Research on Rateless Code Cooperative Transmission Method
Based on Dynamic Antenna Selection in Large⁃Scale MIMO System （61601170），Henan Science and Technology Department ：Research on Radio
Abstract：A design scheme of the improved intelligent tracking car is proposed to improve both the stability and forward speed performance index of the tracking car. The infrared reflective sensor TCRT5000 is introduced to detect ground information. The motion speed of the car ′ left and right wheels is controlled by using the MCU internal program to control the double MOS drive and combining with PWM signals output by the MCU，so as to enable the car to run automatically along the guiding track， and greatly improve the stability and speed of the tracking car. The experimental results demonstrated the effectiveness of the proposed scheme.

基于红外线传感器的智能寻迹小车设计

图２硬件总体设计框图
１系统方案设计・
整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图１所示。
３软件设计
’
检测（黑线）卜－ — ．｛软件控制卜．－ ■ 驱动电机－ ■ ．｛控制小车
图１智能小车寻迹系统框图当电路接通电源时，由小车主板的稳压电源电路稳定输出５伏电压为小车下部的光探测电路提供电源使二极管发光，当路面是白色时，二极管发出的光大部分被反射，光敏电阻就接收到比较强的光照射，阻值变小，流过光敏电阻的电流变大。由于电阻的分压作用，使得光敏电阻的输出电压较小，约为１．５ｖ左右。当路面是黑色时，由于黑色对光有吸收作用，使得二极管发出的光大部分被吸收，只有小部分被反射，光敏电阻接收到的光照就比较小，阻值变大，流过光敏电阻的电流变小，光敏电阻的输出电压变大，约为２．５Ｖ左右。共有五个光敏电阻也就是有五个数据输出。这五个信号通过数据线与单片机的ＰＡ１３相连，最左边的电阻连接ＰＡ３的最低位Ｐ１ＡＯ，依次类推，一直连到ＰＡ４口。
摘要：本文介绍了一种基于５ｌ单片机的小车寻迹系统。该系统采用两组高灵敏度的光电对管，对路面黑色轨迹进行检测，并利用单片机产生ＰＷＭ波，控制小车速度。测试结果表明，该系统能够平稳跟踪给定的路径。关键词：智能小车；光电对管；寻迹；脉冲宽度调制

红外自动循迹小车实验报告

摘要本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。

采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位，并能显示小车停止的时间。

本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心，以实验室给定的车架为车体，两直流机为主驱动，附加相应的电源电路下载电路，显示电路构成整体电路。

自动寻迹的功能采用红外对管LTH1550实现，信号经三极管9012放大，经LM339电压比较器比较之后将信号送给单片机，由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的动作。

同时还可以将小车的停留时间通过四位数码管显示。

关键词：STC89C51单片机；红外对管LTH1550；红外传感器；寻迹一、系统设计任务与要求小车从上坡处开始行驶，到达坡顶停留5秒，由数码管显示停留时间，然后继续行驶，到达坡底开始沿黑线行驶，直到终点宽黑线停止。

二、方案分析与论证总体方案设计：根据题目，我们设计了以下方案并进行了综合的比较论证，自动寻迹电动小车系统由小车主体部分、微控制器模块、寻迹传感器模块、电机驱动模块、显示模块、电源模块构成。

2.1 总体方案论证与比较方案一：采用数字电路来组成小车的各部分系统，实现各部分功能。

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，设计困难。

方案二：采用单片机来作为整机的控制单元。

黑线检测采用红外对管对光源信号进行采集，再经过三极管放大，电压比较使输出转化为数字信号送到单片机系统处理。

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。

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。

方案二的基本结构图如下：图１总体系统结构框图２.2 寻迹检测方案的选择方案一：采用CCD传感器。

利用CCD传感器进行自动导航的机器人已得到初步应用。

但CCD传感器价格较高，体积较大，数据处理复杂，不适合本次实验使用。

电动循迹小车实验报告

一、实验目的本次实验旨在设计和实现一款基于电动驱动的循迹小车，通过红外传感器检测地面上的黑线，实现对小车行进路径的自动控制。

通过本次实验，掌握以下技能：1. 红外传感器的原理和应用；2. 单片机的编程和驱动控制；3. 电动小车的组装与调试；4. 掌握电路设计和调试方法。

二、实验原理1. 红外传感器原理：红外传感器通过发射红外线并接收反射回来的红外线来检测物体的存在。

当红外线照射到黑色路线上时，反射回来的红外线强度减弱，传感器检测到变化后，将信号传输给单片机。

2. 单片机控制原理：单片机接收到红外传感器的信号后，根据预设的程序控制小车的前进、后退、转弯等动作。

3. 电机驱动原理：电机驱动电路将单片机的控制信号转换为电机所需的电流，驱动电机旋转，从而实现小车的运动。

三、实验器材1. 电动小车底盘；2. 红外传感器模块；3. 单片机（如Arduino）；4. 电机驱动模块（如L298N）；5. 电池；6. 连接线；7. 电阻、电容等电子元件；8. 黑色纸带。

四、实验步骤1. 组装电路：将红外传感器模块、单片机、电机驱动模块、电池等元件按照电路图连接起来。

2. 编写程序：根据实验要求，编写单片机的控制程序。

程序主要包括以下功能：- 红外传感器数据采集；- 小车运动控制（前进、后退、转弯）；- 电机驱动控制。

3. 调试程序：将编写好的程序烧录到单片机中，连接电池，观察小车是否能够按照预期路径行进。

4. 调整传感器位置：根据红外传感器的实际工作情况，调整传感器位置，确保传感器能够准确检测到地面上的黑线。

5. 调整电机速度：通过调整电机驱动模块的PWM信号，调整电机的转速，使小车运动平稳。

6. 优化程序：根据实验结果，对程序进行优化，提高小车的循迹精度和稳定性。

五、实验结果与分析1. 实验结果：经过调试，小车能够按照地面上的黑线行进，实现自动循迹。

2. 分析：- 红外传感器对光线敏感，容易受到环境光线干扰。

在光线较强或较弱的环境中，需要对传感器进行调整，以确保其正常工作。

基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计

基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计一、本文概述随着科技的飞速发展，智能化、自动化的技术在各个领域得到了广泛的应用。

在智能交通系统中，智能车自动寻迹系统以其高效、准确的特点，受到了广泛的关注。

本文旨在探讨基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统的设计，以期能为智能交通系统的发展提供有益的参考。

本文将详细介绍红外光电传感器的工作原理及其在智能车自动寻迹系统中的应用。

红外光电传感器作为一种非接触式的测量工具，具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点，因此在智能车自动寻迹系统中具有广泛的应用前景。

本文将深入探讨智能车自动寻迹系统的总体设计方案。

包括系统的硬件设计，如红外光电传感器的选型、电路设计、微处理器的选择等，以及软件设计，如路径识别算法、运动控制算法等。

通过对这些关键技术的详细分析，以期能为实际系统的设计提供有益的参考。

本文将通过实例分析，验证所设计的智能车自动寻迹系统的性能。

通过在不同环境下进行实际测试，收集并分析系统的寻迹精度、速度、稳定性等数据，从而评估系统的性能，并提出改进意见。

本文旨在对基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统进行全面、深入的研究，以期能为智能交通系统的发展提供有益的参考。

二、红外光电传感器原理及特性红外光电传感器是一种利用红外线进行非接触式测量的传感器，其基本原理是基于光电效应和红外辐射的特性。

红外光电传感器内部包含一个发射器和一个接收器，发射器发射出特定波长的红外线，当这些红外线遇到物体后，部分会被反射回接收器。

根据物体对红外线的反射程度，接收器可以感知到物体的存在及其与传感器的距离。

红外光电传感器具有多种特性，使其特别适用于智能车自动寻迹系统。

红外光对许多物体的穿透能力较弱，因此传感器能够精确地感知物体表面的细节，这对于智能车寻迹系统中的路径识别非常关键。

红外光电传感器对环境光线的变化不敏感，即使在日光下也能正常工作，这使得系统在各种光线条件下都能保持稳定的性能。

红外反射式传感器在智能循迹小车中的应用

红外反射式传感器在智能循迹小车中的应用在电子设计大赛培训中，我们设计制作了一款智能寻迹小车，基本要求是让小车能沿着既定的路线行驶，比如在地板上随便画一条黑线，小车就能沿黑线行驶。

这里的循迹模块采用的是反射式红外对管ST178H。

ST178H传感器的工作原理与一般的红外传感器一样,一传一感。

ST178H具有一个高发射功率红外发光二极管和一个高灵敏度红外接收管。

当发射管的红外信号经反射被接收管接收后,接收管的电阻会发生变化,在电路上一般以电压的变化形式体现出来,而经过ADC转换或LM393等电路整形后得到处理后的输出结果。

电阻的变化取决于接收管所接收的红外信号强度,常表现在反射面的颜色和反射面接收管的距离两方面.硬件电路原理图如下:通过调节滑动变阻器R4可以调节红外对管的灵敏度，当红外对管检测到白线或黑线却不能送出信号时，可以调节R4来增大其灵敏度。

1、红外对管寻迹：当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，输出端将输出低电平；当小车行驶到黑线时，红外线信号被黑色吸收后，将输出高电平，从而实现了通过红线检测信号的功能。

将检测到的信号送到单片机的I/O 口，当I/O 口检测到的信号为高电平时，表明小车处在黑色的引线上；同理，当I/O 口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。

寻迹模块用了三路采样，中间一个控制轨迹，两侧的用于检测道路的分支、弯道、交叉口等，布置如下：行驶原理：若红外对管2检测到黑线，小车直走；若只有红外管1检测到黑线，小车左拐；若只有红外管3检测到黑线，小车右拐；若三个管都没有检测到黑线，小车保持原来的状态行驶。

当黑线在红外对管下，会给单片机一个高电平。

2、红外对管测速测距：在两个车轮上分别粘贴一小片白纸，在能检测到白纸的位置分别放置一红外对管，车轮在转动时，红外对管检测到白纸输出低电平，单片机计数一次，结合小车轮子的直径和小车行驶的时间就可以计算出小车行驶的速度和路程。

基于红外反射式光电传感器的智能循迹小车

基于红外反射式光电传感器的智能循迹小车闫俊旭1侯超2（1.太原科技大学电子信息工程学院山西太原0300242.太原重型机械厂山西太原030024）摘要:本文介绍了一种智能寻迹小车的设计与实现。

基于红外反射式光电传感器的寻迹原理，采用AT89C52单片机为核心控制器件，通过红外传感器检测路面信息，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制步进电机调节转向和转速。

实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单，能够准确实现小车沿给定的黑线快速、平稳行驶。

关键词：AT89C52、反射式光电对管（RPR220）、步进电机Design of Autonomous Tracing System based on single chip microcomputerYan Junxu1Hou Chao2(1. Institute of Electronic and Information; Taiyuan University of Science andTechnology; Taiyuan 030024; China2.Taiyuan Heavy Mavhinery Group Co.,LTD; Taiyuan 030024; China)Abstract: Based on infrared reflective photoelectric sensor tracing principle, a intelligent tracing car which used AT89C52 microcontroller as the core control device was designed. When infrared sensor detects the information of road, the microcontroller analysis, process, and finally control the stepper motor adjust the steering and speed. Experiments show the intelligent tracing car had the feature of the anti-jamming ability and a simple circuit structure, and can achieve a given car black line along the fast, smooth driving accurately.Keywords: AT89C52, reflective photoelectric tube (RPR220), stepper motor引言：智能汽车作为一种智能化的交通工具，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。

基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计

毕业设计（论文）基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计系别专业班级学号姓名指导教师基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计摘要介绍了一种自动寻迹智能车的设计,研究了采用红外反射式光电传感器作为路径采集模块实现自动寻迹的软硬件设计方法。

系统采用Freescale 16位单片机MC9S12DG128为核心控制器,利用12个红外光电传感器构成的光电传感器阵列采集路面信息,单片机获得传感器采集的路面信息和车速信息,经过分析后控制智能车的舵机转向,同时对直流电机进行调速,从而实现智能车沿给定的黑线快速平稳地行驶。

介绍了光电传感器的寻迹原理,讨论了光电传感器排列方法、布局等对寻迹结果的影响及速度和转向控制的PID算法的研究和参数整定。

关键字：光电传感器，寻迹，路径识别，PWM，PIDDesign of autonomous tracing smart car based on infrared sensorsAuthor:Xue ChangliangTutor:Gu DeyingAbstractA design of autonomous tracing system in intelligent vehicle is introduced. The software and hardware design method which realizes the autonomous tracing using the infrared Reflective photoelectric sensors as the path recognition module is researched. The system employs Freescale HCS series 16 bit single-chip microcomputer MC9SDG128 as its main controller and an array of photoelectric sensors for recognizing the path information. Single-chip Microcomputer energizes the PWM signal to steer and control the speed of the DC electric motor according to the analysis of the path and speed information from sensors. Consequently, this intelligent vehicle can track the black-guide-line automatically and move forward following the line quickly and smoothly. The autonomous tracing principle of photoelectric sensor is presented. The effects of sensor s’ array method, overall arrangement on the autonomous trace are discussed. And the use of PID algorithm in speed and steering control.Key words : photoelectric sensor ,autonomous tracing, path recognition, PWM,PID目录第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 国内外智能车的研究现状 (1)1.3 本文内容及结构安排 (3)第2章红外传感器的寻迹原理及布局对寻迹的影响 (4)2.1红外传感器寻迹原理 (4)2.2传感器布局对路径识别的影响 (6)2.2.1布局相关参数 (6)2.2.2一字型与八字型布局研究 (6)第3章智能车机械结构的调整 (9)3.1 赛车参数 (9)3.2舵机安装方式调整 (10)3.3 前轮定位 (10)3.3.1主销后倾角 (10)3.3.2主销内倾角 (11)3.3.3 前轮外倾角 (12)3.3.4前轮前束 (13)3.4重心位置 (13)3.5 齿轮传动间距调整 (14)3.6后轮差速机构调整 (14)第4章系统硬件设计 (15)4.1 S12控制核心 (16)4.2电源管理模块 (17)4.2.1 单片机稳压电源电路设计 (17)4.2.2 舵机电源模块设计 (19)4.3 电机驱动模块 (20)4.4速度检测模块 (23)4.5 路径识别模块 (25)第5章系统软件设计 (27)5.1 系统的模块化结构 (28)5.1.1 时钟初始化 (28)5.1.2 串口初始化 (28)5.1.3 AD初始化 (29)5.1.4 PWM初始化 (30)5.2 路径信息处理 (32)5.3 数字滤波算法 (33)5.4 小车控制算法 (35)5.4.1 PID算法 (37)5.4.2 舵机控制 (39)5.4.3 电机控制 (39)第6章系统调试 (40)6.1 开发调试工具 (40)6.2 无线调试模块 (42)6.3拨码开关调试 (42)6.4 试验结果分析 (42)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)附录A 硬件原理图 (47)附录B程序源代码 (49)附录C Sorting out PID controller differences (69)第1章绪论1.1 课题的研究背景汽车工业发展已有100多年的历史。

红外循迹小车实验报告

一、实验目的1. 熟悉红外循迹传感器的工作原理和特点；2. 掌握红外循迹小车的搭建方法；3. 理解红外循迹小车的工作原理；4. 通过实验验证红外循迹小车的性能。

二、实验原理红外循迹小车是一种利用红外传感器检测地面颜色变化来实现循迹的小车。

红外循迹传感器主要由红外发射管和红外接收管组成。

当红外发射管发射的红外线照射到地面时，如果地面是黑色，红外线会被吸收，传感器接收到的光强会减弱；如果地面是白色，红外线会被反射，传感器接收到的光强会增强。

通过检测红外接收管接收到的光强变化，可以判断地面颜色，从而实现循迹功能。

三、实验器材1. 红外循迹传感器模块；2. 51单片机；3. 步进电机驱动模块；4. 电池；5. 电机；6. 连接线；7. 平面黑线；8. 平面白线；9. 实验平台。

四、实验步骤1. 搭建红外循迹小车电路：将红外循迹传感器模块、51单片机、步进电机驱动模块、电池、电机等连接起来，确保电路连接正确。

2. 编写程序：编写51单片机程序，实现对红外循迹传感器数据的读取、处理和电机驱动的控制。

3. 调试程序：将编写好的程序烧录到51单片机中，调试程序，确保小车能够按照预期循迹。

4. 实验验证：将小车放置在实验平台上，将地面铺设成黑线和白线交替的模式，观察小车是否能够按照黑线行驶。

五、实验结果与分析1. 实验结果：经过调试，小车能够按照地面上的黑线行驶，实现循迹功能。

2. 实验分析：（1）红外循迹传感器模块在接收到的光强变化时，会产生高低电平信号，通过读取这些信号，可以判断地面颜色；（2）51单片机根据红外循迹传感器模块的信号，计算出小车与黑线的距离，从而控制步进电机驱动模块，使小车按照黑线行驶；（3）在实验过程中，发现红外循迹小车的循迹性能与地面材质、光线等因素有关，需要根据实际情况调整红外循迹传感器模块的安装角度和距离。

六、实验总结通过本次实验，我们了解了红外循迹传感器的工作原理和特点，掌握了红外循迹小车的搭建方法，并验证了红外循迹小车的性能。

基于红外反射式光电传感器的智能循迹小车

基于红外反射式光电传感器的智能循迹小车
本文所述的智能寻迹小车采用红外光电传感器来识别道路中央的黑色引导线，通过单片机来控制步进电机调节转向和转速，从而实现小车快速稳
定的寻迹行驶。

为保证小车在行驶的过程中具有良好的操纵稳定性和平顺性，本文针对道路特点对小车的方向控制和速度控制，以及传感器的安装都提出
了较为理想的解决方案。

1 系统工作原理
1.1 智能小车寻迹原理
在智能车系统中，寻迹电路采用红外光电传感器进行检测并且寻迹运动。

红外发射管发射的红外线具有一定的方向性，当红外线照射到白色地面
时会有较大的反射，如果距离取值合适，红外接收管接收到反射回的红外线
强度就较大;如果红外线照射到黑色标志线，黑色标志线会吸收大部分红外光，红外接收管接收到红外线强度就很弱。

寻迹时，引导线是黑颜色，不宜反光，当红外发射管输出信号照射到黑色引导线上时输出一个非常微弱的低电平，
这个过程是一个负跳变过程，通过对此信号高低电平的检测就可以知道小车
是正在沿着引导线行驶，若不是沿着引导线行驶，单片机根据传感器送回的。

智能小车红外循迹2024

引言：智能小车红外循迹技术是一种基于红外传感器的自动导航技术，它可以使小车能够根据外界环境发出的红外信号进行导航，实现自动巡航。

本文将从红外循迹技术的原理、应用场景、具体实现方法、优缺点以及未来发展等方面详细讨论。

概述：红外循迹技术是智能小车领域中的重要技术之一，通过红外传感器感知地面上的红外信号，从而确定小车的行驶路径。

该技术常用于自动导航和避障等场景中，具有较高的可靠性和稳定性。

下面将详细探讨智能小车红外循迹技术的相关内容。

正文内容：一、红外循迹技术的原理1.红外传感器的工作原理2.红外信号与地面的交互3.红外循迹算法的实现二、红外循迹技术的应用场景1.工业自动化领域中的应用2.家庭服务中的应用3.自动驾驶车辆中的应用三、智能小车红外循迹技术的具体实现方法1.硬件方案1.1红外传感器选择与安装1.2控制模块设计与搭建1.3电源管理与供电设计2.软件方案2.1红外信号的数据处理2.2循迹算法的设计与实现2.3控制系统的编程与调试四、智能小车红外循迹技术的优缺点1.优点1.1精确度高1.2反应速度快1.3成本较低2.缺点2.1受环境因素影响较大2.2对于不同地面的适应性较差2.3容易受到干扰五、智能小车红外循迹技术的未来发展1.红外循迹技术在自动驾驶领域的应用前景2.其他导航技术与红外循迹技术的结合3.红外传感器的性能改进与创新总结：智能小车红外循迹技术是一种基于红外传感器的自动导航技术，其原理是通过感知地面上的红外信号来确定小车的行驶路径。

红外循迹技术广泛应用于工业自动化、家庭服务和自动驾驶车辆等领域。

该技术具有精度高、反应速度快以及成本低的优点，但也存在受环境因素影响较大、对不同地面适应性差以及易受干扰等缺点。

未来，红外循迹技术在自动驾驶领域的应用前景广阔，并且可以通过与其他导航技术的结合以及红外传感器的性能改进与创新来进一步提升其应用效果和可靠性。

基于红外光电传感技术的自动循迹小车小车系统

基于红外光电传感器的自动循迹小车系统摘要：本方案是一种基于红外光电传感技术的自动循迹小车系统的设计，包括小车系统构成、光电传感器原理及系统软硬件设计方法。

小车以红外光电传感器为检测模块，单片机STC12C5A60S2 为控制核心, 产生PWM波，控制小车速度。

利用红外光电传感器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,及时控制舵机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。

关键词：红外光电传感器STC12C5A60S2 自动循迹小车Abstract : This is a design of a smart auto-tracking vehicle which based on infrared photoelectric sensor technology. The construction of the car ,the principle of photoelectric sensor and methods of hardware and software design are included. The car use infrared photoelectric sensor as detecting module and STC12C5A60S2 as heart of control in this system. Then using PWM waves produced by MCU to control the car speed.By using infraraed sensor to detect the information of black track,the smart vehicle acquires the information and sends them to the Servo. Then the Servo analyzes the signals and controls the movements of the motors,which make the smart vehicle move along the given black line antomaticly.Keywords:Infrared photoelectric sensor STC12C5A60S2 auto-tracking vehicle目录1.背景及思路 (2)1.1背景 (2)1.2 整体方案 (2)2.红外光电传感器 (3)2.1红外光电传感器原理 (3)2.2红外光电传感器在本方案中的应用 (4)3.硬件设计 (4)3.1主控电路模块 (5)3.2红外检测模块 (6)3.2.1红外检测模块电路图 (7)3.2.2红外检测模块的安装 (7)3.3舵机 (8)3.4电源模块 (9)3.5整体电路图 (10)4.软件设计 (10)4.1 PWM控制 (10)4.2主程序流程图 (11)4.3小车循迹流程图 (12)5.总结与展望 (14)6．参考文献 (15)1.背景及思路1.1背景自动循迹小车可以实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线等功能。

基于红外传感器的自主循迹小车控制算法设计与实现

故里 , 寒山寺 , 尾头诸 , 淹城寺 , 夫子庙 , 中山陵
金山
精王故里 , 终
止点 )并返回起止区, 所用时间总计 3 分22秒;第二次采用本文提出的算法进
(2 )对于迷宫式赛道未知的情形, 本算法呈现出很强的适应性对于碰
到特殊的路口, 可以通过调整红外传感器的布局, 或者根据实际情形重新调整探索学习准则即可
. 留皿 j :皿 1 1于.砚二Y 皿脚
机器人技术
基于红外传感器的
自主循迹小车控制算法设计与实现 *
南京信息职业技术学院机电学院单以才陈丹
南京航天航空大学机电学院李奇林秦剑华
摘要: 针对自主循迹小车单纯采用传统的左手法则笠右手法则控制策
略存在的不足 , 通过对在线迷宫的循迹技术与路口识别深入分析, 本文结合大赛规则提出了一种新颖的智能控制算法, 探索学习一记忆导向通过对一台基
想, 首次游览时, 小车采用左手法则
的控制策略从起始点至终点, 途中对景点的路线进行了记忆储存, 即将每个赛
道口的转弯状态及其路口类型均保存
多机器人大赛中重点项目, 备受各类院
校与机器人开发公司的高度重视
能控制算法, 即探索学习一记忆导向
通过对一台基于红外传感器导航
W D T R S T 寄存器中依次写入o l E H 和
段, 如果传感器的状态能稳定地保持一
段时间, 则表示确实遇到了路口, 而不是干扰信号经过上述措施, 可极大提高循迹小车的抗干扰能力
算法应用
运用上述的探索学习一记忆导
向控制算法, 对笔者自行设计的基于

基于红外传感器的智能循迹小车设计

基于红外传感器的智能循迹小车设计首先设计基于ARM Cortex-M3内核的智能小车控制系统，利用模块化的理念设计了无线通信、红外传感器、避障模块、电机驱动、电机测速、电源管理等硬件模块，采用NRF24L01设计了智能小车的无线通讯系统，利用红外传感器沿白线寻迹，采用光电编码器实现小车的测速功能，设计了小车行车程序，实现小车按控制者要求完成特定路线，并通过软件速度调节实现小车启停、匀速和加减速控制。

标签：NRF24L01无线传输；智能小车；红外传感器寻迹引言在当代智能化的潮流下，通过智能化能从很大程度上减轻人工的工作负担，是今后的发展方向。

本设计的智能寻迹小车，可以按照预设的模式在一个预先安置轨迹的环境里，根据指令在不同的预设节点间自行运作，并具避障能力。

采用STM32F103VBT6芯片作为小车的检测控制核心；采用以LM339电压比较器为核心的红外传感器模块进行循迹，并采用hc-sr04超声波模块检测障碍物，使微处理器按照预设的模式控制小车进行寻迹和避障。

1 控制系统结构和无线通信网络设计基于ARM Cortex-M3 内核的STM32F103VBT6微处理器芯片和nRF24L01的智能小车涉及到传感器应用、无线传输等。

智能小车上电后，可由上位机确定小车的工作方式（待机，循迹或避障等）；循迹，避障模块是根据相应传感器所检测数据来执行相应动作。

为了获取对小车方位的精准定位，这里选择建设坐标的方式并根据运行情况更新坐标。

（1）要实现自动寻迹，智能小车的传感器系统必须通过各类传感器，获取小车的状态、场地环境特征两种信号。

（2）预行轨道设计.本设计的预设主行驶轨迹分为横向（Y轴）与纵向（X 轴）。

节点标志为与主行驶轨迹垂直，且于主行驶轨迹等宽的一条线段与主行驶轨迹的交点。

即主行驶轨迹X轴与Y轴的交点也视为一个节点。

2 控制系统硬件和软件设计智能小车的硬件采用模块化设计理念，智能小车的硬件设计如图2所示，主要包括以下几个方面。

基于红外反射式传感器的循迹车系统设计

（ｉｎｃｔｎｌｌｇｆＬａｏｒａｄＳｃａｅｕｉｙＢｅｉｇＶｏａｉａＣｏｌｅｏｂｕｎｏｉｌＳｃｒｔ，Ｂｅｊｇ１０２ｊｏｅｉｎ００９，Ｃｈｎ）ｉｉａ
Ａｂｓｒｃ：ＡｎａｏｔａｋｋｅｐｎｇｃｒｓｔｍｓｄｅｉｄｂａｅｅｌｃｉｎｆａｅｅｓｒＴｈｅｉｒｒｄｔａｋｋｅｎｃｒｕｔｍｏｏｔａｔｕｔｒｃｅｉａｙｓｅｉｓｇｎｅｓｄｏｎｒｆｅｔｏｎｉｒｒｄｓｎｏ．ｎｆａｅｒｃｅｐｉｇｉｃｉ，ｔｒ
ｄｉｅｉｃｉａｄｔｍｐｒｔｒａｕｅｎｄｌｒｅｉｎｄｒｖｒｃｒｕｔｎｅｅａｕｅｍｅｓｒｍｅｔｍｏｕｅａｅｄｓｇｅ．Ｔｈｌｏｉｈｆｒｃｅｐｎｄｌａｄｏｊｃｅｏｎｔｎａｅｇｖｅａｇｒｔｍｓｏａｋｋｅｉｇｍｏｕｅｎｂｅｔｒｃｇｉｉｒｉ— ｔｏ
光耦ＲＲ２Ｐ２０引起、ｏ电压的变化，白色物体时Ｖ端，端遇ｎ
已经成为柔性生产线、性装配线、储物流自动化系统柔仓
的重要设备。对于线路既定的ＡＧＶ系统来讲，ＣＤ传与Ｃ感器相比，用红外反射式传感器循迹在价格、据处理采数方面有较大优势。本文采用红外反射式传感器作为循迹装置（单化的ＡＧＶ）成小车的循迹，在此基础上实简完并现目标物的识别、息获取和上传的功能。信

基于红外反射循迹小车的传感器布局研究

《工业控制计算机》2009年22卷第8期1循迹小车红外反射循迹原理基于红外反射式循迹原理：红外反射式传感器由两部分组成，一部分为红外发射部分，另一部分为红外接收部分。

有效距离通常控制在3cm以内。

通过地面白黑对红外线的反射效果不同而检测地面状况输出变化电平，当检测到地面黑线时红外线被吸收，输出高电平。

为了便于单片机处理，可在后续加入一电压比较器，同时可以通过调整R2与R3来调整红外对管的检测灵敏度。

原理图如图1。

图1采用ST168发射级电阻根据具体管子不同而略有差异，考虑到安装位置为小车前端距地面1～2cm处，综合灵敏度等方面，选取电阻在500Ω～1kΩ之间。

比较电路采用LM311，分压电阻采用两个1k欧电路提供比较电平。

上拉电阻采用几百欧即可。

考虑输出电平直接接而单片机IO口最高电平为5V，故采用5V电源供电。

2传感器分布方案传感器通过信号采集，向MCU提供信息，所以合理的传感器布局能使在相同传感器下，获取的信息量最大。

尤其在快速行进的小车中，通常传感器布局需要考虑信息检测的准确度和信息检测的前瞻性。

目前许多小车控制传感器的布局采用等间隔的一字排布，非常不科学，传感器的科学布局一般有以下几种：方案一：一字型布局一字型布局即所有传感器在同一直线上。

一字型布局又分为均匀排布型与非均匀排布型。

均匀排布型不利于对弯道信号采集的准确性。

考虑到弧度信息采集的连贯性，非均匀排布择采用等角原则，即在直线垂直上方处某点等角的引射线与直线的交点即传感器的分布点，此种方法检测连贯简单，程序控制算法简单，使小车控制稳定。

如图2为非均匀对称分布，按等角原则的分布图。

方案二：M型布局M型布局即传感器的布局成M型，M型更适合在快速弯道时对弯道的检测。

由于传感器不在同一直线上，故转弯的时候边侧后部的传感器有较大的采样空间，内部前端的传感器则对信号采集有更好的前瞻性，M型中间底部的传感器择更好的确定小车的位置。

整个布局有利于在弯道处提高小车速度。