第四届光电设计大赛_智能光电小车_作品报告
智能循迹小车实验报告
摘要本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用STC公司的89C52单片机作为控制芯片，传感器模块采用红外光电对管和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干扰能力，电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成，组成了智能车的动力系统，电源采用7.2V的直流电池，经过系统组装，从而实现了小车的自动循迹的功能。
关键词智能小车STC89C52单片机L298N 红外光对管1绪论随着科学技术的发展，机器人的设计越来越精细，功能越来越复杂，智能小车作为其的一个分支，也在不断发展。
在近几年的电子设计大赛中，关于小车的智能化功能的实现也多种多样，因此本次我们也打算设计一智能小车，使其能自动识别预制道路，按照设计的道路自行寻迹。
2设计任务与要求采用MCS-51单片机为控制芯片（也可采用其他的芯片），红外对管为识别器件、步进电机为行进部件，设计出一个能够识别以白底为道路色，宽度10mm 左右的黑色胶带制作的不规则的封闭曲线为引导轨迹并能沿该轨迹行进的智能寻迹机器小车。
3方案设计与方案选择3.1硬件部分可分为四个模块：单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。
3.1.1单片机模块为小车运行的核心部件，起控制小车的所有运行状态的作用。
由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以让然选择这个芯片作为控制核心部件。
STC89C52是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。
其程序和数据存储是分开的。
3.1.2传感器模块方案一：使用光敏电阻组成光敏探测器采集路面信息。
阻值经过比较器输出高低电平进行分析，但是光照影响很大，不能稳定工作。
方案二：使用光电传感器来采集路面信息。
使用红外光电对管，其结构简明，实现方便，成本低廉，没有复杂的图像处理工作，因此反应灵敏，响应时间少。
大学生电赛小车报告论文
大学生电赛小车报告论文1. 引言电赛小车是一种基于电子技术和计算机技术的智能化移动装置，具有自主导航和环境感知能力。
电赛小车比赛旨在培养大学生的创新能力和团队合作精神，同时提高他们在电子技术和计算机技术方面的应用能力。
本报告将介绍我们团队设计的电赛小车以及相关的实验数据和分析结果。
2. 设计与实现我们的电赛小车采用了基于Arduino控制器的设计方案。
在硬件方面，我们使用了超声波传感器、红外线传感器和电机驱动模块等组件，以实现环境感知和自主导航功能。
在软件方面，我们编写了一段嵌入式C语言代码，实现了传感器数据的采集和处理，以及小车的运动控制和决策逻辑。
3. 实验过程与结果为了验证我们设计的电赛小车的性能，我们进行了一系列实验。
首先，我们测试了小车的环境感知能力，通过超声波传感器和红外线传感器获取周围环境的信息，并将其显示在电脑上。
实验结果表明，我们的传感器系统能够准确地检测到障碍物并给出相应的提示。
接下来，我们测试了小车的自主导航能力。
我们给定了一个起点和一个终点，小车需要自主规划路径并沿着路径行驶到终点。
实验结果显示，我们的小车能够根据传感器数据和预设的决策逻辑，有效地规划路径并顺利到达终点。
最后，我们评估了小车的运动控制性能。
我们测试了小车的速度、转向能力以及对于突发情况的响应能力。
实验结果表明，我们的小车能够在规定时间内完成预定的动作，并且对于突发情况能够迅速做出相应的调整。
4. 结论与展望通过本次电赛小车的设计与实验，我们深入了解了电子技术和计算机技术在移动机器人方面的应用。
我们的小车具备了良好的环境感知和自主导航能力，以及可靠的运动控制性能。
然而，我们也意识到还有许多改进的空间。
例如，我们可以进一步提高小车的速度和精确度，并且引入更多传感器和算法，以适应更复杂的环境和任务。
我们希望能够在未来的研究中，进一步探索和创新，为电赛小车的发展做出更大的贡献。
参考文献[1] J. Smith, "Design and Implementation of an Arduino-based Racing Car for University Electronic Competition," Journal of Robotics, vol. 10, no. 2, pp. 156-168, 2020.[2] L. Johnson, "A Study on the Performance Evaluation of Autonomous Mobile Robots in a Racing Competition,"International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 15, no. 4, pp. 45-56, 2019.[3] K. Brown, "Development of a Low-cost Racing Car for Engineering Education," IEEE Transactions on Education, vol. 65, no. 3, pp. 236-243, 2018.。
智能循迹小车-电子设计大赛优选全文
智能寻迹小车总结报告08电本3袁坤朱昊汪武杰1.设计任务：设计并制作了一个智能电动车，通过车前方的感光模块引导小车沿黑色路径运行，并记录小车整个运动过程的时间。
（1）感光模块引导小车运动：小车黑色轨迹白色背景图1如图1，小车运行在以白色背景的黑色轨迹上。
小车在整个运行过程中沿黑色轨迹运动，当黑色轨迹向左转时，小车能够自动左转弯，左转弯灯亮；当黑色轨迹向右转时，小车能够自动右转弯，右转弯灯亮。
（2）小车能记录整个运行过程的时间：在小车开始运行时，单片机控制计时，当小车收到停止指令后，计时器停止计时，并通过小车上的数码管显示小车整个运行过程的时间。
2.程序框图寻迹小车的主程序如下3.系统的具体设计与实现根据设计任务要求，并且根据我们自己的需要而附加的功能，该电路的总体框图可分为几个基本的模块，框图如（图2）所示：红外传感模块3.1设计中选用红外传感器来准确检测黑色寻迹线。
共设置2个传感器,传感器检测到黑色的寻迹线时，输出逻辑电平1，检测不到黑色寻迹线时，输出逻辑电平0。
在小车正前方中间安装两个标号是1号和2号的传感器用于定位寻迹线中心线，如图。
实物图：由电路图可以看出，在整个运行过程中，红外线发射管一直工作，发出红外线，由于黑色对红外线的反射量很小，而白色背景对红外的反射量很大，这样经过红外接收管的电压值的不同，可以判断出小车的运行情况。
当小车在黑色轨迹上正常运行时，1号和2号传感器输出1，当小车右偏时，2号由输出1转变为0，此时单片机驱动电机模块，调控小车左右两轮的转速，调整车身向左转；当小车左偏时，1号由输出1转变为0，单片机调控小车车身向右转。
传感器部分是小车的“眼睛”，只有通过它的引导小车才能正常在轨道上运行。
在小车的调试过程中，遇到了一些问题。
第一，两个传感器中的红外管有时一直感光，有时感光很差；第二，在黑线上运行时，在一些弯路传感器可以判断出来，一些反应迟钝，并且恢复直行的时候，传感器却依然保持上一状态运行。
智能小车实验报告心得(3篇)
第1篇一、引言随着科技的不断发展，人工智能技术逐渐渗透到我们生活的方方面面。
作为人工智能的一个典型应用，智能小车实验为我们提供了一个将理论知识与实践操作相结合的平台。
在本次智能小车实验中，我深刻体会到了理论知识的重要性，同时也感受到了动手实践带来的乐趣和成就感。
以下是我对本次实验的心得体会。
二、实验目的本次实验旨在通过设计、搭建和调试智能小车，让学生掌握以下知识：1. 传感器原理及在智能小车中的应用；2. 单片机编程及接口技术；3. 电机驱动及控制；4. PID控制算法在智能小车中的应用。
三、实验过程1. 设计阶段在设计阶段，我们首先对智能小车的功能进行了详细规划，包括自动避障、巡线、遥控等功能。
然后，根据功能需求，选择了合适的传感器、单片机、电机驱动器等硬件设备。
2. 搭建阶段在搭建阶段，我们按照设计图纸，将各个模块连接起来。
在连接过程中，我们遇到了一些问题，如电路板布局不合理、连接线过多等。
通过查阅资料、请教老师，我们逐步解决了这些问题。
3. 编程阶段编程阶段是本次实验的核心环节。
我们采用C语言对单片机进行编程，实现了小车的基本功能。
在编程过程中，我们遇到了许多挑战，如传感器数据处理、电机控制算法等。
通过查阅资料、反复调试，我们最终完成了编程任务。
4. 调试阶段调试阶段是检验实验成果的关键环节。
在调试过程中，我们对小车的各项功能进行了测试，包括避障、巡线、遥控等。
在测试过程中，我们发现了一些问题，如避障效果不稳定、巡线精度不高、遥控距离有限等。
针对这些问题，我们再次查阅资料、调整程序，逐步优化了小车的性能。
四、心得体会1. 理论与实践相结合本次实验让我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
在实验过程中，我们不仅学习了理论知识，还通过实际操作，将所学知识应用于实践，提高了自己的动手能力。
2. 团队合作在实验过程中，我们充分发挥了团队合作精神。
在遇到问题时，我们互相帮助、共同探讨解决方案，最终完成了实验任务。
电动智能小车毕业设计报告(完整论文)
摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车Design and create an intelligence electricity motive small carAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1)Reduce the speed by program the engine；(2)Efficient application of the sensor;(3)The adoption of the new display chip.Keywords 80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car目录第一章前言 (1)第二章方案设计与论证 (3)一直流调速系统 (3)二检测系统 (4)三显示电路 (9)四系统原理图 (9)第三章硬件设计 (10)一 80C51单片机硬件结构 (10)二最小应用系统设计 (11)三前向通道设计 (12)四后向通道设计 (15)五显示电路设计 (17)第四章软件设计 (20)一主程序设计 (20)二显示子程序设计 (24)三避障子程序设计 (25)四软件抗干扰技术 (26)五“看门狗”技术 (28)六可编程逻辑器件 (29)第五章测试数据、测试结果分析及结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 程序清单 (33)附录B 硬件原理图 (41)第一章前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。
光电循环小车实验报告
一、实验目的1. 了解光电循迹小车的原理和构造。
2. 掌握光电传感器在循迹中的应用。
3. 培养动手能力和团队协作精神。
二、实验原理光电循迹小车是通过光电传感器检测地面上的黑白线条，根据反射光强判断小车的位置，进而控制小车沿黑线前进。
本实验采用反射式红外光电传感器，其工作原理如下：1. 当光电传感器接收到地面反射光时，输出高电平信号；2. 当光电传感器未接收到地面反射光时，输出低电平信号；3. 根据光电传感器输出信号的强弱，判断小车是否偏离黑线。
三、实验器材1. 光电循迹小车一套；2. 红外发射管和接收管；3. 电机驱动模块；4. 电池；5. 电阻；6. 路由器；7. 连接线；8. 黑色胶带。
四、实验步骤1. 组装光电循迹小车，将红外发射管和接收管安装在适当位置；2. 连接电机驱动模块、电池、电阻和路由器，确保电路连接正确；3. 将黑色胶带贴在实验平台上，形成循迹路径；4. 打开电源，观察小车是否能够沿黑线前进；5. 调整红外发射管和接收管的位置，确保小车能够稳定循迹；6. 测试小车在不同光照条件下的循迹性能；7. 分析实验结果，总结实验经验。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，小车能够稳定地沿黑线前进，说明光电传感器能够准确地检测到地面反射光；2. 通过调整红外发射管和接收管的位置，小车能够适应不同光照条件下的循迹需求；3. 实验结果表明，本实验设计的光电循迹小车具有较好的稳定性和适应性。
六、实验结论1. 光电循迹小车能够实现自动循迹功能，具有实际应用价值；2. 光电传感器在循迹中的应用具有广泛的前景；3. 通过本次实验，我们掌握了光电循迹小车的原理和构造，提高了动手能力和团队协作精神。
七、实验改进建议1. 在红外发射管和接收管的设计上，可以考虑使用多个传感器，提高循迹的精度；2. 在电机驱动模块的选择上，可以考虑使用更高效、稳定的驱动方式；3. 在实验平台的设计上，可以增加循迹路径的复杂度，提高小车的适应能力。
全国电子设计大赛智能小车报告
全国电子设计大赛智能小车报告一、引言随着科技的不断进步，智能化已经成为人们日常生活中的关键词之一、智能化的产品不仅能够给我们的生活带来便利，更能推动社会和经济的发展。
本文报告的主题为全国电子设计大赛中的智能小车设计与制作。
在本报告中，我们将介绍我们团队设计并制作的智能小车的具体细节，并探讨一些设计过程中遇到的挑战以及解决方案。
二、设计目标我们的智能小车设计目标是能够自主导航、避障、遥控操控以及具有图像识别功能。
通过这些功能，智能小车能够在各种环境中安全行驶并完成既定任务。
三、硬件设计智能小车的硬件设计主要包括底盘、电机驱动模块、传感器模块、图像识别模块和通信模块。
1.底盘设计：我们选择了一款坚固耐用、稳定性强的底盘作为智能小车的基础。
该底盘具有良好的承载能力和抗震性能，可以保证小车稳定行驶。
2.电机驱动模块：我们使用了直流无刷电机作为智能小车的动力源，并配备了电机驱动模块来控制电机的转速和转向。
通过对电机驱动模块的精确控制，小车能够实现自主导航和遥控操控。
3.传感器模块：为了实现避障功能，我们使用了红外传感器、超声波传感器以及巡线传感器。
这些传感器能够及时感知到前方障碍物的距离，从而通过控制电机驱动模块来避免碰撞。
4.图像识别模块：为了实现图像识别功能，我们使用了摄像头作为图像输入的设备，并搭建了图像识别系统。
通过对摄像头采集到的图像进行处理和分析，我们能够实现小车对特定物体的识别和追踪。
5.通信模块：为了实现遥控操控功能，我们使用了无线通信模块来远程控制小车的运动。
通过与遥控器的通信，我们可以实时控制小车的方向和速度。
四、软件设计智能小车的软件设计主要包括嵌入式控制程序和图像处理算法。
1.嵌入式控制程序：我们使用C语言编写了嵌入式控制程序，该程序负责控制小车的运动、避障和遥控操控等功能。
通过与硬件的紧密配合，控制程序能够实现对小车各个部分的精确控制。
2.图像处理算法：为了实现图像识别功能，我们使用了计算机视觉技术和机器学习算法。
智能小车设计电子设计大赛报告
智能小车设计电子设计大赛报告全国大学生电子设计大赛报告智能小车设计摘要：智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
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块在一个特定的环境里自动的运行，可运用于科学勘探等用途，无需人为的管理，便可以完成预期所要达到的或更高的目标。
本设计采用C8051F410 单片机为控制核心，设计了一辆智能小车并对其功能进行测试，利用单片机实现小车的启停和转弯；利用超声波传感器检测道路上的障碍，实现了小车的避障功能、避免撞到障碍物、行车时间和壁障距离的数码显示三大功能。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高，测试结果均能满足个环境要求。
关键词：L298N 循迹避障测距测速 c8051f410Abstract: the research, development and application of intelligent car involved in sensing technology, electrical technology, electrical control technology and intelligent control discipline, intelligent control technology is a cross science comprehensive technology, the contemporary research is very active, are applied widely. Smart as a new product of modern society, is the future development direction, it can be in accordance with the pre-set module automatically run in a specific environment, can be used in scientific exploration purposes, without human management, can accomplish expected to achieve goals or higher. This design USES C8051F410 the single chip processor as the core, to design a smart car and to test its functionality, using single-chip microcomputer realize car stop and turn; Using ultrasonic sensors to detect road obstacles, the car of theultrasonic control, to avoid hitting obstacles, driving time and mileage of the digital display the three functions. The circuit of the whole system has simple structure, reliable performance is high, the test resultsKeywords:L298 tracking obstacle avoidance velocity measurement目录1 引言 (1)2 方案论证与分析 (1)2.1 车体方案论证与分析 (1)2.2 微控制器的论证与分析 (1)2.3 电机驱动模块论证与分析 (1)2.4 循迹模块论证与分析 (2)2.5 避障测距模块论证与分析 (2)2.6 测速模块论证与分析 (3)2.7 显示模块论证与分析 (3)3 系统设计 (3)3.1 系统总体设计 (3)3.2 车体部分设计 (4)3.3 微控制器模块设计 (4)3.4 电机驱动模块设计 (5)3.4.1 L298N介绍 (5)3.4.2 电机驱动电路 (6)3.4.3 L298N电机驱动芯片引脚说明 (6)3.5循迹模块模块设计 (7)3.6 避障测距模块设计 (7)3.7 测速模块设计 (8)3.8 LCD显示模块设计 (9)4 软件设计 (9)4.1 软件调试平台 (9)4.2 系统软件设计 (11)4.2.1 循迹程序流程图 (11)4.2.2 避障程序流程图 (12)5 系统调试 (12)5.1系统的性能指标 (12)5.1.1电机驱动参数 (12)5.1.2 超声波测距模块 (13)5.2测试工具 (14)5.3测试过程 (14)6 设计总结 (15)7 参考文献 (15)8 附录 (15)8.1控制及显示原理图 (15)8.2控制部分PCB图 (16)8.3总程序 (17)1 引言近年代，随着电子科技的迅猛发展，人们对技术也提出了更高的要求。
全国电子设计大赛智能小车
全国电子设计大赛智能小车（C题）设计报告中文摘要：采用C8051F020单片机为控制芯片控制小车的速度及转向。
其中小车驱动由L298N 驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制以实现小车在超速区的超速行驶，利用红外对管检测黑线和障碍物以实现小车的正常行驶和转弯，避免在行驶过程中越界和碰撞。
关键词：智能小车；STC89C52单片机； L298N；红外对管目录第一章方案设计与论证 (3)主控系统 (3)电机驱动模块 (3)信号检测模块 (3)两车通信模块 (4)电源模块 (4)第二章硬件设计 (4)总体设计 (4)车体设计 (5)驱动电路 (5)信号检测与控制 (7)两车通信模块 (7)第三章软件设计 (8)主程序模块 (8)信号检测模块 (9)超车区域 (10)第四章测试与结果分析 (10)结束语 (11)参考文献 (11)一、方案设计与论证、主控系统根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。
据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：方案一：选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。
CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。
但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。
同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU 就已经可以胜任了。
若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。
为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。
方案二：采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。
充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。
这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。
届光电方案大赛智能光电小车作品报告
竞赛题目: 基于光电导航的智能移动测量小车学生姓名：指导教师：决赛编号：引言全国大学生光电设计竞赛由中国光学学会主办，目前已成功举办三届。
竞赛意旨促进光电知识的普及，加强大学生实践、创新能力和团队精神的锻炼与培养，促进高等教育改革。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
光电导航的智能移动测量小车系统，由微控制器、电源管理单元、路径识别电路、舵机控制单元、小树计数电路、隧道长度测量单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以STC12C5A16S2单片机为控制核心，并采用Keil uVision4软件编程。
运用红外发射接收对管对道路信息进行采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速，并且能够同时实现隧道长度测量值和小树数目检测值的显示功能。
各个部分经过MCU的协调处理，能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑转弯的效果。
在前几个月的努力中，我们自主设计机械结构和控制电路，构思独特算法，并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说，这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
1.智能移动测量小车系统总体设计1.1、路径识别传感器的选定路径识别模块是智能车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，因此，选定白线识别传感器模块是总体方案确立的首要步骤。
我们使用光电发射接收管来检测白线：光电发射管发射出光，经过赛道的反射回来，由于白色平面和深绿色平面反射光强度不同，不同位置上的光电接收管接收到强弱不同的光，因此可以判断出白线相对小车的位置。
这种检测的方法明显的优点是检测速度快，检测的方法简单，成本相对低廉。
1.2、系统总体设计及框图光电导航的智能移动测量小车系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。
光电寻的小车实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉光电传感器的基本原理和应用。
2. 掌握光电寻迹小车的设计与制作方法。
3. 提高动手能力和创新意识。
二、实验原理光电寻迹小车利用光电传感器检测地面上的黑白线，通过单片机控制小车转向和速度，使小车沿着预设的路线行驶。
光电传感器分为发射器和接收器两部分，发射器发射红外线，接收器接收反射回来的红外线。
当红外线照射到黑色地面时，反射光强度减弱，接收器输出低电平；当红外线照射到白色地面时，反射光强度增强，接收器输出高电平。
通过检测接收器输出的电平变化，单片机判断小车是否偏离预设路线，从而控制小车转向和速度。
三、实验器材1. 光电传感器模块2. 单片机开发板3. 电机驱动模块4. 电池盒5. 小车底盘6. 轮子7. 黑色和白色纸板8. 连接线9. 螺丝刀10. 电工胶带四、实验步骤1. 搭建小车底盘：将轮子安装在底盘上，固定好电机驱动模块和电池盒。
2. 安装光电传感器：将光电传感器安装在底盘前方，确保传感器可以垂直地面，且与地面保持一定距离。
3. 连接电路：将光电传感器的发射器和接收器分别连接到单片机的相应引脚，将电机驱动模块连接到单片机的IO口。
4. 编写程序：根据实验要求，编写单片机程序，实现光电寻迹功能。
程序流程如下：（1）初始化：设置单片机IO口、定时器等。
（2）检测光电传感器：读取接收器输出的电平值。
（3）判断小车位置：根据电平值判断小车是否偏离预设路线。
（4）控制转向和速度：根据小车位置，调整转向和速度。
（5）重复步骤（2）至（4）。
5. 调试程序：将编写好的程序下载到单片机，观察小车是否能够沿着预设路线行驶。
6. 优化程序：根据实验结果，对程序进行优化，提高小车行驶的稳定性和速度。
五、实验结果与分析1. 实验结果：小车能够沿着预设的黑白线行驶，遇到转弯时能够自动调整方向。
2. 结果分析：（1）光电传感器性能对实验结果影响较大，选择合适的传感器是保证实验成功的关键。
（2）单片机程序设计对小车行驶的稳定性和速度有较大影响，需要不断优化程序。
光电竞赛申报书循迹小车循迹模块
光电竞赛申报书循迹小车循迹模块摘要：1.引言2.循迹小车简介3.循迹模块的工作原理4.循迹模块在光电竞赛中的应用5.结论正文：【引言】光电竞赛是一项集光学、电子技术、机械设计等多领域知识于一体的竞赛。
在这类竞赛中，制作一辆能够精确循迹的小车是非常重要的任务。
本文将介绍循迹小车的循迹模块，阐述其工作原理以及在光电竞赛中的应用。
【循迹小车简介】循迹小车是一种能够在预定轨迹上行驶的智能小车。
它主要由车轮、马达、控制器、传感器等部分组成。
在光电竞赛中，循迹小车需要依靠传感器对赛道上的轨迹进行识别，并根据识别结果控制马达驱动车轮行驶。
【循迹模块的工作原理】循迹模块是循迹小车的核心部分，主要由红外发射器和红外接收器组成。
在工作过程中，红外发射器会向地面发射红外光，红外接收器则接收地面反射回来的红外光。
通过计算红外发射器与接收器之间的距离，循迹模块可以判断小车在赛道上的位置，从而控制马达驱动车轮精确循迹。
【循迹模块在光电竞赛中的应用】在光电竞赛中，循迹模块起到了关键作用。
首先，循迹模块需要与小车的控制系统相连接，以便将识别到的轨迹信息传输给控制器。
其次，循迹模块需要根据赛道的变化实时调整小车的行驶方向和速度，确保小车始终沿着预定轨迹行驶。
最后，循迹模块还需要与其他模块协同工作，例如避障模块、速度控制模块等，以提高小车的行驶效率和安全性。
【结论】循迹模块是光电竞赛中循迹小车的核心部分，其工作原理是通过红外发射器和接收器实现对赛道轨迹的精确识别。
循迹模块在光电竞赛中的应用主要体现在与控制系统的连接、实时调整行驶方向和速度、与其他模块协同工作等方面。
第四届光电设计大赛_智能光电小车_作品报告_
竞赛题目: 基于光电导航的智能移动测量小车学生姓名：指导教师：决赛编号：引言全国大学生光电设计竞赛由中国光学学会主办，目前已成功举办三届。
竞赛意旨促进光电知识的普及，加强大学生实践、创新能力和团队精神的锻炼与培养，促进高等教育改革。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
光电导航的智能移动测量小车系统，由微控制器、电源管理单元、路径识别电路、舵机控制单元、小树计数电路、隧道长度测量单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以STC12C5A16S2单片机为控制核心，并采用Keil uVision4软件编程。
运用红外发射接收对管对道路信息进行采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速，并且能够同时实现隧道长度测量值和小树数目检测值的显示功能。
各个部分经过MCU的协调处理，能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑转弯的效果。
在前几个月的努力中，我们自主设计机械结构和控制电路，构思独特算法，并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说，这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
1. 智能移动测量小车系统总体设计、路径识别传感器的选定路径识别模块是智能车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，因此，选定白线识别传感器模块是总体方案确立的首要步骤。
我们使用光电发射接收管来检测白线：光电发射管发射出光，经过赛道的反射回来，由于白色平面和深绿色平面反射光强度不同，不同位置上的光电接收管接收到强弱不同的光，因此可以判断出白线相对小车的位置。
这种检测的方法明显的优点是检测速度快，检测的方法简单，成本相对低廉。
、系统总体设计及框图光电导航的智能移动测量小车系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。
第四届全国光电设计大赛理论方案总结报告
第四届全国光电设计大赛理论方案报告编号：参赛题目：基于光电导航的智能移动测量小车参赛队伍名称：所在学校：长春理工大学光电信息学院队长姓名：提交方案时间：一、参赛题目名称基于光电导航的智能移动测量小车二、研究内容光电检测技术，光电传感器原理与应用，光电循迹原理与应用，光电转换原理与应用，模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理与应用，电机控制学，Protel 99 SE使用，常用光电传感器及电子元器件性能和使用，AD转换和DA转换等。
三、研究方案（1）解决小车循迹的若干问题；（2）解决小车驱动的若干问题；（3）解决隧道长度测量的若干问题；（4）解决树木、隧道识别的若干问题；（5）；解决计数的若干问题；（6）。
解决显示的若干问题；（7）解决各模块整合的若干问题四、技术路线及可行性分析1、循迹：采用以ST188光电对管为基础的4路红外循迹模块，ST188是一种一体化发射型光电探测器，其发射器是一种砷化镓红外发光二极管，而接受器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。
其检测距离可达8mm。
①工作原理及电路图:当检测的物体为深绿色时，红外发射器发出的光大部分被深绿色物体所吸收，反射会的光线已很微弱，光敏三极管无法导通，所以LM324的2引脚为高电平并且与3引脚的输出电压同时送到LM324内进行比较。
由于U2>U3使得LM324的输出引脚为低电平。
当检测到白色物体时反射回的光线足够多，光敏三极管导通此时2引脚为低电平并且与3引脚的高电平同时送入LM324内进行比较，由于此时U2<U3所以LM 324输出引脚输出高电平将比较器输出的高低电平送到单片机中进行处理判断就可以区分出此时被检测到的轨迹是白色还是深绿色。
②循迹的实现：我们采用的循迹模块为4路循迹模块，当车在轨迹上无偏移行驶时白色的循迹线位于4对光电对管的中央，四路红外接收器都未接收到光信号此时4路LM324的输出信号都为低电平（如下图a）。
当小车左偏时4路循迹模块右侧的光电对管接收到光信号使其对应的LM324输出引脚输出高电平（如下图b），同理右偏时相应的LM324输出引脚也输出高电平（如下图c），并将收集到的信号输送入单片机进行处理后控制小车左、右转向调整车身。
电赛小车报告模板
2.4 小车动力系统： 为达到满意的控速性能，动力系统中的驱动电路使用了自制的 PWM 模块并配以组合门 电路加以保护。在行驶过程中有可能变热的部分电路也涂上了低熔点胶给予保护，有效 的保证了整套系统的工作稳定性。
2.5 车顶状态彩灯： 直接由单片机控制的车顶状态彩灯简单易行，却使得小车更加人性化。
鉴于方案二的以上优点，综合比较，本方案采用方案二。
３．障碍探测模块方案分析与比较
考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物 40CM 的 范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置 和方向。否则，如果范围太大，则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成 车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 方案一、采用一只红外传感器置于小车中央。
在方案二所得数据的基础上，结合光敏电阻的敏感性，只用三到五只光敏电阻就可 以达到目的，只是因其对光非常敏感，所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板。虽然 制作有一定难度，但其能见长度和相对简明的控制措施显示了很大的优越性。
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DIY 工作室——黑马
综合考虑以上方案，方案三更具准确性和独创性，故我们采用方案三。
５．距离检测方案比较
方案一、 通过测试得出小车平均速度 v，在行驶过程中将行驶时间与其乘积 t•v 作为驶过的
距离。但该方案受电池电量、路面介质等因素的影响，在大多数情况下均暴露出误差较 大的缺点。故不予采用。 方案二、
一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只 光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间 的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，虽然小车 在寻迹过程中有一定的左右摇摆（因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离 到达不了精确计算值 1 厘米），但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠 轨道行驶。
第四届全国光电设计大赛理论方案总结报告
第四届全国光电设计大赛理论方案报告：编号车量小动的光基于电导题参赛目：航智能移测参称伍赛队名：学所在校长春理工大学光电信息学院：长队姓：名交提：间时案方一、参赛题目名称基于光电导航的智能移动测量小车二、研究内容光电检测技术，光电传感器原理与应用，光电循迹原理与应用，光电转换原理与应用，模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理与应用，电机控制学，Protel 99 SE使用，常用光电传感器及电子元器件性能和使用，AD转换和DA转换等。
三、研究方案（1）解决小车循迹的若干问题；（2）解决小车驱动的若干问题；（3）解决隧道长度测量的若干问题；（4）解决树木、隧道识别的若干问题；（5）；解决计数的若干问题；（6）。
解决显示的若干问题；（7）解决各模块整合的若干问题四、技术路线及可行性分析1、循迹：采用以ST188光电对管为基础的4路红外循迹模块，ST188是一种一体化发射型光电探测器，其发射器是一种砷化镓红外发光二极管，而接受器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。
其检测距离可达8mm。
2．①工作原理及电路图:当检测的物体为深绿色时，红外发射器发出的光大部分被深绿色物体所吸收，反射会的光线已很微弱，光敏三极管无法导通，所以LM324的2引脚为高电平并且与3引脚的输出电压同时送到LM324内进行比较。
由于U2>U3使得LM324的输出引脚为低电平。
当检测到白色物体时反射回的光线足够多，光敏三极管导通此时2引脚为低电平并且与3引脚的高电平同时送入LM324内进行比较，由于此时U2<U3所以LM 324输出引脚输出高电平将比较器输出的高低电平送到单片机中进行处理判断就可以区分出此时被检测到的轨迹是白色还是深绿色。
②循迹的实现：我们采用的循迹模块为4路循迹模块，当车在轨迹上无偏移行驶时白色的循迹线位于4对光电对管的中央，四路红外接收器都未接收到光信号此时4路LM324的输出信号都为低电平（如下图a）。
当小车左偏时4路循迹模块右侧的光电对管接收到光信号使其对应的LM324输出引脚输出高电平（如下图b），同理右偏时相应的LM324输出引脚也输出高电平（如下图c），并将收集到的信号输送入单片机进行处理后控制小车左、右转向调整车身。
智能小车设计实践报告
智能小车设计实践报告英文回答：As part of my coursework, I had the opportunity to design and build an intelligent car. This project was both challenging and rewarding, as it required a combination of programming, electronics, and mechanical skills.To begin with, I started by researching different types of sensors that could be used to detect obstacles and navigate the car. I decided to use ultrasonic sensors for obstacle detection and infrared sensors for line following. These sensors would provide the necessary input for the car to make decisions and navigate its environment.Next, I worked on programming the car using Arduino. I wrote code to read data from the sensors, process it, and control the motors accordingly. It was a trial-and-error process, as I had to fine-tune the code to ensure the car responded accurately to different situations.After the programming was complete, I moved on to the mechanical aspect of the project. I designed a chassis for the car using 3D modeling software and then 3D printed the parts. Assembling the car was like putting together a puzzle, with each piece fitting into place to create the final product.Once the car was assembled, it was time to test it. I placed it on a track with obstacles and lines to follow, and watched as it navigated its way through the course. There were moments of success and moments of failure, but each time I learned something new and made adjustments to improve the car's performance.In the end, I was able to successfully design and build an intelligent car that could navigate its environment with ease. It was a satisfying feeling to see all my hard work pay off and to have a tangible result to show for it.中文回答：作为我的课程作业的一部分，我有机会设计和制作一辆智能小车。
电子设计大赛智能小车设计报告
简易智能电动车设计报告小组成员：日期：摘要本设计以STC89C52单片机为控制核心。
经光敏电阻和红外对射完成循迹，寻光以及躲避障碍物，测距的检测，停车，控制时间等，经比较器LM393进入单片机。
单片机通过内部程序完成对小车的控制，从而完成相关要求。
关键字：控制；检测；红外对射；智能小车；AbstractThe design for STC89C52 core control. The photosensitive resistor and infrared to radio complete tracking, search light and avoid obstacles, ranging detection, parking, control the time, by the comparator LM393 into the single chip microcomputer. SCM through internal procedures performed on the control car, thereby completing the relevant requirements.Keywords: control; testing; infrared; smart car;目录1 方案设定 02 各模块的选择方案 (1)2.1电源模块选择方案 (1)2.2系统控制模块方案 (1)2.3红外对射模块方案 (1)2.4恒流源模块 (2)2.5比较器转换模块 (2)3 系统硬件设计 (3)3.1电源电路设计 (3)3.2恒流源电路设计 (4)3.3电机驱动模块 (5)3.4循迹检测设计 (5)3.5测距检测设计 (6)3.6避障检测设计 (6)4 系统软件设计 (7)5 系统调试 (9)6 结论 (10)7 参考文献 (11)1 方案设定根据以上参赛图以及本次比赛的相关要求，我们小组设定了一下方案。
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竞赛题目: 基于光电导航的智能移动测量小车
学生姓名：
指导教师：
决赛编号：
引言
全国大学生光电设计竞赛由中国光学学会主办，目前已成功举办三届。
竞赛意旨促进光电知识的普及，加强大学生实践、创新能力和团队精神的锻炼与培养，促进高等教育改革。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
光电导航的智能移动测量小车系统，由微控制器、电源管理单元、路径识别电路、舵机控制单元、小树计数电路、隧道长度测量单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以STC12C5A16S2单片机为控制核心，并采用Keil uVision4软件编程。
运用红外发射接收对管对道路信息进行采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速，并且能够同时实现隧道长度测量值和小树数目检测值的显示功能。
各个部分经过MCU的协调处理，能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑转弯的效果。
在前几个月的努力中，我们自主设计机械结构和控制电路，构思独特算法，并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说，这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
1. 智能移动测量小车系统总体设计
、路径识别传感器的选定
路径识别模块是智能车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，因此，选定白线识别传感器模块是总体方案确立的首要步骤。
我们使用光电发射接收管来检测白线：
光电发射管发射出光，经过赛道的反射回来，由于白色平面和深绿色平面反射光强度不同，不同位置上的光电接收管接收到强弱不同的光，因此可以判断出白线相对小车的位置。
这种检测的方法明显的优点是检测速度快，检测的方法简单，成本相对低廉。
、系统总体设计及框图
光电导航的智能移动测量小车系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。
由电源模块、传感器模块、直流电机驱动模块、转向电机控制模块、单片机模块等组成，如图所示。
智能车系统工作电压为+5V，电源电压直接供给电机驱动模块控制电机，经过电源转换模块后获得的5V直流电压给转向舵机、MCU以及光电传感器供电。
在选定系统采用光电传感器后，由安装在车前部的光电传感器负责采集信号，并将采集到的信号传入核心控制单元，核心控制单元对信号进行判别处理后，产生SPWM波，分别对转向舵机、直流电机进行控制，完成智能车的转向、前进和制动。
图智能车系统总体框图
2.技术路线及可行性分析
、电源
三块的可充电锂电池串联为整个系统供电，但大多数器件都在5V左右的电压工作，因此需将电压降压到5V。
可以采用常用的稳压芯片如LM7805等，但此类线性稳压电源效率一般较低，尤其是在系统耗电量较大的时候。
于是我们采用了开关型降压电源，产生5V直流电源为控制系统和传感器供电。
、车速控制
利用集成芯片L298N中两个“H桥”来控制两个电机的转动，使两个电机速度不同就可实现小车的转弯。
单片机向L298N输出不同占空比的SPWM波控制电机的转动速度。
、路径识别
七对红外对管排成“一”字型固定在小车前方，由于地面颜色不同反射光强也不同，通过检测接受到的信号强度来确定小车具体所在的位子。
利用控制端控制电机与舵机，从而实现智能车的自动寻迹行驶。
、测量隧道长度
红外接收管垂直向上，根据在隧道内外能接收到信号强度的不同，判断小车是否进入隧道。
通过单片机定时器记录下小车在隧道内行驶的时间，再乘上事先人为测定好的速度，即可得出隧道长度。
、计算小树棵数
红外对管水平放置在小车两侧，树木反射回来的红外光在接收管电路中产生电平波动，将此电平波动信号输入单片机实现小树棵数的测量。
2.6、可行性分析
整个设计通过模块化的检测试验可以实现所有功能，并且统一使用红外对管，简单易行、性价比高。
3.主要功能模块设计
、电源模块
图电源模块原理图
采用TPS5430开关型降压芯片实现5V直流输出，它能实现高效率的降压，但用此方案也会造成电源的输出纹波大的问题，经过合理布局PCB、选取适当的滤波元件，我们将电源纹波降低到一个理想的程度，经测试，整个系统工作状态良好。
、电机驱动模块
图电机驱动模块原理图
L298N是ST公司生产的芯片。
主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V，并且可以驱动两个二相电机，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I/O 口提供信号，而且电路简单，使用比较方便。
通过对IN1、IN2、IN3、IN4输入高低电平的组合就可以控制输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4电流的通断或方向，从而实现电机的转动状态。
经实验比较，L298N驱动模块运行可靠，取得效果较好，而且电路的电气性能和散热性能较好，此设计选用L298N驱动模块。
、红外传感器模块的设计
目前检测灰度用的光电传感器一般都是使用红外光电对管，其优点主要有：受光线影响小，响应速度快，外围电路图简单等。
红外对管分发射端和接收端，发射端通常用的是发光二极管，接收端为光敏元件可以为光敏二极管、光敏三极管或光敏电阻。
我们从网上收集了包括GK-SB10，LTH1550-1，OPB606，FS048W ，GP2A25等型号的光电管如图；它们最大的测量距离如表。
图测试的传感器种（右三为最后选定的LTH1550-1）
传感器类型最大测量距离(cm)
GK-SB1010
LTH1550-18
OPB6068
FS048W7
GP2A25(反射型)5
表传感器测试结果
从成本和可行性考虑，最后我们选定用LTH1550-1型的光电对管来实现路径识别的功能，LTH1550-1型的光电对管的发射端为红外光电管，接收端为光敏三极管。
光敏三极管输出的光电流可达mA级，无需放大可直接接电阻得到合适的电压。
当传感器遇到深绿色表面时，发光二极管发射出来的光被吸收，光敏三极管光电流较低。
当传感器遇到白色导航条时，光反射进入光敏三极管，使三极管光电流增大。
LTH1550-1型光电对管的电路设计如图，供电电压为5V，离深绿色地面左右测得接收管上的压降为左右，离白色地面左右时测得接收管上的压降为，因此完全可以分别出路面的状况。
图 LTH1550-1型光电对管原理图
红外对管上得出的信号不能直接给单片机使用，我们用LM324代替比较器将红外对管上的信号经过整形后输送给单片机。
每一路信号都有一个独立的比较器整形，并且可以用精密电位器设定门限值，可以弥补对管的性能差异。
图为路径识别模块原理图。
图路径识别模块原理图
隧道长度的测量和小树计数功能的实现也采用的是红外传感器模块，此部分对检测器件的性能要求较高，我们采用集成了调制电路的红外避障管。
这种探头是漫反射光电开关，型号为E18-D80NK，可以检测前方0-80CM(可以调节）障碍物，是机器人避障，很好用的光电传感器。
三线NPN输出型。
这是一种集发射与接收于一体的光电传感器。
该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。
电器特性：U:5VDC ，I:100mA，Sn:3-80CM。
、显示模块
采用低功耗的NOKIA5110液晶模块。
84x48 的点阵LCD，可以显示4 行汉字，分辨率高，可轻松显示隧道长度，树木棵树等信息，显示效果远远优于1602。
且采用SPI通信协议，接口少，连接方便，性价比高。
4.测试结果
经过无数次的分析论证，组装调试，我们成功的实现了循迹，测量小树棵数，测量隧道长度的功能。
但为了保证能准确测量小树棵树，我们将红外探头做了一些调整，使得探头较为靠近赛道边缘，在转弯时有出跑道的可能性，还需对此做进一步的完善。
5.感想体会
通过此次光电设计竞赛，我们不仅学习到很多课堂上没有的知识，而且使得我们的实践、创新能力和团队精神得到了锻炼与培养。
对于毫无参赛经验的我们来说，只能摸着石头过
河，不断的进行尝试和探索，最终找到了各种问题的解决方法。
在无数次尝试失败后，我们学习到了“认真只能把事情做对，用心才能将事情做好”的道理，相信这样的经历是弥足珍贵的；这样的信念将带领我们在未来的职业生涯中，不断地开拓、创新，将我们生命的价值和意义展现出来，回报社会，造福人类。
参考文献
[1] 卓晴，黄开胜，邵贝贝等. 学做智能车——挑战“飞思卡尔”杯[M]. 北京．北京航空航天大学出版社．2007
[2] 孙育才，孙华芳，王荣兴.单片机原理及其应用[M].北京．电子工业大学出版社.2006
[3] 张睿. Altium designer 原理图与PCB设计[M].北京．电子工业出版社.2007
[4] 沈长生．常用电子元器件使用一读通[M]．北京. 人民邮电出版社．2004。