循迹小车(纯硬件版)
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。
《自动循迹小车》课件
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 自 动 循 迹 小 车 的 硬
件设计
05 自 动 循 迹 小 车 的 调 试与测试
02 自 动 循 迹 小 车 的 概 述
04 自 动 循 迹 小 车 的 软 件设计
06 自 动 循 迹 小 车 的 优 化与改进
Part One
自动循迹小车的组成
传感器：用于检测道路信 息，如红外传感器、超声 波传感器等
控制器：用于处理传感器 信息，控制小车的运动， 如单片机、微控制器等
驱动系统：用于驱动小车 运动，如直流电机、步进 电机等
机械结构：用于支撑小车， 如底盘、车轮等
电源系统：为小车提供电 力，如电池、电源适配器 等
软件系统：用于控制小车 运动，如嵌入式操作系统、 控制算法等
驱动方式： PWM控 制或H桥 驱动
驱动电路： 电源、控 制电路、 保护电路 等
驱动参数： 转速、扭 矩、电流 等
驱动性能： 响应速度、 稳定性、 效率等
驱动接口： 与主控板 的连接方 式及协议
传感器模块
传感器类型：红外传感器、超声波传感器等 传感器功能：检测障碍物、检测路径等 传感器安装位置：小车前端、侧面等 传感器工作原理：红外反射、超声波反射等
优化控制策略： 提高控制精度， 减少控制误差
优化硬件配置： 提高硬件性能， 减少硬件瓶颈
性能提升措施
优化算法：提高 小车的寻迹速度 和准确性
硬件升级：更换 更高性能的电机 和传感器
软件优化：优化 小车的控制程序， 提高响应速度和 稳定性
结构优化：改进 小车的结构设计， 提高其稳定性和 耐用性
应用拓展方向
智能循迹避障小车设计说明
智能循迹避障小车设计说明智能循迹避障小车是一种基于微控制器控制的智能小车，它能够根据预设程序进行自主行驶、循迹和避障。
下面是对智能循迹避障小车的设计说明：1.硬件设计智能循迹避障小车的硬件设计包括以下组成部分：1.1 微控制器：使用单片机实现小车的控制和决策，采用常见的单片机有STC、ATmega、STM32等。
1.2 传感器：使用光电传感器进行循迹，超声波传感器进行避障。
在循迹方面，一般采用两个光电传感器，安装在小车底部，分别检测黑线和白色地面；在避障方面，一般采用超声波传感器，安装在小车前方，检测前方物体距离。
1.3 驱动电机：小车驱动电机一般采用直流减速电机，通过H桥驱动电路实现正反转控制。
1.4 电源：小车电源采用锂电池或干电池供电。
1.5 其他：小车还需要一些辅助元件，如LED指示灯、蜂鸣器等。
2.软件设计智能循迹避障小车的软件设计包括以下几个方面：2.1 循迹算法：根据光电传感器检测到的黑线和白色地面的信号，判断小车当前位置，控制小车朝着黑线方向运动。
2.2 避障算法：根据超声波传感器检测到的前方距离信息，判断小车前方是否有障碍物，避免碰撞。
2.3 控制逻辑：根据传感器数据计算得出的小车状态，进行控制决策。
比如，避障优先还是循迹优先，小车如何避障等。
2.4 通信协议：如果需要远程控制或传输数据，需要设计相应的通信协议。
3.功能实现基于硬件和软件设计，实现智能循迹避障小车以下功能：3.1 循迹：小车能够自主行驶，按照预设的循迹算法进行路径规划和执行。
3.2 避障：小车能够根据预设的避障算法，自主避开前方障碍物，避免碰撞。
3.3 情境感知：小车能够通过传感器感知环境，根据感知到的信息做出相应的控制决策。
3.4 远程控制：如果需要，可以通过通信模块实现小车的远程控制和数据传输。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。
四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。
在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。
为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。
同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。
2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。
常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。
光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。
在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。
为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。
通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。
（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。
常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。
超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。
在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。
一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。
3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。
常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。
单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。
在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。
4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。
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REPORTING
THANKS
感谢观看
别和跟踪。
优化控制算法
采用PID控制、模糊控制等算法， 提高小车行驶的稳定性和准确性。
完善硬件设计
优化电路设计、电机驱动、电源 管理等硬件模块，提升小车性能。
拓展应用场景
将智能循迹小车应用于仓储物流、 智能家居等领域，验证其实用性
和可靠性。
未来研究方向探讨
多传感器融合技术
研究如何将多种传感器信息进行融合， 提高小车的环境感知能力和适应性。
调试技巧和优化策略
调试技巧
在调试过程中，可以采用分模块调试的方法，逐个验证每个模块的功能是否正常；同时，可以利用串口通信等手 段，实时输出调试信息，帮助定位问题。
优化策略
针对循迹算法的优化，可以采用动态阈值调整的方法，提高轨迹检测的准确性；针对电机控制的优化，可以采用 PID控制算法，提高小车的行驶稳定性和速度控制精度。此外，还可以通过硬件升级、算法改进等手段，进一步 提高智能循迹小车的性能。
深度学习技术应用
探索深度学习在智能循迹小车中的应 用，如通过神经网络实现更复杂的路 径规划和决策。
多车协同控制技术
研究多辆智能循迹小车之间的协同控 制策略，实现更高效、灵活的群体协 作。
智能化与自主化
进一步提升小车的智能化水平，如实 现自主导航、避障、路径规划等功能， 使其更加适应复杂环境。
2023
2023
REPORTING
智能循迹小车ppt文档 全文预览
2023
目录
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件设计 • 软件编程与算法实现 • 性能测试与结果分析 • 挑战与解决方案探讨 • 总结与展望
2023
PART 01
智能循迹小车设计方案
智能循迹小车设计方案一、设计目标：1.实现智能循迹功能，能够沿着预定轨迹自动行驶。
2.具备避障功能，能够识别前方的障碍物并及时避开。
3.具备远程遥控功能，方便用户进行操作和控制。
4.具备数据上报功能，能够实时反馈运行状态和数据。
二、硬件设计：1.主控模块：使用单片机或者开发板作为主控模块，负责控制整个小车的运行和数据处理。
2.传感器模块：-光电循迹传感器：用于检测小车当前位置，根据光线的反射情况确定移动方向。
-超声波传感器：用于检测前方是否有障碍物，通过测量障碍物距离来判断是否需要避开。
3.驱动模块：-电机和轮子：用于实现小车的运动，可选用直流电机或者步进电机，轮子要具备良好的抓地力和摩擦力。
-舵机：用于实现小车的转向，根据循迹传感器的信号来控制舵机的角度。
4.通信模块：-Wi-Fi模块：用于实现远程遥控功能，将小车与遥控设备连接在同一个无线网络中，通过网络通信进行控制。
-数据传输模块：用于实现数据上报功能，将小车的运行状态和数据通过无线通信传输到指定的接收端。
三、软件设计：1.循迹算法：根据光电循迹传感器的反馈信号，确定小车的行进方向。
为了提高循迹的精度和稳定性，可以采用PID控制算法进行修正。
2.避障算法：通过超声波传感器检测前方障碍物的距离，当距离过近时，触发避障算法，通过调整小车的行进方向来避开障碍物。
3.遥控功能：通过Wi-Fi模块与遥控设备建立连接，接收遥控指令并解析，根据指令调整小车的运动状态。
4.数据上报功能：定时采集小车的各项运行数据，并通过数据传输模块将数据发送到指定的接收端，供用户进行实时监测和分析。
四、系统实现：1.硬件组装：根据设计要求进行硬件的组装和连接，确保各个模块之间的正常通信。
2.软件编程：根据功能要求，进行主控模块的编程，实现循迹、避障、遥控和数据上报等功能。
3.调试测试：对整个系统进行调试和测试，确保各项功能正常运行，并进行性能和稳定性的优化。
4.用户界面设计：设计一个用户友好的界面，实现对小车的远程控制和数据监测，提供良好的用户体验。
(完整版)arduino循迹小车毕业设计
目录 3 循迹小车设计 . ..........................摘要........................................................... 2 3.1 硬件设计 . ........................引言 (2)3.1.1 单片机最小系统 . ................1 Arduino 智能小车设计方案与参3.1.2 灰度传感器模块 . ................数 .............................................................33.1.3 电机驱动电路 . ..................1.1 Arduino 智能小车设计方3.2 软件设计 . ........................案简介....................................................... 3 3.2.1 系统主程序 . ....................1.1.13.2.2 本系统编译器 . .................. 功能要求 (3)1.1.23.3 实物展示 . ........................ 基本原理 (3)1.23.4 部分程序展示 . .................... 循迹小车参数 . (4)2 Arduino 与 51结论 . .................................. 单片机的区别 . (5)2.1 Arduino致谢 . .................................. 单片机 . .. (5)2.1.1 Arduino参考文献 . ................................ 单片机的介绍 . (5)2.1.2 Arduino单片机的特色. (5)2.1.3 Arduino单片机的功能.Arduino 循迹小车 (5)2.2 51 单片机 (6)设计与实现2.2.1 51 单片机的介绍 . (6)摘要：循迹小车是 Arduino 单2.2.2 51 单片机的功能 . (6)片机的一种典型应用。
智能循迹小车
智能循迹小车随着科技的飞速发展，无人驾驶技术逐渐成为现代交通领域的重要组成部分。
其中，智能循迹小车作为一种先进的无人驾驶车辆，具有广泛的应用前景。
本文将介绍智能循迹小车的基本原理、系统构成、设计方法以及应用场景。
智能循迹小车通过传感器感知周围环境，包括道路标志、其他车辆、行人等信息，再通过控制系统对感知到的信息进行处理和分析，制定出相应的行驶策略，最终控制车辆的行驶。
其中，循迹小车通过特定的传感器识别道路标志，并沿着标志所指示的路径行驶，实现自动循迹。
传感器系统：用于感知周围环境，包括道路标志、其他车辆、行人等信息。
常见的传感器包括激光雷达、摄像头、超声波等。
控制系统：对传感器感知到的信息进行处理和分析，制定出相应的行驶策略，并控制车辆的行驶。
常用的控制系统包括基于规则的控制、模糊控制、神经网络等。
执行机构：根据控制系统的指令，控制车辆的行驶速度、方向等。
常见的执行机构包括电机、舵机等。
电源系统：提供电力支持，保证小车的正常运行。
常用的电源包括锂电池、超级电容器等。
硬件设计：根据需求选择合适的传感器、控制系统、执行机构和电源等硬件设备，并对其进行集成设计，保证各个设备之间的兼容性和稳定性。
软件设计：编写控制系统的程序，实现对车辆的控制。
常用的编程语言包括C++、Python等。
在软件设计中需要考虑如何处理传感器感知到的信息，如何制定行驶策略，以及如何控制执行机构等方面的问题。
调试与优化：通过实验测试小车的性能，发现问题并进行优化。
常见的调试和优化方法包括调整控制系统的参数、更换硬件设备等。
智能循迹小车具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：交通管理：用于交通巡逻、交通管制等，提高交通管理效率。
应急救援：在灾难现场进行物资运输、人员疏散等任务，提高应急救援效率。
自动驾驶：作为无人驾驶车辆的样机进行研究和发展，推动自动驾驶技术的进步。
教育科研：用于高校和研究机构的科研项目，以及学生的实践和创新项目。
单片机应用——智能循迹小车设计
单片机应用——智能循迹小车设计智能循迹小车是一种基于单片机技术的智能机器人，它可以自动跟随线路进行行驶，具有很高的应用价值，被广泛地应用在工业控制和家庭娱乐等领域。
本次智能循迹小车的设计采用的是AT89C51单片机，通过巧妙的编程和外接传感器的配合来实现小车的自动识别和跟踪线路的功能。
下面我们来具体阐述一下智能循迹小车的设计过程。
一、硬件设计智能循迹小车的硬件系统包括电机驱动电路、传感器电路、控制板电路、电源电路等几个部分。
其中，电机驱动电路是实现小车行驶的关键，它通过外接减速电机来带动小车的轮子，从而实现前进、后退、转弯等基本动作。
传感器电路则用来检测小车当前所处的位置和前方的路况，从而将这些信息传递给单片机进行处理。
控制板电路是整个硬件系统的核心部分，它包括AT89C51单片机、EEPROM存储器、逻辑电路等。
其中，AT89C51单片机是控制整个系统的“大脑”，它通过编写相应的程序来实现小车的跟踪功能。
EEPROM存储器则用来保存程序和数据，以便实现数据的长期存储。
逻辑电路则用来实现各个硬件组件之间的协调工作，从而保证整个系统的正常运转。
二、软件设计软件设计是智能循迹小车系统中最为关键的一环，它直接决定了小车的行驶效果。
为了实现小车的自动跟踪功能，我们采用了双路反馈控制系统，并在此基础上进行了进一步优化和改进。
具体来说，我们先使用PID算法对传感器采集到的数据进行处理，得到当前位置和偏差值。
然后再通过控制电机的转速和方向，使小车能够自动跟随线路前进。
三、应用价值智能循迹小车是一种非常实用的机器人，它具有很高的应用价值。
例如，在农业生产中，可以利用智能循迹小车来进行田间作业，大大提高工作效率和质量；在家庭娱乐方面，智能循迹小车可以作为一种智能玩具，为人们带来更加丰富的娱乐体验。
四、总结通过本次智能循迹小车的设计，我们不仅深入了解了单片机及传感器的原理和应用，而且具备了一定的硬件和软件开发能力。
单片机的智能循迹小车
调试方法
A
总之，基于 51单片机的 智能循迹小 车是一种简 单实用的智 能控制系统
B
通过合理的 硬件设计和 软件编程， 可以实现小 车的自动循
迹功能
C
在调试过程中， 需要逐步排查 问题，不断优 化程序，以提 高系统的性能
和稳定性
感/谢/聆/听
以及调试方法
1
原理
原理
1Байду номын сангаас
基于51单片机的智能循迹小车通过传感器检测小车与路径之间的距 离，将检测到的信号转换为电平信号，然后通过单片机进行处理
单片机根据接收到的信号控制电机驱动模块，从而控制小车的运动 方向和速度
2
3
通过不断调整小车的运动方向和速度，使得小车能够沿着指定的路 径进行运动
2
硬件组成
51单片机的智能 循迹小车
-
01
原理
02 硬件组成
03 软件设计 04 调试方法
51单片机的智能循迹小车
1
智能循迹小车是一种自动 控制系统，能够沿着指定
的路径进行运动
2
基于51单片机的智能循迹 小车是一种使用51单片机 作为主控制器的智能循迹
小车
3
下面将详细介绍基于51单 片机的智能循迹小车的原 理、硬件组成、软件设计
4
调试方法
调试方法
基于51单片机的智能循迹小车的调试方法主要包括以下几个步骤
硬件调试：检查硬件连接是否正确，确保电源、传感器、电机驱动模块等设备 能够正常工作
软件调试：通过调试器或仿真器对程序进行调试，检查程序是否存在语法错误 或逻辑错误
实际环境测试：将调试好的程序下载到单片机中，然后在实际环境中进行测试 。观察小车的运动情况，如果存在偏差或问题，需要对程序进行调整和优化
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、设计背景随着自动化技术和人工智能的不断发展，智能小车在工业生产、物流运输、家庭服务等领域的应用越来越广泛。
循迹避障智能小车作为其中的一种，能够在预设的轨道上自主行驶，并避开途中的障碍物，具有很高的实用价值。
例如，在工厂的自动化生产线中，它可以完成物料的搬运工作；在家庭中，它可以作为智能清洁机器人，自动清扫房间。
二、硬件设计1、控制器控制器是智能小车的核心部件，负责整个系统的运算和控制。
我们选用了 STM32 系列单片机，它具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足智能小车的控制需求。
2、传感器（1）循迹传感器为了实现小车的循迹功能，我们选用了红外对管传感器。
将多个红外对管传感器安装在小车底部，通过检测地面反射的红外线强度来判断小车是否偏离轨道。
（2）避障传感器超声波传感器是实现避障功能的常用选择。
它通过发射和接收超声波来测量与障碍物之间的距离，当距离小于设定的阈值时，小车会采取相应的避障措施。
3、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转。
我们选用了 L298N 电机驱动芯片，它能够提供较大的电流驱动能力，保证小车的动力充足。
4、电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源。
考虑到小车的工作环境和功耗要求，我们选用了可充电锂电池作为电源，并通过降压模块将电压转换为各个模块所需的工作电压。
三、电路设计1、控制器电路STM32 单片机的最小系统电路包括时钟电路、复位电路、电源电路等。
此外，还需要连接外部的下载调试接口，以便对程序进行烧写和调试。
2、传感器电路红外对管传感器和超声波传感器的电路设计相对简单，主要包括信号调理电路和接口电路。
信号调理电路用于将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
3、电机驱动电路L298N 电机驱动芯片的电路连接需要注意电机的正反转控制和电流限制。
同时，为了提高电路的稳定性，还需要添加滤波电容和续流二极管等元件。
四、软件编程1、编程语言我们使用 C 语言进行编程，它具有语法简洁、可移植性强等优点，适合于单片机的开发。
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。
智能循迹小车精讲PPT课件
2024/1/27
22
地图构建技术探讨
增量式地图构建
随着机器人的移动不断更新地图信息。
多机器人协同建图
利用多个机器人的感知信息共同构建环境地 图。
2024/1/27
23
导航策略优化方向
动态避障
实时感知环境中的动态障碍物，并调整路径规划以避免碰撞。
2024/1/27
24
导航策略优化方向
多目标点导航
代码实现
在循迹算法的基础上，增加避障逻辑。当检测到障碍物时，根据避障策略调整小车的运动状态，同时更新路径信 息，确保小车能够安全地绕过障碍物并继续沿着预定路径行驶。
2024/1/27
15
调试技巧与经验分享
调试技巧
使用仿真工具进行前期验证，可以大大缩短开发周期；在实际调试过程中，可以采用分模块调试的方 法，逐一验证各个模块的功能和性能。
智能循迹小车精讲 PPT课件
2024/1/27
1
目 录
2024/1/27
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件组成 • 软件编程与算法实现 • 路径规划与导航策略 • 无线通信与远程控制 • 性能测试与评估指标 • 总结与展望
2
01
智能循迹小车概述
2024/1/27
3
定义与发展历程
2024/1/27
适用于无权图，能找到最短路径。
A*算法
引入启发式函数，提高搜索效率。
18
路径规划方法比较
RRT（快速扩展随机树）
通过随机采样构建路径，适用于高维空间和 复杂环境。
2024/1/27
PRM（概率路线图法）
构建连通图后进行路径搜索，适用于静态环 境。
19
基于STM32的循迹避障智能小车的设计
基于STM32的循迹避障智能小车的设计循迹避障智能小车是一种集成了循迹和避障功能的智能机器人。
它可以根据预先设计的循迹路径进行行驶，并且在障碍物出现时能够自动避开障碍物。
该设计基于STM32单片机，下面将详细介绍该设计。
1.系统硬件设计：循迹避障智能小车的硬件主要包括STM32单片机、直流电机、编码器、循迹模块、超声波传感器等。
其中，STM32单片机作为控制核心，用于控制小车的运动和循迹避障逻辑。
直流电机和编码器用于小车的驱动和运动控制。
循迹模块用于检测循迹路径，超声波传感器用于检测障碍物。
2.系统软件设计：系统软件设计包括两个主要部分：循迹算法和避障算法。
循迹算法：循迹算法主要利用循迹模块检测循迹路径上的黑线信号，通过对信号的处理和判断，确定小车需要向左转、向右转还是直行。
可以采用PID控制算法对小车进行自动调节，使之始终保持在循迹路径上。
避障算法：避障算法主要利用超声波传感器检测前方是否有障碍物。
当检测到障碍物时，小车需要进行避障操作。
可以采用避障算法，如躲避式或规避式避障算法，来使小车绕过障碍物，并找到新的循迹路径。
3.系统控制设计：系统控制设计主要包括小车运动控制和模式切换控制。
小车运动控制：通过控制直流电机，可以实现小车的前进、后退、左转和右转等运动。
模式切换控制：可以采用按键或者遥控器等方式对系统进行控制。
例如，可以通过按键切换循迹模式和避障模式，或者通过遥控器对小车进行控制。
4.功能扩展设计：循迹避障智能小车的功能还可以扩展，如增加音乐播放功能、语音识别功能以及可视化界面等。
可以通过增加相应的硬件和软件模块来实现这些功能，并通过与STM32单片机的通信进行控制。
总结：循迹避障智能小车的设计基于STM32单片机，通过循迹算法和避障算法实现对小车的控制，可以实现小车沿着预定的循迹路径行驶并在遇到障碍物时进行自主避障操作。
该设计还可以通过功能扩展实现更多的智能功能，如音乐播放和语音识别等。
循迹小车
主程序包括:
(程序略) 1.电机驱动程序 2.延时程序 3.工程定义头文件 4.中断处理
Hale Waihona Puke 寻迹路线路径图片: 小车从发车区 出发,按照 预定的行进路 线,完成后 自动回到库区
相关资料
相关芯片技术手册: AVR Mega32 中文数据手册 ATmega32英文手册 L298N 电机控制 LM2576 稳压芯片 7812 稳压芯片 7809 稳压芯片 7805 稳压芯片
二:硬件设计
系统总设计电路图如下图,PDF格式, Rrotel99格式.
各部分电路图及说明
稳压电路:(上部分稳压至12V, 下部分稳压至5V) L298电机控制驱动: 可以参考 /read.php?ti d=252&page=1&toread=1
实物与分析
左右两轮分别驱动,后万向轮转向的方案.即 左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流 电机进行驱动,车体尾部装一个万向轮.这样,当 一个电机转另一个电机不转时实现转弯,由此可以 轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯. 在安装时我们保证两个驱动电机同轴.当小车前进 时,左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构.这 种结构使得小车在前进时比较平稳,可以避免出现 后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况.为 了防止小车重心的偏移,后万向轮起支撑作用.
自动循迹小车 - 关于我们
自动循迹小车由5个人组成的小组完成,小组成员有:古欣 自动循迹小车 朱岩 王智涌 原瑞花 喻巧群. 古欣: 古欣 系统的总规划设计,底层驱动程序编写和调试,并参与了车 体的设计,网页的制作. 朱岩: 朱岩 车体的设计,部分硬件的焊接,上层软件的编写. 王智涌: 王智涌 硬件总体设计,焊接工作. 喻巧群: 原瑞花 喻巧群 论文编写,PPT制作,网站制作.
循迹小车方案设计
循迹小车方案设计一、引言在计算机视觉和机器人技术领域，循迹小车是一个常见的项目。
循迹小车可以通过使用光电传感器或摄像头等传感器来感知黑色或白色的轨迹，并根据轨迹的方向进行自动导航。
本文将介绍一个循迹小车的方案设计，包括硬件和软件的部分。
二、硬件设计1. 选择电机和轮子循迹小车需要一个电机驱动系统来控制它的运动。
我们可以选择直流电机和合适的轮子来实现小车的移动。
电机的选择应该根据小车的负载和速度要求来做出决策。
2. 选择传感器循迹小车需要传感器来感知轨迹上的黑色或白色区域。
常用的传感器是光电传感器和摄像头。
光电传感器通过发射红外线并接收反射的红外线来感知颜色，摄像头则可以通过图像处理算法来感知颜色。
3. 选择控制器循迹小车需要一个控制器来控制电机和传感器之间的通信。
可以选择单片机、嵌入式开发板或者微控制器来实现控制器功能。
4. 连接电路在硬件设计中，需要将电机、传感器和控制器相互连接。
根据选择的电机和传感器，可以设计相应的电路板来实现连接功能。
三、软件设计1. 数据采集在软件设计中，需要编写代码来采集传感器的数据。
对于光电传感器，可以通过数模转换将模拟信号转换为数字信号；对于摄像头，可以使用图像处理算法来提取轨迹的信息。
2. 数据处理采集到的数据需要进行处理，以确定小车需要前进、后退、左转还是右转。
可以编写算法来对数据进行分析，并根据分析结果给出相应的控制信号。
3. 运动控制根据数据处理的结果，需要编写代码来控制电机的转动。
对于直流电机，可以通过调整电机的电压或占空比来控制转动方向和速度。
四、系统测试和优化完成软件设计后，需要对整个系统进行测试。
可以将循迹小车放置在黑白轨迹上，观察它是否能正确地跟随轨迹运动。
如果有异常，需要对系统进行调试和优化，直到达到预期的效果。
五、总结循迹小车方案设计涉及到硬件和软件两个方面。
正确选择电机、传感器和控制器，并进行合理的连接和编程，是实现循迹小车功能的关键。
通过系统测试和优化，可以不断提高循迹小车的性能和稳定性。
循迹小车答辩PPT
传感器
传感器用于检测小车与路径边 缘的距离和方向。
传感器通常采用红外或超声波 传感器，以实现非接触式检测。
传感器将检测到的距离和方向 信息发送给控制器，控制器根 据这些信息调整电机的运动， 以实现自动循迹。
电池与充电器
电池为小车提供动力， 确保小车能够持续运 行。
电池与充电器的性能 直接影响小车的续航 能力和充电体验。
主循环
进入一个无限循环，不断 读取传感器数据、处理数 据、控制电机，使小车能 够按照设定的路径行驶。
异常处理
对异常情况进行处理，如 传感器故障、电机故障等。
传感器数据处理
数据采集
通过传感器采集小车周围的环境信息，如距离、角度等。
数据滤波
对采集到的数据进行滤波处理，去除噪声和异常值。
数据转换
将采集到的数据转换为小车控制所需的参数，如速度、方向等。
充电器用于为电池充 电，通常采用恒流、 恒压充电方式。
车体结构
车体结构是小车的支撑和固定各部件 的框架。
车体结构还需要考虑小车的稳定性和 耐用性，以确保在运行过程中不会发 生侧翻或损坏。
车体结构通常采用轻质材料制成，如 铝合金或塑料，以减轻小车的重量。
03
循迹小车的软件设计
主程序流程
初始化
初始化小车的硬件，对小车的测试环节不够充分，导致后期调试工 作量增大。
文档整理
项目过程中，部分技术文档的整理不及时，影响后续维护和升级。
对未来工作的展望
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持续优化技术
针对本次项目中表现出的不足，团队成员将继续 深入学习相关技术，提高技术水平。
完善测试环节
在未来的项目中，将更加重视测试环节，确保产 品质量。
通过本次项目，团队成员在嵌入式系 统、电路设计、编程等方面的技术能 力得到了显著提升。
循迹小车报告精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版创新制作循迹小车制作报告班级：学号：姓名：一、设计方案路面检测模块电路检测路面信息，区分黑色与白面，并形成相对应的高电平与低电平提供给单片机；单片机对路面循迹模块提供的高低电平进行分析，并形成相应的对策（直行、左转、右转和停止等），并将其转化成对应的电压输出给电机驱动模块；电机驱动模块根据单片机提供的电压信号驱动对应的电机，得到与对策相同的执行动作；电源模块电路为三个模块提供所需要的电。
电路框图如下图所示：电路框图二、路面检测模块工作原理一对光电开光的发射管不停的发射红外光，经过路面发射回来的被接受管接收到。
因为白色路面和黑线对光的反射不同，所以正对白色路面的光电对管的接收管接收到更多的红外光，而正对黑线的光电对管的接收管收到较少的红外光。
经过光电开关的接收电路将接收到红外光的多少转化为正相关的电流大小，并进一步转化成接收电路的输出电压（A点电压）的较小值和较大值。
输出电压的较小值和较大值进一步与一个居中的基准电压分别进行比较，对应比较器的输出端（C点）分别为高电平还是低电平，并进一步输出给单片机，同时对应指示发光管的不亮与亮。
路面循迹模块电路如下图所示：D1路面循迹模块电路三、单片机最小系统单片机最小系统包括了时钟电路和复位电路。
时钟电路为单片机工作提供基本时钟，复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到初始值。
单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号下严格地按时序进行工作。
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。
时钟信号的产生是在MCS-51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端引脚为XTAL1，其输出端引脚为XTAL2。
只要在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，就可以构成一个稳定的自己振荡器。
复位电路由一个按键、电解电容和电阻组成，它是使CPU 和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
循迹小车设计方案
循迹小车设计方案1. 引言循迹小车是一种基于图像处理和电机控制的智能机器人，它可以通过感知地面上的黑色轨迹线来自动移动。
本文档将详细介绍循迹小车的设计方案，包括硬件组件、电路连接和代码实现等。
2. 硬件组件循迹小车的硬件组件主要包括以下几个部分：2.1 微控制器微控制器是循迹小车的核心控制单元，负责接收和处理传感器的数据，并控制电机的运动。
常用的微控制器有Arduino、Raspberry Pi等。
本设计方案以Arduino为例进行介绍。
2.2 循迹模块循迹模块是用于感知地面上的黑色轨迹线的传感器，它通常由多个红外线传感器阵列组成。
传感器阵列会发射红外线向地面照射，当光线被黑色轨迹线吸收时，传感器会检测到光线的变化。
通过检测多个传感器的输出，可以确定小车当前位置的偏移量。
常用的循迹模块有TCRT5000、QTR-8A等。
2.3 电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机，使其能够前进、后退和转向。
常用的电机驱动模块有L298N、TB6612FNG等。
2.4 电源模块电源模块为循迹小车提供电能，通常使用锂电池或者干电池。
3. 电路连接循迹小车的电路连接如下图所示：┌───────────┐│ Arduino │└─────┬─────┘│▼┌───────────┐│ 循迹模块│└─────┬─────┘│▼┌───────────┐│ 电机驱动│└─────┬─────┘│┌─────────────────────────┐│ 左电机右电机│└─────────────────────────┘连接步骤如下：1.将循迹模块的信号引脚连接到Arduino的数字引脚上。
2.将电机驱动模块与Arduino的数字引脚连接，用于控制电机的运动。
3.将左电机的正极和负极分别连接到电机驱动模块的输出端口。
4.将右电机的正极和负极分别连接到电机驱动模块的输出端口。
5.将Arduino和电机驱动模块连接到同一个电源模块上。
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采用数字电路的循迹小车
本着从简到繁的原则，我们首先来制作一款由数字电路来控制的智能循迹小车，在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：
光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。
下面我们先来熟悉一下三个主要器件：
光敏电阻器件
这就是光敏电阻，它能够检测外界光线的强弱，外界光线越强光敏电阻的阻值越小，外界光线越弱阻值越大，当红色LED光投射到白色区域和黑色跑道时因为反光率的不同，光敏电阻的阻值会发生明显区别，便于后续电路进行控制。
LM393比较器集成电路
LM393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电压比较器构成。
它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。
输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。
带减速齿轮的直流电机
直流电机驱动小车的话必须要减速，否则转速过高的话小车跑得太快根本也来不及控制，而且未经减速的话转矩太小甚至跑不起来，我们专门定做的这种电机已经集成了减速齿轮大大降低了制作难度非常适合我们使用。
首先我们来熟悉一下整机的工作原理图，LM393随时比较着两路
光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向上，整个过程是一个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。
组装步骤：
第一步：电路部分基本焊接
电路焊接部分比较简单，焊接顺序按照元件高度从低到高的原则，首先焊接8个电阻，焊接时务必用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性的元件如三极管、绿色指示灯、电解电容务必分清楚极性尽
量参考我们图片的元件方向焊接，焊接电容时引脚短的是负极插入PCB丝印上阴影的一侧，焊接绿色LED时注意引脚长的是正极，并且焊接时间不能太长否则容易焊坏，D4 D5 R13 R14 可以暂时不焊，集成电路芯片可以不插，初步焊接完成后请务必细心核对，防止粗心大意。
第二步：机械组装
将万向轮螺丝穿入PCB孔中，并旋入万向轮螺母和万向轮。
电池盒通过双面胶贴在PCB上，引出线穿过PCB预留孔焊接到PCB上，红线接3V正电源，黄线接地，多余的引线可以用于电机连线。
机械部分组装可以先组装轮子，轮子由三片黑色亚克力轮片组成，装配前请将保护膜揭去，最内侧的轮片中心孔是长园孔，中间的轮片直径比较小，外侧的轮片中心孔是园的，用两个螺丝螺母固定好三片轮片，并用黑色的自攻螺丝固定在电机的转轴上，最后将硅胶轮胎套在车轮上。
用引线连接好电机引线，最后将车轮组件用不干胶粘贴在PCB制定位置，注意车轮和PCB边缘保持足够的间隙，将电机引线焊接到PCB上，注意引线适当留长一些，防止电机旋转方向错误后便于调换引线的顺序。
第三步：安装光电回路
光敏电阻和发光二极管（注意极性）是反向安装在PCB上的，和地面间距约5毫米左右，光敏电阻和发光二极管之间距离也在5毫米左右。
最后可以通电测试，
第四步：整车调试
在电池盒内装入2节AA电池，开关拨在“ON”位置上，小车正确的行驶反相是沿万向轮方向行驶，如果按住左边的光敏电阻，小车的右侧的车轮应该转动，按住右边的光敏电阻，小车的左侧的车轮应该转动，如果小车后退行驶可以同时交换两个电机的接线，如果一侧正常另一侧后退，只要交换后退一侧电机接线即可。
注意事项：
你可以直接用～厘米黑色的电工胶带直接粘贴在地面上设计成复杂的跑道就可以玩了。