基于单片机的红外避障与循迹智能小车
基于单片机设计智能避障小车
基于单片机设计智能避障小车IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】单片机设计智能避障小车摘要利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C51单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。
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。
本文首先介绍了智能车的发展前景，接着介绍了该课题设计构想，各模块电路的选择及其电路工作原理，最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图，和本设计实物图，及完整的C语言程序。
关键词：智能小车；51单片机；L298N；红外避障；寻迹行驶abstractUsinginfrareddetectionblackandobstaclestothelineandSTC89C51microcontroller asthecontrolchiptocontrolthespeedoftheelectriccarandsteering,,,thenintroducest hedesignidea,thesubjectselectionofeachmodulecircuitandworkingprincipleofthecir cuit,thedesignprocessofthesubjectissummarizedandprospectwitheachmodulecircuitp rinciplediagram,andtherealfiguredesign,andcompleteClanguageprogram. Keywords:smartcar;51MCU;L298N;infraredobstacleavoidance;trackdriving一、绪论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。
基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作
基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作随着科技的高速发展，人们对生活质量的要求越来越高，无人驾驶汽车已经被广为研发和试用，由此智能小车的快速发展也是在情理之中。
通过对基于单片机的智能小车的硬件及软件设计分析，实现红外避障循迹功能，并给出程序系统框图加以分析，最后通过实践证明这一设计的可行性和可靠性。
标签：AT89S52 单片机；智能小车；系统框图；红外避障；循迹1 系统总体设计2 系统的硬件设计与制作在智能小车红外避障循迹系統的设计上，其硬件设计主要在电机模块和传感器模块等这两个部分的内容。
2.1 硬件的设计硬件的设计主要体现在电机和传感器的选择上，在电机设计上采取360度伺服舵机，可以实现连续的速度与位移控制，且其本身存在分别负责伺服舵机的电源、接地、信号控制的红、黑、白三条输入线，还存在基准电路及比较器。
这一结构可以更好地实现智能小车的控制。
传感器的设计上选择了QTI红外传感器，通过接受不同的反射光强度，实现对不同颜色物体的探测，且探测QTI传感器能够自动输出不同的电平信号，为智能小车避障的实现提供了有力的保障。
2.2 硬件的制作硬件的制作主要介绍电路板的焊制及焊制方法，为智能小车的功能实现提供坚实的基础。
2.2.1 电路板的焊制电路板的焊制优劣直接影响到成果的效果展示，电路板的焊接内容主要是焊接电阻、电容、发光二极管、晶振、三极管、STM32、USB、三端稳压、电机驱动。
2.2.2 元件的焊制方法按照先焊一边再焊另一边的方法，先把焊锡丝放在焊盘的中间，放上电烙铁，焊锡丝融化后立马拿开焊锡丝，再拿开电烙铁，一定要注意焊锡的量不能过多也不能过少，一只手用镊子把贴片元件放平夹着，另一只手用电烙铁把焊盘上的焊锡融化，马上把贴片元件的一端推到焊锡处，再把元件的另一端焊盘焊上少量焊锡，推到元件的一端处。
由于元件种类较多，一般按照元件的大小从小到大的顺序焊接。
焊接完成后就可以进行组装，组装完毕后，组装过程中，要注意电源的正负极，不可接反。
基于STM32的智能循迹避障小车
基于STM32的智能循迹避障小车【摘要】本文介绍了一款基于STM32的智能循迹避障小车。
在引言中，我们简要介绍了背景信息，并阐明了研究的意义和现状。
在我们详细讨论了STM32控制系统设计、循迹算法实现、避障算法设计、硬件设计和软件设计。
在结论中，我们分析了实验结果，讨论了该小车的优缺点，并展望了未来的发展方向。
通过本文的研究，我们验证了该智能小车在循迹和避障方面的性能，为智能移动机器人领域的研究提供了新的思路和方法。
【关键词】关键词：STM32、智能小车、循迹避障、控制系统、算法设计、硬件设计、实验结果、优缺点、未来展望1. 引言1.1 背景介绍智能循迹避障小车是一种基于STM32单片机的智能机器人，在现代社会中起着越来越重要的作用。
随着科技的发展，人们对智能机器人的需求也日益增长。
智能循迹避障小车不仅可以帮助人们完成一些重复性、繁琐的任务，还可以在一些特殊环境下代替人类进行工作，提高效率和安全性。
循迹功能使智能小车能够按照特定的路径行驶，可以应用于自动导航、自动驾驶等领域。
而避障功能则使智能小车具有避开障碍物的能力，适用于环境复杂、存在风险的场所。
通过将这两个功能结合起来，智能循迹避障小车可以更好地适应各种复杂环境，完成更多的任务。
本文旨在探讨基于STM32的智能循迹避障小车的设计与实现，通过研究其控制系统设计、循迹算法实现、避障算法设计、硬件设计和软件设计等方面，为智能机器人领域的发展做出一定的贡献。
1.2 研究意义智能循迹避障小车的研究旨在利用先进的STM32控制系统设计和算法实现，实现小车的智能循迹和避障功能，从而提高小车的自主导航能力和适应性。
研究意义主要包括以下几个方面：1. 提升科技水平：通过研究智能循迹避障小车，促进了在嵌入式系统领域的发展，推动了智能控制和算法设计的进步，增强了人工智能在实际应用中的影响力。
2. 提高生产效率：智能循迹避障小车可以应用于仓储物流、工业自动化等领域，可以替代人工完成重复、枯燥的任务，提高了生产效率和效益。
基于单片机的自动寻迹避障小车设计
三、软件设计
电机控制函数根据预设算法输出控制信号，控制电机的动作。最后，我们在 主程序中调用这些函数，实现小车的自动循迹避障寻光功能。
四、测试与结论
四、测试与结论
为了验证系统的可行性和稳定性，我们对智能小车进行了多次测试。测试结 果显示，该系统能够准确地检测黑色引导线、前方障碍物和光源，并能够根据预 设算法自动调整小车的行驶方向和速度，实现了自动循迹避障寻光功能。因此， 基于单片机技术的自动循迹避障寻光智能小车系统具有广泛的应用前景和市场潜 力。
三、实验与测试
三、实验与测试
1、实验环境：在实验室内模拟实际环境进行测试，包括各种路面情况（如平 滑路面、颠簸路面）、各种障碍物类型等。
三、实验与测试
2、测试指标：测试指标包括小车的平均速度、稳定性、准确性等。通过这些 指标可以评估小车的性能并对其进行优化。
三、实验与测试
3、实验结果分析：根据实验结果分析小车的性能表现，针对不足之处进行改 进和优化。
5、执行器
5、执行器
执行器包括舵机和摄像头。舵机用于调节小车的行驶方向，摄像头用于拍摄 和传输图像数据。
三、软件设计
三、软件设计
软件设计是实现小车自动循迹避障寻光功能的关键。我们使用C语言编写程序， 通过调用单片机的外设接口接收传感器数据，根据预设算法处理数据并输出控制 信号，控制电机驱动模块和执行器的动作。
3、传感器：传感器部分包括寻迹传感器和避障传感器。寻迹传感器用于检测 小车行驶路径，避障传感器则用于检测前方障碍物。常见的传感器类型有红外线 传感器和超声波传感器。
一、硬件设计
4、电机：电机部分包括两个电机和相应的驱动器。电机驱动器用于接收控制 器的指令，控制电机的转动方向和速度。
基于单片机的循迹避障小车设计与实现论文
基于单片机的循迹避障小车设计与实现论文目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 国内外研究现状 (4)2. 系统总体设计 (6)2.1 系统概述 (7)2.2 系统硬件设计 (8)2.2.1 单片机选型 (10)2.2.2 传感器选型与布局 (11)2.2.3 驱动电路设计 (12)2.2.4 电源模块设计 (13)2.3 系统软件设计 (14)2.3.1 系统软件架构 (16)2.3.2 主控程序设计 (18)2.3.3 驱动程序设计 (19)3. 循迹模块设计与实现 (20)3.1 循迹原理 (22)3.2 循迹算法设计 (23)3.2.1 循迹算法概述 (24)3.2.2 循迹算法实现 (25)3.3 循迹模块测试与分析 (27)4. 避障模块设计与实现 (28)4.1 避障原理 (30)4.2 避障算法设计 (31)4.2.1 避障算法概述 (32)4.2.2 避障算法实现 (34)4.3 避障模块测试与分析 (35)5. 系统集成与测试 (36)5.1 系统集成 (38)5.2 系统测试 (39)5.2.1 硬件测试 (40)5.2.2 软件测试 (41)5.3 测试结果分析 (43)6. 系统性能评价 (44)6.1 循迹性能评价 (45)6.2 避障性能评价 (47)6.3 系统稳定性与可靠性评价 (48)1. 内容概要本文主要针对基于单片机的循迹避障小车的设计与实现进行了详细探讨。
首先，对循迹避障小车的背景和意义进行了概述，阐述了其在现代自动化领域中的应用前景。
随后，详细介绍了单片机在循迹避障小车控制系统中的作用，并分析了其选型原则和硬件设计。
接着，重点阐述了循迹避障小车的软件设计，包括循迹算法、避障算法以及单片机程序设计。
在系统测试与实验部分，对循迹避障小车的性能进行了验证，并通过实际运行数据分析了其稳定性和可靠性。
对本文的研究成果进行了总结，并对未来研究方向进行了展望。
基于单片机的智能循迹小车设计
基于单片机的智能循迹小车设计智能循迹小车是一种基于单片机控制的小型车辆，通过传感器检测路面信息，结合预设路线实时调整行驶方向，实现自动循迹行驶。
智能循迹小车在无人驾驶、智能物流、探险救援等领域具有广泛的应用前景。
智能循迹小车的硬件主要包括单片机、传感器、电机和电源。
其中，单片机作为整个系统的控制中心，负责接收传感器信号、处理数据并输出控制指令；传感器用于检测路面信息，一般选用红外线传感器或激光雷达；电机选用直流电机或步进电机，为小车提供动力；电源为整个系统提供电能。
智能循迹小车的软件设计主要实现传感器数据采集、数据处理、控制指令输出等功能。
具体来说，软件通过定时器控制单片机不断采集路面信息，结合预设路线信息进行数据分析和处理，并根据分析结果输出控制指令，实现小车的自动循迹。
为提高智能循迹小车的稳定性和精度，需要对算法进行优化。
常用的算法包括PID控制、模糊控制等。
通过对算法的优化，可以实现对路面信息的精确检测，提高小车的循迹精度和稳定性。
为验证智能循迹小车的实际效果，需要进行相关测试。
可以在平坦的路面上进行空载测试，检验小车的稳定性和循迹精度；可以通过加载重量、改变路面条件等方式进行负载测试，以检验小车在不同条件下的性能表现；可以结合实际应用场景进行综合测试，以验证智能循迹小车在实际应用中的效果。
测试环境的选择要具有代表性，能够覆盖实际应用中可能遇到的各种情况。
测试过程中要保持稳定的行驶速度，以获得准确的测试数据。
对于测试过程中出现的问题，要及时记录并分析原因，以便对系统进行改进。
测试完成后，要对测试数据进行整理和分析，评估系统的性能表现，提出改进意见。
通过以上测试，我们发现基于单片机的智能循迹小车在循迹精度、稳定性等方面表现良好，能够满足实际应用中的需求。
同时，通过对算法的优化和硬件的改进，可以进一步提高小车的性能表现。
本文介绍了基于单片机的智能循迹小车的设计和实现过程。
通过合理选择硬件和优化软件算法，实现了小车的自动循迹功能。
基于单片机的红外遥控智能小车设计
基于单片机的红外遥控智能小车设计引言：随着科技的不断发展，智能物联网已经走进了我们的生活。
智能小车作为一种智能化的产品，能够实现远程遥控、自动避障等功能，受到了广大消费者的青睐。
本文就基于单片机的红外遥控智能小车设计进行详细介绍。
一、设计目标本设计的目标是通过红外遥控，实现对智能小车的远程控制，小车能够根据收到的指令进行行驶、避障等操作。
二、设计原理1.主控芯片：本设计使用单片机作为主控芯片，常用的单片机有51系列、AVR系列等，可根据实际需求选择合适的芯片型号。
2.红外遥控模块：红外遥控模块是实现红外通信的设备，可以将遥控器发出的红外信号解码成数据，实现遥控操作。
3.电机驱动模块：电机驱动模块可将单片机的PWM信号转化为电机的动力驱动信号，控制小车的行驶方向和速度。
4.超声波传感器：超声波传感器可以感知到小车前方的障碍物距离，根据测得的距离，进行相应的避障操作。
5.电源模块：小车需要使用适当的电源，通常是锂电池或者直流电源供应。
三、系统设计1.硬件设计：（1）搭建小车底盘：根据所选择的底盘，搭建小车结构，并安装好电机驱动模块、电源模块等硬件设备。
（2）连接电路：将红外遥控模块、超声波传感器等硬件设备与主控芯片进行连接，确保每个模块正常工作。
2.软件设计：（1）红外遥控程序设计：通过红外遥控模块接收红外信号，并解码成相应的指令。
根据指令控制电机驱动模块，实现小车的行驶方向和速度控制。
（2）超声波避障程序设计：根据超声波传感器测得的距离，判断是否有障碍物，如果有障碍物就停止或者转向。
四、实验结果和讨论经过实验验证，本设计的红外遥控智能小车能够准确接收红外信号，并根据指令控制小车的行驶方向和速度。
同时，超声波传感器能够及时感知到前方的障碍物，并进行相应的避障操作。
然而，该设计仍然存在一些不足之处，比如超声波传感器的测距范围有限，可能无法感知到较小的障碍物。
此外，红外遥控信号的传输距离也有一定限制，需要保持遥控器与小车之间的距离不过远。
基于单片机的智能小车避障循迹系统设计
基于单片机的智能小车避障循迹系统设计
随着技术的不断发展，智能小车成为人们生活中不可或缺的一部分。
本文主要介绍一款基于单片机的智能小车避障循迹系统设计。
一、系统的硬件设计
本智能小车的硬件设计包括控制模块、电源模块、驱动模块和传感器模块。
其中，控制模块采用C51单片机，电源模块采
用锂电池，驱动模块通过直流电机实现小车的前进、后退、左右转弯等各项动作，而传感器模块则包括超声波传感器、巡线传感器和红外线传感器。
二、系统的软件设计
本智能小车的软件设计包括控制程序和驱动程序。
控制程序主要实现通过巡线传感器和超声波传感器来检测路面情况，从而确定小车行驶方向和速度，同时通过红外线传感器来检测障碍物，从而进行避障。
驱动程序主要用于实现小车的前进、后退、左右转等动作。
三、系统的操作流程
小车启动时，控制程序首先检测巡线传感器和超声波传感器所处位置，从而确定小车行驶方向和速度。
接着，红外线传感器开始检测障碍物，并且在检测到障碍物时，自动转弯避免碰撞。
当小车行驶过程中检测到黑色线条时，巡线传感器将自动控制
小车前进或后退，从而使小车保持在线条上行驶。
四、系统的优点和应用
基于C51单片机的智能小车避障循迹系统具有高度自动化、低成本、易于维护等优点。
该系统可广泛应用于自动化物流、智能家居、机器人等领域。
总之，随着科技的不断发展，传感器技术和单片机技术等已经得到了广泛的应用和推广。
未来，智能小车必将在各个领域发挥更大的作用，创造更多的价值。
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开发研究
基于单片机的红外避障与循迹智能小车
单希明1,刘蓟南"，张千宇2
（1.沈阳工学院，辽宁抚顺113122；2.抚顺矿业集团西露天矿，辽宁抚顺113001）
摘要：目前国内电子智能行业发展迅猛，智能化产品逐渐遍布诸多行业。
本次设计的智能小车采用AT89C52单片机作为主要控制元件,使用红外对管和超声波模块发射并接收信号,通过给单片机烧写程序自动处理并输出信号,从而控制电机驱动,使得智能小车具有红外避障,自动循迹功能，同时也为特殊场合的多功能智能小车研究项目提供基础模型。
关键词:AT89C52单片机;红外避障;循迹;超声波测距1总体设计
基于AT89C52设计的智能小车，由2节3.7V可充电锂电池直接供电，为单片机及其他模块提供工作所需的电压。
红外对管避障与黑线循迹作为小车的主要功能，配合超声波模块，利用超声波探测功能对小车周围环境中固体障碍物进行更详细的探测,从而完善小车系统。
2单片机主控制电路
本智能小车选用AT89C52作为主控制系统，配合编程软件Keil uVision,通过单片机对供电烧写模块、实时时钟模块、复位电路、红外接收模块及电机驱动模块等进行程序操控。
3电机驱动模块
电机驱动模块可以将单片机给出的信号转化为小车的运行状态,故本次设计给智能小车装配L293D双H桥路电机驱动芯片,PWM可调电机转速，并在小车底板上安装了2个减速电机，小车所用步进电机AIRPAX,工作电压5V,绕组内阻20.4Q,步进角15°，永磁4相。
车轮采用直径65mm 宽度25mm含内胆防滑车轮。
通过单片机输出控制信号给L293D,由L293D驱动左右2个减速马达正转或反转，再配合万向轮来实现小车的前后左右行驶动作。
4红外避障模块
红外避障模块由左右2组红外对管（LEASl、RC1、LEAS2、RC2）、电压比较芯片（U5）、电位器（RW1、RW2）、状态指示LED灯（LED4、LED5）组成。
智能小车上电后,红外对接管就会启动，当红外对接管前方一定距离内有障碍物出现时，智能小车会把发射管发射的红外光反射回来被接收管接收，通过电压比较芯片分析后，再输出相应的信号，当红外对管前方一定距离内有物体出现时状态指示
津市蓟县人,研究生，研究方向:工程力学。
LED灯亮起。
当小车的左边红外对管探测到障碍物时，单片机输出信号给右电机,同时停止左电机运转，使小车向右转弯,当右边红外对管探测到物体时,右电机停转,左电机运行，小车左转。
以此实现红外避障效果。
5红外循迹模块
红外寻迹模块由智能小车底板上2组红外对管（U1、U2）、电压比较芯片（U5）、电位器（RW3、RW4）、状态指示LED灯（LED2、LED3）组成。
利用判断黑白线来完成寻迹,红外光有一个反射特性:不同的物体反射特性不同,尤其对白色反光的物体，红外光的反射量相对会多一些。
智能小车红外避障与寻迹实验应在自然光较弱情况下进行,自然光会对红外避障功模块和循迹模块中的红外接收管设备造成干扰，所以应在室内无自然光或夜晚灯光条件下进行调试和实验。
因为红外接收管的红外光波长，所以红外接收管在接收红外信号时，会被自然光中相同波长的红外光干扰进而影响小车性能。
6超声波模块
智能小车采用HC-SR04超声波测距设备,该设备由超声波发射器、接收器和控制电路组成，具有非接触式距离感测功能，其范围在2〜400cm,测距精度可达3mm。
采用10口TRIG触发测距，其正常工作时会发射8个40kHz的方波，并且具有自动检测有无信号返回的功能;如果有信号返回，10口ECHO会自动输出一个高电平，而超声波往返总路程所用的时间，等于输出的这个高电平持续的时间长度。
此超声波避障测距模块固定在车头前方,可以检测4m范围内是否存在障碍物，当检测到前方有障碍物时，单片机根据反馈回来的信号做出判断，提前控制电机，改变设计小车运行的轨迹，以此达到避障的效果。
7结束语
本次设计的智能小车以红外对接、超声波测距为主要功能,红外对接管具有灵敏度高、体积小、易于安装等优点,超声波测距具有测量范围广、精确较度高等优点。
AT89C52单片机与电机驱动芯片相结合,不仅减少了智能小车的制造成本，同时也保证了整个系统的稳定性与可编程性。
参考文献：
⑴周生远，王浩，于汇鑫.基于单片机的智能小车避障循迹
系统设计⑴.科技传播,2017⑷：4&
（收稿日期：2019-03-24）
《湖北农机化》2019年第9期。