智能车红外寻迹导航系统设计与实现
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。
智能循迹小车的设计与实现
本系统循迹采用 了８组 红外对管来循迹黑色路径 ，红外
小车控制板 上的ＷｉＦｉ模块 ，ＷｉＦｉ模 块将数据 以串行方式发 发射 管发射红外线到地面上 ，如果遇到黑色循迹线 ，则被吸
送 给￥５ＰＶ２１０微控制器，￥５ＰＶ２１０微控制器根据控制命令驱 收，不能反 射给 红外接 收管，当遇 到循迹线外的其余 白色 区
一 ６６ —
第 ５期 ２０１８年 ３月
无 线 互 联 科 技 ·设 计分 析
ＮＯ．５ ＭａｒＣｈ，２０ｌ８
内定 时 器 开 始 计 时 ，超 声波 在 遇 到 障碍 物 时 会立 刻 反 射 回 定 时器 记 录 的 时 间差 确 定与 障 碍 物 距 离 。超 声 波 发射 电 路 来，超声波接 收传感 器接收到反射波 ，同时停止计 时。通过 原 理 如 图 ３所 示 。
第 ５期 ２０１８年 ３
无 线互 联科 技
Ｗｉｒｅ１ｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
智能循 迹小 车 的设 计与 实现
Ｎｏ．５ Ｍａｒｃｈ，２０１８
过 怡 ，王云宝 ，董亚萍
（苏州市职业大学 计算机 工程 学院，江苏 苏州 ２１５１０４）
摘 要 ：文章设计一种基于Ａｎｄｏｒｉｄ移动终端控制的智能小车系统 ，小车采用四轮 结构 ，８组 红外对 管对黑 色轨 迹 进行循 迹 ，利用超声波传感器进行避 障。Ｓ５ＰＶ２１０微控制器系统进行传感器控制及小车循迹 。Ａｎｄｏｒｉｄ移动终端通ｉ￣ＷｉＦｉ模块与 Ｓ５ＰＶ２１０微控制器进行数据 通信，实现 小车的灵活控制和信息的实时采集。 关 键 词 ：循 迹 ；Ａｎｄｏｒｉｄ；Ｓ５ＰＶ２１０；ＷｉＦｉ
能小车 ，然后将小车放到场地中运行，一旦小车开始运行，无 ＰＬＬ／看 门狗等片上外设［２１。完全可以满足本系统ＷｉＦｉ数据 的
智能循迹小车的设计与实现
智能循迹小车的设计与实现作者：过怡王云宝董亚萍来源：《无线互联科技》2018年第05期摘要：文章设计一种基于Andorid移动终端控制的智能小车系统，小车采用四轮结构，8组红外对管对黑色轨迹进行循迹，利用超声波传感器进行避障。
S5PV210微控制器系统进行传感器控制及小车循迹。
Andorid移动终端通过WiFi模块与S5PV210微控制器进行数据通信，实现小车的灵活控制和信息的实时采集。
关键词：循迹；Andorid：S5PV210：WiFi智能小车的应用领域十分广泛，目前智能小车的设计和研发过程中通常通过串行口与PC 连接进行数据的传递，PC机上的上位机软件系统通过串行方式将控制数据传递给智能小车，然后将小车放到场地中运行，一旦小车开始运行，无法根据小车实际运行情况实时改变参数和获得小车的运行参数。
部分智能小车虽然可以通过无线遥控方式控制移动小车动作，但是局限于特定环境并且上位机系统无法获得实时运动情形[1]。
这样对小车的调试和设计带来困难，延长了小车设计调试的时间。
本文采用无线WiFi模块将智能小车与移动终端（Android手机、平板电脑等）相连，利用移动终端良好的图像界面，便于携带，随处移动等特性，代替传统PC机的上位机系统，可以遥控智能小车的运动，并根据小车的实际运行状态随时发送修改参数，并获得智能小车的参数信息，大大提高了智能小车调试测试的效率。
1 系统整体结构移动终端上运行上层控制软件，用户在上层控制软件上设置相应参数，移动终端将控制命令通过WiFi发送给智能小车控制板上的WiFi模块，WiFi模块将数据以串行方式发送给S5PV210微控制器，S5PV210微控制器根据控制命令驱动电机控制车轮以一定速度行进，S5PV210微控制器底层代码定时获取红外传感器和车轮码盘数据以调整车轮转向和速度，实现沿黑线循迹，同时定时获得超声波传感器数据实现避障。
用户需要查看小车的参数时，可以在上层控制软件上选择显示信息，S5PV210微控制器将采集到的超声波、光照、码盘等信息发送给移动终端并显示在上层软件界面上。
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。
智能小车红外循迹原理
智能小车红外循迹原理循迹电路循迹电路由收发一体的红外收发管P1，P2；电位器R18，R29；发光二极管D6，D7和芯片LM324等组成。
一共有两路，对应的红外电位器用于调节灵敏度。
LM234用于信号的比较，并产生比较结果输出给单片机进行处理。
智能小车循迹运动的原理如下。
红外光线具有反射特性，但对不同颜色的物体反射量是不一样的。
对白色物体，红外光线的放射量就会多一点，红外收发管的电压输出就会高一点；而对黑色物体，红外反射量大量减少，红外收发管的电压输出也低。
红外收发管的输出电压信号输入到LM324与电位器的电压输出进行比较（这个电压的大小可以通过调节电位器来调整）。
这样，我们只要将电位器调节到合适的范围，就可以使红外收发管对着白色物体时LM324输出低电平，对应发光二极管亮；红外收发管对着黑色物体时LM324输出高电平，对应发光二极管灭。
单片机根据LM324输出的电平状态，就能实时判断智能小车是否沿着黑色轨迹运动，如果智能小车是沿着黑色轨迹运动，红外收发管接收的是白色（地板）反光，LM324输出的是低电平；如果智能小车是跑偏了，红外收发管接收的是黑色（轨迹线）反光，LM324输出的是高电平。
单片机根据这一信号判断智能小车的运动状态，及时对智能小车的前进方向作出调整。
循迹电路调节电位器R18左红外信号强度调节---顺时钟调节电位器是增加灵敏度，反时钟调节电位器是减少灵敏度。
没有接收到红外反射信号时，发光二极管D6不亮；接收到红外反射信号时，发光二极管D6亮。
电位器R29右红外信号强度调节---顺时钟调节电位器是增加灵敏度，反时钟调节电位器是减少灵敏度。
没有接收到红外反射信号时，发光二极管D7不亮，接收到红外反射信号时，发光二极管D7亮。
调试注意事项：调试时不要对着强光，建议在室内调试（最好和实验环境一致）。
环境光线对红外线反射的检测有较大的影响，这是由红外线本身的特性决定的。
调节电位器时，要缓慢，细致。
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 ． ５ ｖ 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 ． ５ Ｖ 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 Ｐ Ａ １ ３ 相连， 最左边的 电阻连接 Ｐ Ａ ３的最低位 Ｐ １ Ａ Ｏ ， 依次类推， 一直 连到 Ｐ Ａ ４ 口。
摘要 ：本 文介 绍了一种基 于 ５ ｌ 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 Ｐ ＷＭ 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。
基于单片机的智能小车设计(红外避障及循迹)
轮式移动机器人的设计报告单片机系统课程设计智能小车(避障及循迹)的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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51单片机智能小车蓝牙遥控+红外循迹+红外跟随程序源代码、电路原理图和电路器件表
程序源代码、电路原理图、电路器件表当按下APP界面上的相关按键时（前进、左转、右转、后退、停止、左旋（当选择红外循迹用）、右旋（当选择红外跟随用）），手机会通过蓝牙发出相关的指令。
这些指令会被安装在智能小车上的蓝牙模块（HC-05）接收到，并通过串口转发给智能小车的处理器。
智能小车的处理器通过解析这些命令后，再根据这些命令的内容，控制智能小车前进、前进、左转、右转、后退、停止、红外循迹功能、红外跟随功能。
51单片机智能小车蓝牙遥控+红外循迹+红外跟随程序流程图如下：51单片机智能小车蓝牙遥控+红外循迹+红外跟随控制协议如下：前:$1,0,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x31 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）左:$3,0,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x33 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）后:$2,0,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x32 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）右:$4,0,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x34 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）停:$0,0,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）左旋（当选择红外循迹用）:$0,1,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x30 0x2C 0x31 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）右旋（当选择红外跟随用）:$0,2,0,0,0,0,0,0,0,0#（文本）0x24 0x30 0x2C 0x32 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x2C 0x30 0x23（十六进制）下文主要提供了51单片机智能小车蓝牙遥控+红外循迹+红外跟随完整程序源代码、电路原理图以及电路器件表。
红外循迹小车原理
红外循迹小车原理红外循迹小车是一种基于红外传感技术的智能小车，它能够通过感知地面上的红外线信号来实现自动跟踪行驶。
这种小车在智能车辆、机器人比赛和科技教育中都有着广泛的应用。
在这篇文档中，我们将详细介绍红外循迹小车的原理及其工作过程。
红外循迹小车主要由红外传感器、控制模块、电机驱动器和电源模块等部分组成。
其中，红外传感器是最关键的部件之一，它能够感知地面上的红外线信号，并将信号转化为电信号输出。
控制模块则负责接收并处理传感器输出的信号，从而决定小车的行驶方向。
电机驱动器则根据控制模块的指令驱动小车的电机进行相应的转向和速度调整。
电源模块则提供工作电压和电流，保证整个系统的正常运行。
红外循迹小车的工作原理是基于地面上的红外线信号。
通常情况下，循迹小车会沿着一条预先绘制好的红外线路线行驶。
红外传感器会不断地感知地面上的红外线信号，并将其转化为电信号输出。
控制模块接收并处理传感器的输出信号，通过对比左右两侧的信号强度差异来判断小车当前的位置偏移情况。
根据这一判断，控制模块会发出指令，控制电机驱动器使小车进行相应的转向和速度调整，从而使小车能够沿着预定的线路行驶。
在实际应用中，红外循迹小车的原理可以通过以下几个关键步骤来实现：1. 红外传感器感知红外线信号，当循迹小车行驶在预先绘制好的红外线路线上时，红外传感器会不断地感知地面上的红外线信号，并将其转化为电信号输出。
2. 控制模块处理信号，控制模块接收并处理传感器的输出信号，通过对比左右两侧的信号强度差异来判断小车当前的位置偏移情况。
3. 发出指令，根据位置偏移情况，控制模块会发出指令，控制电机驱动器使小车进行相应的转向和速度调整，从而使小车能够沿着预定的线路行驶。
红外循迹小车的原理虽然看似简单，但实际上涉及到了许多复杂的技术原理和工程实践。
通过对红外传感器信号的处理和控制模块的智能算法设计，循迹小车能够实现精准的自动跟踪行驶。
这种智能车辆不仅在科技教育中有着广泛的应用，还在工业自动化和智能交通系统中有着巨大的潜在市场。
毕业设计智能机械小车红外遥控自动寻迹
分类号编号03029本科毕业论文（设计）智能机器小车-红外遥控、自动寻迹Intelligent Reboot Car with Infrared Remote Control and Auto-track摘要今世，智能机械小车视作为以后机械人的雏形，是一个科研的热点，具有很高的研究价值。
而目前，智能机械的进展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
最近几年来，机械人的智能水平在不断的提高，而且迅速地在改变着人们的生活方式。
人们在不断探讨、改造、熟悉自然的进程中，制造能够替代人劳动的机械一直是人类的妄图，也确实是所谓的智能化。
本次课题设计的智能机械车以STC公司的90C516AD单片机为要紧操纵核心，通过遥控智能机械车使其具有前进、后退、停止的功能，通过红外寻迹使其能够自动依照必然轨迹行进。
同时，配合其他项目的红外避障与超声测距系统，实现该智能机械车的自动避障与检测距离功能。
智能机械车要紧由单片机操纵模块、无线遥控模块、红外寻迹模块、红外避障模块、超声测距模块电机驱动模块，液晶显示模块组成。
通过单独对各个模块的安装、调试，保证各个子模块的正常工作，取得正确的信号输出。
然后把各个模块组合起来，对90C516AD单片机写入程序，将各模块整合成一个完整的系统，完本钱次课题设计。
关键词：智能化；操纵；自动寻迹；红外遥控;ABSTRACTContemporary, intelligent machine car as the future robot prototype, is a research hot spot, has the very high research value. And at present, the intelligent machines has already developed in machinery, electronics, metallurgy, transportation, aerospace, defense and other fields. In recent years, the robot's intelligence level continues to increase, and quickly changing people's way of life. People constantly explore, in the process of transformation, the nature, make machine can replace the human labor has been a dream of mankind, also known as smart.This topic design of intelligent machine car is on STC company of 90 MCU as main control core, through the remote control car intelligent machines make it has the function of forward, backward, stop automatically by infrared tracing according to a certain path. At the same time, cooperate with other projects infrared obstacle avoidance and the ultrasonic ranging system, the realization of the intelligent machine car automatic obstacle avoidance and detection distance function.The intelligent car is made up of MCU module, wireless remote control module, Infrared tracing module, the infrared obstacle avoidance module, ultrasonic distance measuring module, motor drive module and liquid crystal display module. First, we should install and test every module. And, we should make sure have a good function and can send out a right order. Second, we should combine every module and write a program to our car. So, we will have an integral system to complete task.Keyword: intelligentize; regulate; tracking; infrared remote control ;intelligent c ar目录1 引言 (1)智能小车的意义和作用 (1)智能小车的现状 (1)小车智能化的实现方式 (1)2 整体设计 (2)总方案概述 (2)各模块分析总结 (2)主控模块方案分析、比较与选择 (2)寻迹模块方案分析、比较与选择 (3)遥控模块方案分析、比较与选择 (3)整体设计框图方案 (4)3 硬件设计 (5)单片机操纵模块 (5)晶振电路 (6)复位电路 (6)串口接口电路 (7)红外无线遥控模块 (7)红外遥控的工作原理 (8)TC9012遥控发射器 (8)LT0038遥控接收电路 (9)红外寻迹模块 (10)模块系统分析 (10)电机操纵模块 (12)驱动芯片L293D的硬件结构 (12)驱动芯片L293D的编程逻辑 (12)液晶显示模块 (13)液晶显示器的硬件结构 (13)液晶显示器时序操纵 (14)4 软件设计 (15)主程序编程思路框图 (15)各模块程序编程思路框图 (16)红外遥控模块同意中断程序编程思路框图 (16)寻迹模块编程思路框图 (16)电机模块编程思路框图 (17)各模块源程序 (17)红外遥控源程序 (17)1 引言智能小车的意义和作用自第一台工业机械人诞生以来，机械人的进展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
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一、本文概述随着科技的不断进步和智能化趋势的深入发展，单片机技术在现代电子系统中扮演着日益重要的角色。
特别是在智能机器人、自动化设备等领域，基于单片机的智能系统设计成为研究的热点。
其中，智能小车作为一种典型的移动机器人平台，具有广泛的应用前景。
智能小车能够在复杂环境中自主导航、避障和完成任务，这对于提高生产效率、降低人力成本以及实现智能化管理具有重要意义。
本文旨在设计一种基于单片机的智能小车避障循迹系统。
该系统利用单片机作为核心控制器，结合传感器技术、电机驱动技术和控制算法，实现小车的自主循迹和避障功能。
通过对小车硬件和软件的设计与优化，使其在复杂环境中能够稳定、高效地运行，并具备一定的智能化水平。
本文首先介绍了智能小车的研究背景和意义，阐述了基于单片机的智能小车避障循迹系统的研究现状和发展趋势。
然后，详细描述了系统的总体设计方案，包括硬件平台的搭建和软件程序的设计。
在硬件设计方面，重点介绍了单片机的选型、传感器的选择与配置、电机驱动电路的设计等关键部分。
在软件设计方面，详细阐述了避障算法和循迹算法的实现过程，以及程序的编写和调试方法。
本文还通过实验验证了所设计系统的可行性和有效性。
通过实验数据的分析和对比，证明了该系统在避障和循迹方面具有较高的准确性和稳定性。
本文也探讨了系统存在的不足之处和未来的改进方向，为相关领域的研究提供了一定的参考和借鉴。
本文设计的基于单片机的智能小车避障循迹系统具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
通过不断优化和完善系统的设计，有望为智能机器人和自动化设备的发展做出积极的贡献。
二、系统硬件设计在智能小车避障循迹系统设计中，硬件设计是整个系统的基石。
我们选用了性价比较高、易于编程控制的单片机作为核心控制器，围绕它设计了整个硬件系统。
核心控制器：选用了一款高性能、低功耗的单片机作为核心控制器，负责处理传感器数据、执行避障和循迹算法，以及控制小车的运动。
红外循迹方案
红外循迹方案简介红外循迹是一种常见的自动控制技术，应用于机器人、智能小车等设备中。
通过使用红外线传感器，机器人能够根据线路上的红外线信号来进行导航和循迹。
本文将介绍红外循迹方案的原理和实现方法。
红外循迹原理红外循迹方案的原理基于红外线传感器对环境中的红外线信号的感知和识别。
红外线传感器通常由发射器和接收器组成。
发射器发射红外线信号，接收器接收被物体反射的红外线信号。
通过测量接收到的红外线信号的强度，我们可以判断是否有障碍物存在。
在红外循迹中，通过安装多个红外线传感器在机器人底部，可以感测到线路上的红外线信号，并通过信号的强弱判断线路的路径。
当机器人离线路中心较远时，某一边的红外线传感器将感受到较强的信号，该边的电机将作出调整，使机器人向线路中心移动。
红外循迹的实现方法下面我们将介绍一种常见的红外循迹实现方法，以一个二轮差速驱动的智能小车为例。
材料准备在实现红外循迹方案之前，我们需要准备以下材料：•一个二轮差速驱动的智能小车底盘•红外线传感器模块（一般需要3个）•Arduino开发板•杜邦线•面包板和杜邦线套件•电池和电池盒硬件连接1.将红外线传感器模块连接到Arduino开发板上。
将每个传感器的输出引脚分别连接到Arduino的数字引脚上。
2.将Arduino开发板连接到智能小车的控制板上。
3.连接电池和电池盒，为智能小车供电。
软件编程我们可以利用Arduino开发板来编写控制智能小车的代码。
下面我们以使用红外线传感器进行红外循迹为例，做一个简单的控制程序。
// 引入红外线传感器库#include <IRremote.h>// 定义红外线传感器引脚const int leftSensorPin = 2;const int middleSensorPin = 3;const int rightSensorPin = 4;// 定义电机控制引脚const int leftMotorPin1 = 5;const int leftMotorPin2 = 6;const int rightMotorPin1 = 7;const int rightMotorPin2 = 8;// 创建红外线传感器对象IRrecv leftSensor(leftSensorPin);IRrecv middleSensor(middleSensorPin);IRrecv rightSensor(rightSensorPin);// 设置电机转向void setMotorDirection(bool leftForward, bool rightForward) {digitalWrite(leftMotorPin1, leftForward ? HIGH : LOW);digitalWrite(leftMotorPin2, leftForward ? LOW : HIGH);digitalWrite(rightMotorPin1, rightForward ? HIGH : LOW);digitalWrite(rightMotorPin2, rightForward ? LOW : HIGH);}void setup() {// 初始化红外线传感器leftSensor.enableIRIn();middleSensor.enableIRIn();rightSensor.enableIRIn();// 初始化电机引脚pinMode(leftMotorPin1, OUTPUT);pinMode(leftMotorPin2, OUTPUT);pinMode(rightMotorPin1, OUTPUT);pinMode(rightMotorPin2, OUTPUT);}void loop() {// 检测红外线传感器信号decode_results leftResults, middleResults, rightResults;if (leftSensor.decode(&leftResults) || middleSensor.decode(&middleR esults) || rightSensor.decode(&rightResults)) {// 根据信号强度判断方向bool leftForward = leftResults.value < 100;bool rightForward = rightResults.value < 100;// 控制电机转向setMotorDirection(leftForward, rightForward);// 重置红外线传感器leftSensor.resume();middleSensor.resume();rightSensor.resume();}}小车调试完成硬件连接和软件编程后，我们可以将代码上传至Arduino开发板，并将智能小车放在循迹线路上进行调试。
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。
公选课：红外智能循迹小车
红外智能循迹小车学院：专业：班级：学号：姓名：红外智能循环小车设计1 整体设计方案本系统采用简单明了的设计方案。
通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块判断黑线路经，然后由STC89C52通过IO 口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。
1.1 系统基本组成智能循迹小车主要由STC89C52单片机电路、TCRT5000循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。
(1)单片机电路：采用STC89C52芯片作为控制单元。
STC89C52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。
使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都很方便。
(2)TCRT5000循迹模块：采用脉冲调制反射式红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。
信号采集部分就相当于智能循迹小车的眼睛，由它完成黑线识别并生产高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。
JY043W型光电管和电压比较器LM393为核心部分，再加上必要的外围电路。
(3)L298N驱动模块：采用L298N作为电机驱动芯片。
L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片 L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。
该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便，稳定性好，性能优良。
L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。
另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。
(4)直流电机：采用双直流电动机。
直流电动机的控制方法比异步电动机简单，只需给电机两条控制线加上适当的电压就能使电机旋转，在正常工作电压范围，电压越高直流电机转速越高。
智能小车红外导航系统设计
智能小车红外导航系统学生姓名：学生学号：院（系）：电气信息工程学院年级专业：指导教师：助理指导教师：二〇一五年五月摘要摘要随着科学技术的急速发展，人类探索大自然的脚步越来越远。
然而，大自然中有很多不适合人类步入的恶劣环境。
所以就需要智能机器人替代人类进行探索。
在机器人探索过程中智能导航起到很重要的作用，为了避免机器人在运行过程中被障碍物所阻碍，就需要使用传感器实现避免障碍物阻碍。
传感器是智能小车在运动过程中避免碰撞的最后一道保护。
为了让智能小车能够像人一样在碰到障碍物之前就能发现并避开它，需要用到非接触检测传感器，如视觉摄像头。
在小型的智能小车制作中，采用摄像头视觉显然是一种比较复杂且成本昂贵的选择。
AT89S52单片机是一种功耗低、性能高8位的CMOS 微控制器，拥有8K的系统可编程Flash存储器。
使用美国Atmel公司的高密度不易失性存储器技术制造的，它和工业上的80C51系列产品指令和引脚完全兼容。
AT89S52单片机的片上Flash允许程序储存器在系统可以编程，也适用在常规的编程器上。
在单芯片上，AT89S52单片机拥有很灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，这些优势使得AT89S52单片机广泛应用在众多的嵌入式控制应用系统中。
本设计使用价格非常便宜且应用广泛的红外线（IR）部件进行通信和测量，采用AT89S52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的障碍，控制智能小车的伺服电机运行实现小车的自动避障。
控制机器人运动的伺服电机以不同速度旋转是通过让单片机的输入/输出（I/O）接口输出不同的脉冲序列来实现的。
从单片机的引脚开始，对各引脚进行分配，使伺服电机与红外传感组受到单片机的控制。
然后对红外传感器组进行电路设计。
最后用程序让整个系统各行其职。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
通过实验的结果来看，本设计满足题目要求，本文重点介绍和讲解了该系统的硬件和软件的设计以及测试结果的分析。