竞速智能小车
竞速智能小车设计与制作
一、任务
设计并制作一台竞速智能小车，在如下图的赛道上行驶一圈。
二、要求
1、基本要求：
（1）设计并制作一台竞速智能小车，在如下图的赛道上行驶一圈。越出赛道1次扣5 分，跑完一圈时间越短成绩越高；
（2）跑完一圈达到终点可以自动停车。
2、发挥部分：
1) 可以显示小车行驶的时间、里程和平均速度；
2) 可以显示小车越出赛道次数。
三、说明
1.微控制器可以自由选择MCS51、MSP430、ARM CM3等微控制器；
四、评分标准
ZK-4WD智能小车简介
智能小车简介 一、智能小车效果图 二、智能小车各模块功能介绍 1、小车底盘 小车底盘是机器人最重要的载体，相当于人体的躯干，ZK—4WD小车平台采用差速转弯，非常灵活，可以实现原地打转。小车平台大小刚好，可以承载一些如驱动器，控制器，电池，传感器等。
2、驱动模块 我采用ST公司原装全新的L298N芯片及高质量铝电解电容，使电路稳定工作。小车直流电机工作电流一般是200—400mA，有些更大。如果一个小车是两个轮子，那么总的电流在400--800 mA左右，这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应动作，而市面有的单片机IO口一般只能提供5--10 mA的电流，直接驱动不了单片机，所以就需要一个驱动模块，就好像人的心脏功能。 3、控制模块 我采用的控制器主控芯片是STC89C52属于标准的51核的单片机，STC12C5A60S2内带PWM，AD,1T运行速度（主流），集成USB转串可以直接用USB下载程序。集成数码管，舵机，红外蔽障，12864,1602，无线模块等接口，板载输入按钮
4、小车所需的能源 可以用普通的AA5号电池，我采用低内阻的充电电磁套装，这是小车的动力之源，对外供电为7.2V。 这四部分都是必备的，有这四样东西，就可以让小车走起来，至于要怎么走，这个时候传感器就开始大发神威了！ 5、小车需要的各种传感器 循迹传感器：一般用来识别黑白线，小车沿着这条黑白线行走，就需要循迹传感器 原理：循迹传感器通常采用红外的方式，红外管发射出来的红外光通过地面（白色）反射回来，在接收管理收到信号，一旦碰到黑线，那么红外光都被吸收，接收管没有接收到信号，从而得知传感器是否压线：从而调整小车运行方向。四路红外循迹模块：（可以通过换探头方式，改为蔽障方式） 超声波蔽障测距传感器：通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了，这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。通过程序代码的修改，可以调节小车蔽障的距离。
智能小车控制程序1
/*实现前进与后退功能*/ /*控制智能车向前行驶10秒，然后停3秒，再向后行驶6秒，停止*/ /********************************************************/ #include { go(); //前进 delay(10000); //前进10秒 stop(); //停止 delay(3000); //停3秒 back(); //后退 delay(6000); //后退6秒 stop(); //停止 } 智能小车报告分析 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】 智能小车（红外版）项目报告 目录 一、引言 ------------------------------1 二、总体方案 ------------------------------1 三、电路与程序设计 ------------------------------4 四、小车调试方案和调试结果 ------------------------------8 五、遇到的问题和解决方案 -------------------------------9 六、工程管理方案 -------------------------------10 七、总结和体会 -------------------------------10 一、引言 智能，即可以按照预先设定的模式在一个环境中运行，不需要人为的管 理。智能小车就是其中一个体现。本文的智能小车设有自动避障和自动循迹的 功能。其中避障的实现需要注意当小车与障碍物之间距离小于某一数值时，车 通过电动机转向；寻迹的实现则需要通过车底部的光电传感器检测行驶方向是否偏离黑线，再通过电动机调整运行方向。 小车系统以STC89C52单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取轨道及障碍物的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 二、总体方案 本小组设计的智能小车的控制机制是：以STC89C52单片机为控制核心的智能循迹避障小车。采用红外探测法实现信号检测,通过红外发射管和接受管来感知给定黑色轨迹和障碍物,将感知的信号返回给单片机,然后单片机对不同信号进行区分,结合软件编程控制小车前进、后退、左转、右转,从而实现循迹避障功能,即在有轨迹的地方小车能沿轨迹行驶,当遇到障碍时小车能够自动避开。 1.实现功能 （1）寻迹功能 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”一黑线。本车用了比较普遍的检测方法——红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 （2）避障功能 （关键词：智能车 AT89S52 单片机金属感应器霍尔元件 1602LCD）智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车，采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心；采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶；采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度；采用1602LCD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 1 设计任务 (3) 1.1 要求 (3) 2 方案比较与选择 (4) 2.1路面检测模块 (4) 2.2 LCD显示模块 (5) 2.3测速模块 (5) 2.4控速模块 (6) 2.5模式选择模块 (7) 3 程序框图 (7) 4 系统的具体设计与实现 (9) 4.1路面检测模块 (9) 4.2 LCD显示模块 (9) 4.3测速模块 (9) 4.4控速模块 (9) 4.5复位电路模块 (9) 4.6模式选择模块 (9) 5 最小系统图 (10) 6 最终PCB板图 (12) 7 系统程序 (13) 8 致谢 (46) 9 参考文献 (47) 10 附录 (48) 1. 设计任务： 设计并制作了一个智能电动车，其行驶路线满足所需的要求。 1.1 要求： 1.1.1 基本要求： （1）分区控制： 如（图1）所示： （图1） 车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线）。在第一个路程C~D区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s；第二个路程D～E区（2米）以高速行驶，通过时间不得多于4秒；第三个路程E~F区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s。 （2）小车能自动记录、显示行驶时间、行驶距离以及行驶速度，还能记录每段所走的时间，从而判断是否符合课程设计要求。（记录显示装置要求安装在车上）。 1.1.2 发挥部分： S型控制：如（图2）所示： （图2） 第一章产品背景 1.1社会背景 近年来，我国国民经济在新常态下保持平稳运行，呈现出增长平稳、结构优化、质量提升、民生改善的良好态势。统计局数据显示，初步核算，2014年国内生产总值636463亿元，人均GDP约为7485美元。 随着社会的快速发展，人均GDP的稳步增长，居民对于汽车刚性需求日益强劲。自2012年以来汽车流通规模不断扩大，新车销量连续四年全球排名第一。截止2014年我国汽车保有量为1.3亿辆，平均10人拥有1辆汽车。而随着我国城镇化推进和人口大城市化趋向凸显，以及新农村建设，城乡汽车需求量仍将继续增长。 2.2市场背景 2013年，中国汽车市场年销量超过2000万辆，有近百个汽车品牌，500多个汽车产品，分别是美国的2.1倍和1.8倍。毫无疑问，中国不但是全球最大的汽车市场，也是全球竞争最为激烈的汽车市场。 然而，随着互联网在中国的发展，中国消费者对汽车智能互联的需求，电商发展对传统汽车营销模式的冲击以及能源危机、环境危机对汽车传统动力形式的挑战，汽车业将迎来一次行业性的变革——智能化、互联网技术发展正在改变汽车产品以及汽车行业的格局，继“iPhone”、“iPad”之后，“iCar”也会成为现实。这种变革，对所有的汽车企业来说，既是挑战，也是机遇。 智能汽车是在传统汽车基础之上，通过计算机技术、互联网技术、现代传感、信息融合、通信、人工智能、以及传感器等技术，在汽车上实现娱乐功能、互联功能、物联功能，集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能车的研究起始于二十世纪七十年代，到八十年代主要从事智能汽车研究通信、控制等科学技术的飞速发展，对智能车的研究也加速至一个新的阶段，而我国对智能汽车的研究起步较晚，技术相对落后。 根据公众对汽车智能化的意见调查，结果显示，仅有7.24%的受访者表示，汽车智能化只是增强车辆以及品牌在市场的竞争力和附加值，会更多地在高端车型上出现。而超过90%的受访者表示，智能化在未来汽车发展中将占据重要的地位。其中，51.02%的受访者认为，智能化会成为汽车在继节能、安全、环保之后新的发展趋势。另外，还有23.73%受访者表示，所有档次车辆均会配置相应的智能化设备，并成为必需的配置。 目前对智能汽车的研究已成为汽车行业的一大热点，智能汽车以其无可匹敌的安全性、舒适性、环保性等诸多优势必将成为未来汽车市场的霸主，谁能在智能车研究应用领域掌握 智能小车成果摘要与应用前景 本成果的科学性在于：本设计是一个利用光、电、机、无线通信等技术为一体的综合性设计。在设计中运用了检测技术、自动控制技术、无线通信技术和电子技术。 成果的先进性在于：系统运用多重传感器与控制器良好的结合，系统可分为传感器检测部分，智能控制部分和电源模块。传感器部分包括红外循迹模块、超声波测距模块。智能控制部分包括四个主要单元模块：单片机控制模块、电机驱动模块、显示模块、信号传输模块。该系统的独特之处在于没有人的操作与干预下可以智能的完成多项任务，比如小车的直线行驶，探测转弯标志，探测超车标志，显示时间,交替超车等各项任务。 本系统中，以单片机为核心，各模块相互配合，形成了一个包括人机界面的半闭环系统，从而使小车能完成各项任务。我们对整个系统进行了研究，选用履带小车为车体，以c8051f020单片机为控制核心，用12v锂电池供电，并利用7805将电压稳至5v以满足单片机及驱动等其它模块对电压的需求。用L298N驱动双直流电机，通过传感器检测、控制电动机的方向、快慢、启停。循迹模块运用保证了小车安全在赛道上行驶。小车上还装有无线接收模块，在两车之间实现信息传输。通过各模块的配合，在程序的控制下，最后检测证明小车能够快速稳定的实现在赛道上行驶、超车等任务。由于本系统需要两车的配合完成任务，因此要在两车之间建立通讯方式。在运动中的小车间建立联系，无线通讯无疑是简便可行的方法。在两车上各装有一块 NRF无线模块，NRF具有接收模式和发送模式，因此可以实现两车之间进行信息交换。 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。智能机器人正在代替人们完成这些任务，凡不宜有人直接承担的任务，均可由智能机器人代替，可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段，人类无法介入等特殊情况下的任务，智能小车就是其中的一个体现。智能车辆又称为轮式移动机器人，是移动机器人的一种，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合体统。如果将以上技术引用到现实生活中，可以使我们的未来生活变得更加智能。除了潜在的军用价值外，还可以应用于科学研究、地质勘探、危险搜索、智能救援等，其在交通运输中的应用前景也受到西方国家的普遍关注。 //T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K 的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include 智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计 一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了 解， 一般有三个模块： 1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯； 2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理； 3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。 N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N 芯 片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块： 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。 J I A N G S U U N I V E R S I T Y 蓝牙智能小车 专业：测控技术与仪器 班级：测控1301 小组成员：何凯旋 学号：11 23 10 15 2016年 4月 目录 摘要 (1) 第一章蓝牙智能小车简介 (2) 第二章蓝牙智能小车机械结构 (3) 第三章蓝牙智能小车电路 (6) 3.1系统原理框图 (6) 3.2 电机驱动模块 (6) 3.3 信号检测模块 (7) 3.3 主控电路模块 (8) 第四章蓝牙智能小车软件结构 (9) 4.1 主程序程序图 (10) 4.2循迹流程图 (11) 4.3 红外避障流程图 (13) 4.4遇到的困难和解决办法 (15) 第五章心得体会 (17) 致谢 (17) 摘要 智能车辆作为现代社会的新产物，以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备，智能小车的研究和开发正成为广泛关注的焦点。这次创新课程，我们小组主要对蓝牙智能小车进行设计，利用了循迹传感器实现了循迹功能，利用红外传感器实现了避障功能，并将循迹和避障功能结合起来，完成了小车循迹跑一周并避障。 关键词：蓝牙智能小车循迹传感器红外传感器循迹避障功能 第一章蓝牙智能小车简介 机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。 控制器部分：接收传感器部分传递过来的信号，并根据事前写入的决策系统（软件程序），来决定机器人对外部信号的反应，将控制信号发给执行器部分。好比人的大脑。执行器部分：驱动机器人做出各种行为，包括发出各种信号（点亮发光二极管、发出声音）的部分，并且可以根据控制器部分的信号调整自己的状态。对机器人小车来说，最基本的就是轮子。这部分就好比人的四肢一样。传感器部分：机器人用来读取各种外部信号的传感器，以及控制机器人行动的各种开关。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。无线部分：用蓝牙从机的TTL接口接收信号反馈给单片机，还可以通过电脑的无线局域网网卡来控制路由器的TTL 串口来控制单片机的状态。由于蓝牙模块容易得到且接口方便，电压可以用+5V 控制，携带方便，便于在小车上安装。电机驱动：电机驱动需要大电流，较高的电压，考虑到单片机的负载能力，用L298N驱动模块来驱动电机，单片机输出逻辑信号控制L298N模块输出正反向电压，由此控制电机的正反转。 研究智能小车的背景和 意义 Revised by Petrel at 2021 随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械，传感技术等多个学科。同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展[1]。随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。 小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。在危险环境下，机器人非常适合使用。在这些险恶的环境下工作，人类必需采取严密的保护措施。而机器人可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，且不需要得到像对人一样的保护。例如美国的“勇气”号和“机遇”号，在火星探测过程中分别在其着陆区域附近找到火星上过去曾有过水的证据，为人类对火星的探测做出了巨大的贡献[1]。 机器人的应用正逐步渗入到工业和社会的各个层面，如采用带有专用新型传感器的移动式机器人，连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发的先兆，采取相应的预防措施；智能轮椅运用口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能，运用了现代高新技术来改善残障人们的生活质量和生活自由度。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。 “工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。 本文所研究的内容涉及寻迹、避障、人工操控等多种功能，初步实现智能化，可做为各类科研的基础模型，具有较大的研究空间，适合于多种领域的智能化研究与开发。 智能小车是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的一种智能移动机器人。移动机器人作为现代高科技的集成体，是21世纪的科技制高点之一。移动机器人技术的发展，应该说它是科学技术发展的一个综合性的结果。同 智能循迹小车程序 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022 #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //D0-D7:f,b,a,e,d,h,c,g 共阴依次编码 //74LS04反相器驱动数码管 uchar code table[10] = {0x5F,0x42,0x9E,0xD6,0xC3,0xD5,0xDD,0x46,0xDF,0xD7}; uchar i = 0; //用于0-3数码管轮流显示uint j = 0; //计时的次数 uint time=0; //计时 uint pwm=16; //占空比 uint speed; //调制ＰＷＭ波的当前的值 sbit R=P3^2; //右边传感器 P3^2 sbit L=P3^3; //左边传感器 P3^3 //电机驱动口定义 sbit ENB=P1^0; //前轮电机停止控制使能 sbit ENA=P1^1; //后轮控制调速控制端口 sbit IN1=P1^2; //前轮 sbit IN2=P1^3; //前轮 sbit IN3=P1^4; //后轮 sbit IN4=P1^5; //后轮 void Init() { TMOD = 0x12; //定时器0用方式2,定时器1用方式1 TH0=(256-200)/256; //pwm TL0=(256-200)/256; TH1 = 0x0F8; //定时2ms TL1 = 0x30; EA = 1; ET0 = 1; ET1 = 1; TR0 = 1; TR1 = 1; } void tim0(void) interrupt 1 //产生PWM { speed ++; if(speed <= pwm) //pwm 就相当于占100的比例{ ENA = 1; } 简易智能小车——2003年全国大学生电子设计竞赛， c51源程序系统的单片机程序 #include "" #define det_Dist */ void ctrMotor_Dist(float dist,unsigned char type) {unsigned char t=0; mType=type; P2=((P2&240)|15); cntTime_Plues=(int)(dist/det_Dist); while(cntTime_Plues) { if(Inter_EX0==1&&StartTask==0) { cntTime_Plues=0; break; } if(Light_Flag==1) t=LightSeek(); if(type==0) 0为A仓库，1为B仓库，2为停车场*/ void fndIorn(void) interrupt 0 { unsigned char i; P10=1; P2=((P2&240)|15); //停车 P07=1; delay(1000);//刹车制动 P07=0; Inter_EX0=1; cntIorn++; Display(cntIorn); for(i=0;i<40;i++) { P2=P2&249; delay(2); P2=((P2&240)|15); delay(2); } P2=P2&249; delay(100); P2=((P2&240)|15); //停车 IornColor(); //判断铁片黑白,设置bkAim for(i=0;i<95;i++) { P2=P2&249; delay(3); P2=((P2&240)|15); delay(2); } P2=((P2&240)|15); //停车 delay(4000); //把铁片吸起来 EX0=0; } /*外部中断1中断程序: */ /*对霍尔开关的脉冲记数,对小车的位置进行记录，以便对小车进行定位*/ void stpMove(void) interrupt 2 { cntTime_Plues--; if(Direction==0) //向上 { if(mType==0) sY+=det_Dist; else if(mType==2) sY-=det_Dist; } else if(Direction==1) //向左 { if(mType==0) sX+=det_Dist; else if(mType==2) sX-=det_Dist; } 研究智能小车的背景和 意义 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-SANYHUASANYUA8Q8- 随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械，传感技术等多个学科。同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展[1]。随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。 小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。在危险环境下，机器人非常适合使用。在这些险恶的环境下工作，人类必需采取严密的保护措施。而机器人可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，且不需要得到像对人一样的保护。例如美国的“勇气”号和“机遇”号，在火星探测过程中分别在其着陆区域附近找到火星上过去曾有过水的证据，为人类对火星的探测做出了巨大的贡献[1]。? 机器人的应用正逐步渗入到工业和社会的各个层面，如采用带有专用新型传感器的移动式机器人，连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发的先兆，采取相应的预防措施；智能轮椅运用口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能，运用了现代高新技术来改善残障人们的生活质量和生活自由度。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。? “工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。? 本文所研究的内容涉及寻迹、避障、人工操控等多种功能，初步实现智能化，可做为各类科研的基础模型，具有较大的研究空间，适合于多种领域的智能化研究与开发。 智能小车是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的一种智能移动机器人。移动机器人作为现代高科技的集成体，是21世纪的科技制高点之一。移动机器人技术的发展，应该说它是科学技术发展的一个综合性的结果。同 Arduino智能避障小车避障程序 首先建立一个名为modulecar.ino的主程序。 // modulecar.ino，玩转智能小车主程序 #include pinMode(ENA, OUTPUT); //依次设定各I/O属性 pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); pinMode(trigger, OUTPUT); pinMode(echo, INPUT); sensorStation.write(90); //舵机复位至90? delay(6000); //上电等待6s后进入主循环 } //主程序 void loop() { read_ahead = readDistance(); //调用readDistance()函数读出前方距离Serial.println("AHEAD:"); Serial.println(read_ahead); //串行监视器显示机器人前方距离 if (read_ahead < no_good) //如果前方距离小于警戒值 { fastStop(); //就令机器人紧急刹车 waTch(); //然后左右查看，分析得出最佳路线 goForward(); //*此处调用看似多余，但可以确保机器人高速运转下动作的连贯性 } 简易智能小车 第四组：胡思铖、陈涛、涂雅菲摘要：本系统以89S52单片机为核心，利用了红外传感器、光敏传感器、超声传感波器、霍尔传感器及接近开关，通过对各方向上传感器所测数值的比较判断，利用单片机控制小车的左转、右转、前进及后退，完成对小车状态的即时控制，同时可在小车运动过程中显示即时速度和总运行时间。实现了小车在直道和弯道区按照黑带线的引导向前行驶，在障碍区灵活蔽障和在光敏区按照光线引导顺利进入车库的功能。达到了小车行驶超过90秒或离光源10至20厘米距离时自动停车的要求，并在黑带引导区可检测金属片，记录并存储遇到各金属片的时间和其离起点的距离，在遇到最后一块金属片时停车5秒同时显示所遇金属片信息。小车在整个运动过程中速度较快、蔽障灵活，路程、速度及时间记录准确，成功地完成了题目的各项要求。 Abstract: This system is based on a single chip as a kernel. Infrared transducer, photoconductive transducer, ultrasonic transducer, Hole transducer and adjacent switch are used in this system. The single chip controls the car to turn left, turn right, forwarding or countermarch through judging values which measured by these transducers and displays the instant speed and total time of the car. Running along the black line in the road and flexible evading of obstacles, as well as entering into the garage through detecting light from bulb are achieved. The car won’t stop until total time exceed 90 seconds or the distance from car to lamp-house reach 10 to 20 centimeters. Foils can be found and the data of these foils in distance and time will be displayed during the 5 second’s stop after finding the last metal. During the process, all the aim can be well achieved. 一、方案论证与选择 1、电机驱动电路 方案一：调压方式 调压方法通过电阻网络或数字电位器调整电机的分压，从而达到调速目的，但是这种方法只能实现有限级调速，而且由于电机的内阻一般较小，因此分压后电机的效率不高。方案二：继电器方式 采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对小车的速度进行调整。此方案电路简单，但继电器的机械特性易损坏、寿命短、可靠性不高。 方案三：达林顿管组成H型PWM电路 由达林顿管组成的H型PWM电路是目前比较广泛应用的一种方法。达林顿管交替工作在饱和与截止的模式下，因此效率非常高。H型PWM电路可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也极强。 方案四：利用单片机产生高低电平控制电机转速 利用单片机产生高低电平驱动直流电机。当单片机向直流电机提供高电平时，电机就会全速转动，当向直流电机提供低电平时，电机停止转动。所以向直流电机提供一定频率的高低电平，并改变其占空比可使电机转速可调。同时该方案还可使直流电机反接电平令电机反转，达到令小车后退的目的。该方案利于程序控制，硬件简单易行，只需将单片机和驱动电路相连即可。 基于以上分析，为了便于程序简单控制，减少硬件连接，选用方案四。 2、小车导向与驱动方式 方案一：后轮驱动，后轮导向 采用这种驱动方式的电动车的两个直流电机，一个电机驱动左后轮，左后轮和左前轮通过齿轮传动；另一个直流电机控制右轮。当两个轮子的转动速度不一样时，小车转向速 目录 一、智能小车硬件系统设计 (2) 1.1智能小车的车体结构选择 (2) 1.2智能小车控制系统方案 (2) 1.3电源系统设计 (4) 1.4障碍物检测模块 (4) 1.4.1超声波传感器 (4) 1.5电机驱动模块 (5) 1.5.1驱动电机的选择 (5) 1.5.2转速控制方法 (6) 1.5.3电机驱动模块 (7) 1.6速度检测模块 (9) 1.6.1增量式光电编码器的工作原理 (9) 1.6.2电机转速检测方法 (10) 1.7通信扩展模块 (11) 1.7.1蓝牙透传模块 (11) 1.8硬件设计中注意的问题 (12) 二、控制系统软件设计 (13) 2.1 系统程序设计 (13) 2.1.1系统总体框图 (14) 2.1.2障碍物探测模块程序设计 (14) 2.1.3电机驱动模块程序设计 (15) 2.1.4速度检测模块程序设计 (15) 2.1.5 寻迹模块程序设计 (18) 一、智能小车硬件系统设计 1.1智能小车的车体结构选择 目前常用的移动机器人运行机构的方式有轮式、履带式、腿式以及上述几种方式的结合。轮式和履带式机器人适合于条件较好的路面，而腿式步行机器人则适合于条件较差的路面。为了适应各种路面的情况，可采用轮、腿、履带并用。在各种实用的移动机器人中以轮式机器人(Wheeled mobile robot，WMR)最为常见，它具有悠久的历史，在机械设计上非常成熟。本文中智能小车的设计思想是作为在路面环境较好的场合中工作的机器人使用，所以采用轮式机器人。机器人车体由车架、蓄电池、直流电机、减速器、车轮等组成，它是整个小车的基础部分。 从轮式移动机器人的车轮个数来说，常用的为三轮或四轮，更多轮的机器人则多见于可变构形的移动机器人应用。四轮机构在稳定性方面强于三轮机构。而一般轮式移动机器人转向装置的结构通常有两种方式，第一种方式是使用舵机转向，在此方式下前轮是自由轮，后轮是驱动轮，使用一个电机进行驱动，转向使用舵机控制转向轮(前轮)实现；另外一种方式使用差动控制转向，与舵机转向相同的是，后轮是驱动轮，但左、右轮使用独立的电机驱动，前轮为自由轮，转向通过控制左右驱动轮速度的方式实现。综合考虑到智能小车承载能力、稳定性以及转向精度的要求，系统采用了四轮差动转向式，其中后部两轮为驱动轮，前部两轮为随动万向轮。 1.2智能小车控制系统方案 在整个智能小车系统的总体设计之中，控制系统是最重要的，它是整个系统的灵魂。控制系统的先进与否，直接关系到整个机器人系统智能化水平的高低。机器人的各种功能都在控制系统的统一协调前提下实现，控制系统设计的策略也决定了整个机器人系统的功能特点及其可扩展性。 本次设计的智能小车控制系统，具备了障碍物检测、自主定位、自主避障、PWM电机驱动、CAN总线通信、无线通信等一系列功能。根据上述所提及的智能小车的功能要求，课题研究的控制系统主要包括：电源模块、微控制器模块、障碍检测模块、电机驱动模块、速度检测模块、通讯扩展模块等部分。系统总体框图如图1.1所示。具体设计过程中，各模块硬件以及软件部分力求相对独立，为日后的更新和后续升级提供便利。 目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、驱动部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。 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。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。本设计就采用了比较先进的C51 为控制核心，C51 采用CHOMS 工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。智能小车国内外研究现状: 世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，己经应用于各个领域，在4探测和军事领域使用特别多。近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同用途的需要。 世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年的历史。美国和前苏联是从20 世纪60 年代末期开始进行月球表面探测任务的。美国曾在1966-1968 年间，向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997 年，由美国JPL全称JetPropulsion Laboratory，美国太空总署喷气推进实验室研制的Sojourner 号探测车登上了火星。它验证了小型火星车的性能，并完成了一系列技术试验。2004 年 1 月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在1959-1976 年间，总共成功发射了两个月球探测车。 单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活，生产上，单片机无处不在。ATMEL 公司的STC89C52 单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。STC89C52 可以说是单片机领域的主流产品，其应用如此广泛，所以有必要去学习和应用该单片机，以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。智能小车报告分析
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