寻迹避障小车的设计与实现(附件)【字数：6946】
近几年来，无人驾驶汽车普及成为了一个研究热门领域。人们了解更为智能和环保的汽车。本课题研究了一种简单的以STC89C52RC单片机为核心的智能小车，这种小车可以遵循特定的路线并躲避障碍物障，因为安装了红外传感器和超声波测距传感器。并采用了L298N电动机驱动模块驱动整辆小车。
目录
引言 1
一、系统设计方案 3
（一）总体设计思路 3
（二）总体设计方案 3
（三）总体设计要求 3
二、硬件电路设计 4
（一）总体设计 4
（二）电源模块 4
（四）循迹模块 6
（五）避障模块 7
（六）电动机模块 9
三、软件设计 10
（一）程序设计思路 10
（二）循迹部分程序设计 11
（三）避障部分程序设计 11
四、实验结果 12
（一）避障部分 12
（二）循迹部分 12
参考文献 14
致谢 15
附录 16
附录1 电动机驱动模块电路图 16
附录2 循迹模块电路图 17
引言
近年来，智能机器人得到快速发展，各个领域都开始出现智能机器人的身影，小至家居、电力领域，大到航天、军事领域，在各个方面影响着人们的日常生活。
提到只能机器人就很自然的会想起智能小车，这种小车在现在的实际生活中有很多创新例子，它能够感知引导线和前方障碍，从而能够自动识别路线，并进行自主选择，选出正确的路线，在前进过程中自动躲避阻碍前进的障碍物。
在家居领域，我们所需要的家庭助理、家庭管家也可以由升级后的智能小车来担任。我们需要在智能小车上另外加上网络通信模块和其他执行机构，例如传感器、摄像头，以便于小车协助我们完成诸如洗衣、拖地、开关门窗和电灯之类的简单家务。当然，升级之后的智能小车还可以和我们的手机连接在一起，这样我们就能实时了解对家里的情况，以防止特殊事件的发生。当然，针对于行动不便的老人和残疾人士，相关研究人员也在家庭保姆机器人方面进行了大量研究，并初见成效。 因此，智能家居给我们的生活带来了极大的便利 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
，并且我们可以肯定，智能以后还会为我们带来更多惊喜。
在工程领域，智能设备的运用就更多了，从一个工程的开始直到工程的结束，工程各个阶段都会用到智能设备。但是传统的工程机械存在很多安全问题，首先因为操作人员操作室和作业机械是一体的，在操作室中视线范围较窄导致操作员并不能高校的完成工作，容易发生意外，且发生意外之后，操作人员很难迅速的离开操作室，所以就很有可能因此再次发生事故。这种情况是不可避免的，因为有很多工程需要操作人员在现场指挥完成，这些工程往往没有那么安全。但是，无线遥控操作的出现就有效的避免了上述问题，大大降低了这种操作危险，因为它可以将驾驶操作室和作业机械自由分离结合。喷火除异物无人机、拉线架线、巡塔无人机、巡线这些新研发的智能设备改变了电力工程中电力工人的工作方式，降低了工人的工作量，减轻了工人的工作难度。另外，智能车辆对于消防人员而言可以在火灾中用于寻找生命体，对于企业而言可以用于探测有毒害物质泄漏，在战争中也由一定用处，可以用于销毁地雷、扫除炸弹。
家用汽车在很多方面都和智能小车都有类似之处，比如说，家用小车倒车时防止车后撞击的雷达系统，它和智能小车躲避障碍物的原理一样的，都是依靠于超声波，通过超声波感知的方式来测量障碍物的距离，并通过一定的系统将消息传递给驾驶员。在智能小车的基础上，更智能、CPU更可靠、传感器更稳定精确、执行机构更强大、动力系统更强劲、程序算法更先进的无人驾驶机动车、无人驾驶快递小车很快出现在了人们的视野当中。本次设计相对简单，更加适合刚刚接触智能机器人的小白，有助于他们培育对智能机器的兴趣。
相比于国外而言，我国对于智能车辆的研究不仅时间比较短，研究内容也比较单一。为了弥补国内外研究的差距，国内相关机构非常重视相关领域的研究，在国家和相关机构的极力推动下，近年来，智能汽车、无人驾驶汽车成为热点，受到了越来越多人的关注，在全国大学生电子设计竞赛中也开始出现智能车辆的相关题目。由此可以看出，本设计就是在此背景下对智能车辆进行研究，顺应于国家需要，具有一定的研究意义。另外，本设计与实际紧密结合，其中所涉及的很多技术，在家居、交通、医疗、机械等多方面都有很多的实际运用，具有一定的现实意义。
在对目前市场上现有的智能小车进行了系统性的学习和探究之后，该设计是根据STC89C52RC芯片做出的，该芯片使用红外传感器跟踪小型汽车的行进路线，使用超声波传感器检测障碍物，并借助该数据将数据返回给控制中心，控制中心对数据进行处理并对其进行评估根据有关小型车辆和障碍物路线的数据，形成适当的指令并将其发送到模块的电动机，以实现跟随小路和弯路的“智能汽车”的功能。主要内容包含硬件电路设计，制造，程序编程和最终产品最终实现的调试。
一、系统设计方案
（一）总体设计思路
结合本设计的内容和目标，本设计的避障小车系统主要由四个系统组成，分别是主控系统、电源系统、驱动系统和避障系统，如图11所示。
图11避障小车系统组成
（二）总体设计方案
本设计的智能小车主控系统为STC89C52型单片机，该系统相当于小车的大脑，其主要功能是负责接收其他系统发来的信号并对其进行处理。驱动系统为两个直流电动机和一个电机驱动模块，该系统相当于小车的腿，其主要功能是驱动小车行驶并进行避障操作。避障系统为两个红外传感器，该系统相当于小车的眼睛，其主要功能是感知障碍物，并将障碍物信号传输给主控系统。电源系统为四节五号电池，相当于小车的血液，其主要功能是给小车提供稳定且安全的电流和电压。本设计的智能避障小车设计图如图12所示。
目录
引言 1
一、系统设计方案 3
（一）总体设计思路 3
（二）总体设计方案 3
（三）总体设计要求 3
二、硬件电路设计 4
（一）总体设计 4
（二）电源模块 4
（四）循迹模块 6
（五）避障模块 7
（六）电动机模块 9
三、软件设计 10
（一）程序设计思路 10
（二）循迹部分程序设计 11
（三）避障部分程序设计 11
四、实验结果 12
（一）避障部分 12
（二）循迹部分 12
参考文献 14
致谢 15
附录 16
附录1 电动机驱动模块电路图 16
附录2 循迹模块电路图 17
引言
近年来，智能机器人得到快速发展，各个领域都开始出现智能机器人的身影，小至家居、电力领域，大到航天、军事领域，在各个方面影响着人们的日常生活。
提到只能机器人就很自然的会想起智能小车，这种小车在现在的实际生活中有很多创新例子，它能够感知引导线和前方障碍，从而能够自动识别路线，并进行自主选择，选出正确的路线，在前进过程中自动躲避阻碍前进的障碍物。
在家居领域，我们所需要的家庭助理、家庭管家也可以由升级后的智能小车来担任。我们需要在智能小车上另外加上网络通信模块和其他执行机构，例如传感器、摄像头，以便于小车协助我们完成诸如洗衣、拖地、开关门窗和电灯之类的简单家务。当然，升级之后的智能小车还可以和我们的手机连接在一起，这样我们就能实时了解对家里的情况，以防止特殊事件的发生。当然，针对于行动不便的老人和残疾人士，相关研究人员也在家庭保姆机器人方面进行了大量研究，并初见成效。 因此，智能家居给我们的生活带来了极大的便利 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
，并且我们可以肯定，智能以后还会为我们带来更多惊喜。
在工程领域，智能设备的运用就更多了，从一个工程的开始直到工程的结束，工程各个阶段都会用到智能设备。但是传统的工程机械存在很多安全问题，首先因为操作人员操作室和作业机械是一体的，在操作室中视线范围较窄导致操作员并不能高校的完成工作，容易发生意外，且发生意外之后，操作人员很难迅速的离开操作室，所以就很有可能因此再次发生事故。这种情况是不可避免的，因为有很多工程需要操作人员在现场指挥完成，这些工程往往没有那么安全。但是，无线遥控操作的出现就有效的避免了上述问题，大大降低了这种操作危险，因为它可以将驾驶操作室和作业机械自由分离结合。喷火除异物无人机、拉线架线、巡塔无人机、巡线这些新研发的智能设备改变了电力工程中电力工人的工作方式，降低了工人的工作量，减轻了工人的工作难度。另外，智能车辆对于消防人员而言可以在火灾中用于寻找生命体，对于企业而言可以用于探测有毒害物质泄漏，在战争中也由一定用处，可以用于销毁地雷、扫除炸弹。
家用汽车在很多方面都和智能小车都有类似之处，比如说，家用小车倒车时防止车后撞击的雷达系统，它和智能小车躲避障碍物的原理一样的，都是依靠于超声波，通过超声波感知的方式来测量障碍物的距离，并通过一定的系统将消息传递给驾驶员。在智能小车的基础上，更智能、CPU更可靠、传感器更稳定精确、执行机构更强大、动力系统更强劲、程序算法更先进的无人驾驶机动车、无人驾驶快递小车很快出现在了人们的视野当中。本次设计相对简单，更加适合刚刚接触智能机器人的小白，有助于他们培育对智能机器的兴趣。
相比于国外而言，我国对于智能车辆的研究不仅时间比较短，研究内容也比较单一。为了弥补国内外研究的差距，国内相关机构非常重视相关领域的研究，在国家和相关机构的极力推动下，近年来，智能汽车、无人驾驶汽车成为热点，受到了越来越多人的关注，在全国大学生电子设计竞赛中也开始出现智能车辆的相关题目。由此可以看出，本设计就是在此背景下对智能车辆进行研究，顺应于国家需要，具有一定的研究意义。另外，本设计与实际紧密结合，其中所涉及的很多技术，在家居、交通、医疗、机械等多方面都有很多的实际运用，具有一定的现实意义。
在对目前市场上现有的智能小车进行了系统性的学习和探究之后，该设计是根据STC89C52RC芯片做出的，该芯片使用红外传感器跟踪小型汽车的行进路线，使用超声波传感器检测障碍物，并借助该数据将数据返回给控制中心，控制中心对数据进行处理并对其进行评估根据有关小型车辆和障碍物路线的数据，形成适当的指令并将其发送到模块的电动机，以实现跟随小路和弯路的“智能汽车”的功能。主要内容包含硬件电路设计，制造，程序编程和最终产品最终实现的调试。
一、系统设计方案
（一）总体设计思路
结合本设计的内容和目标，本设计的避障小车系统主要由四个系统组成，分别是主控系统、电源系统、驱动系统和避障系统，如图11所示。
图11避障小车系统组成
（二）总体设计方案
本设计的智能小车主控系统为STC89C52型单片机，该系统相当于小车的大脑，其主要功能是负责接收其他系统发来的信号并对其进行处理。驱动系统为两个直流电动机和一个电机驱动模块，该系统相当于小车的腿，其主要功能是驱动小车行驶并进行避障操作。避障系统为两个红外传感器，该系统相当于小车的眼睛，其主要功能是感知障碍物，并将障碍物信号传输给主控系统。电源系统为四节五号电池，相当于小车的血液，其主要功能是给小车提供稳定且安全的电流和电压。本设计的智能避障小车设计图如图12所示。
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