简易智能小车的设计与实现(附件)【字数：8960】
摘 要本文研究的内容是应用于单片机系统下的智能小车自动循迹行走和自动规避障碍物的流程控制。自动循迹行走是利用单片机系统根据白色地面上的中央黑线让小车能沿着它行走。自动规避障碍物也被单片机系统自动引导来实现这一功能需求。本次毕业设计主要用的是STC89C52RC型号的单片机，它将作为智能车的核心控制模块，利用红外反射传感器识别道路中心的黑线和周围的障碍物。L298N芯片控制小车直流电机的正转和反转，以及调速。软件设计程序用C语言进行编程。综上所述，本次设计的智能车电路结构简单易懂,操作性强，可供后期开发。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能小车概述 1
1.2智能小车研究中的问题 1
第二章 智能循迹小车总体设计方案 3
2.1整体设计方案 3
2.2小车系统控制方案 4
第三章 系统的硬件设计 6
3.1单片机控制模块 6
3.2红外循迹避障模块 7
3.3电机驱动电路 8
第四章 系统软件设计 11
4.1软件设计流程 11
4.2本系统的编译器 12
第五章 系统总体调试 16
5.1硬件的测试 16
5.2软件的测试 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1智能小车概述
智能作为新时代的产物,对人类的发展有着深远的影响。它可以在人们提前设定好的模式下自主的按照人的意愿行事。在没有人为干扰的情况下，就可以达到预期的目标，或者更出人意料的情况,促进智能综合开发的应用。对于智能车的开发过程难度是不高的，用的软件开发环境和硬件搭建平台也是合理的,不需要花费太多的人力和财力来实现所需的功能,也符合本科开发的意义。本设计的理论分析、技术特点可为智能机器人的设计提供参考。这种小车也可以作为一种新型的玩具车，展现其智能的一面，发挥其商业化的作用。同时,这个毕设选题是大学里最重要的一次自主开发的项目,可以充分发挥我们的自主学习能力，这对以后的项目开发也有着巨大的帮助，是对自己本身的一种提升。智 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
能车设计以智能开发为主,我们用简单易用的51单片机作为整个系统的核心，操控整个系统的运行，用一些普通的物材用作小车的底座，车轮等等，选用步进电机驱动车轮达到小车整体的活动[1]。我们采用红外相关传感器技术、L298N芯片控制电机技术等来实现我们设计的智能小车的功能。本设计结合了红外自动跟踪硬件模块和红外自动避障软件设计,设计了一种多功能智能车。实现了小车能够根据地面黑线来进行自动循迹跟踪、、检测四周的障碍物后转弯，自动规避他们等功能。以此方式实现了设计需求,完成了设计的功能体现。
1.2智能小车研究中的问题
目前,绝大多数国家正在进行智能化的汽车自动驾驶的技术研究，如无人机之类的。自动导航不但人为可以操控，其具有常规的行动方式，而且它还具备了类似于人脑的意识行为，可以主动的去分析周围的信息并作出相应的操作。我们人可以通过自己的感官去感知周围的信息,而人脑则利用这些信息进行全面的解剖。以达到对事物的完整的了解。多传感器的信息融合技术就是一种模拟我们人类大脑思维的的方式,对感知来的信息作出相对应的处理。多传感器信息融合是指在多种方位的各式传感器提供局部的周边信息并将其统一规划好。将相同或不同种类的传感器进行集成,协调使用,通过减少这些不确定性因素来实现对事物的统一规划。
多传感器的信息交汇在一起会产生如下特点:(1)增加系统的活动执行能力;(2)提升信息人为可见;(3)能够获取到大面积的数据;(4)提高整个小车系统的可信度;(5)提高整个小车系统的检测能力;(6)改善系统的存储空间;(7)提高整个小车系统运行的保障性。本文由五个章节构成。第一章是绪论,主要介绍当代智能车的发展现状及研究智能车技术的相关问题。第二章是整个智能车系统的设计模式和方案的统筹。第三章是智能车的硬件设计,其中包括MCU电路、红外循迹避障模块和电机驱动电路的设计。第四章是智能车系统的软件程序设计,整个小车运行过程中的软件设计流程。第五章是智能车整机系统软硬件调试,能够让智能车的正常的在跑道上行走。
第二章 智能循迹小车总体设计方案
2.1整体设计方案
本次的智能车系统的设计方案简洁清晰，容易让人理解。小车底座下方的光电二极管通过发射红外线来判断地面的黑线，寻找行走的路线；小车的左右两边高灵敏光电晶体管的传感器模块会判断左右两边的障碍物实现一个整体的行动方案。最后单片机会处理这些信号，并用相应的指令控制IO口链接的步进电机相关驱动模块，来改变两个直流电机的当前正转反转的状态，以此来实现小车循迹的工作方式和避障行为方法[2]。
2.1.1系统设计步骤
(1)根据毕设的方案设计需求，确定整个智能车的实现流程方案。
(2)用Altium Designer3设计简易的PCB版图。
(3)画出整个智能车实现的程序流程图，编程使用C语言，用Keil4用作代
码的调试和编译。
(4)让厂商将元件完整的焊接好，我们将编译生成的文件烧录到单片机里。
(5)把小车放到跑道上进行相应的功能调试。
2.1.2系统基本组成
本次的智能车系统主要是由51单片机最小系统电路、红外传感循迹模块、红外传感避障模块、电机驱动模块、两个直流步进电机、电源模块等组成。智能车系统组成如图21所示。
图 21 智能车系统组成图
(1)单片机电路：我们采用51单片机作为整个智能车系统核心控制着整个小车的行为方式。这款单片机成本比较低一般只需要几块钱、性能也不落后、对外界的抗干扰能力也不错、系统耗用的功率也低，并且支持单片机系统在线编程。
(2)红外循迹避障模块：我用红外式发射管和接收管用作循迹避障的系统模块。模块对外界的获取到的信息会被单片机所接收到，单片机发送相对应的指令控制电机的转向，也就是将高低电平进行转化，让小车自主实现循迹和避障[3]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能小车概述 1
1.2智能小车研究中的问题 1
第二章 智能循迹小车总体设计方案 3
2.1整体设计方案 3
2.2小车系统控制方案 4
第三章 系统的硬件设计 6
3.1单片机控制模块 6
3.2红外循迹避障模块 7
3.3电机驱动电路 8
第四章 系统软件设计 11
4.1软件设计流程 11
4.2本系统的编译器 12
第五章 系统总体调试 16
5.1硬件的测试 16
5.2软件的测试 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1智能小车概述
智能作为新时代的产物,对人类的发展有着深远的影响。它可以在人们提前设定好的模式下自主的按照人的意愿行事。在没有人为干扰的情况下，就可以达到预期的目标，或者更出人意料的情况,促进智能综合开发的应用。对于智能车的开发过程难度是不高的，用的软件开发环境和硬件搭建平台也是合理的,不需要花费太多的人力和财力来实现所需的功能,也符合本科开发的意义。本设计的理论分析、技术特点可为智能机器人的设计提供参考。这种小车也可以作为一种新型的玩具车，展现其智能的一面，发挥其商业化的作用。同时,这个毕设选题是大学里最重要的一次自主开发的项目,可以充分发挥我们的自主学习能力，这对以后的项目开发也有着巨大的帮助，是对自己本身的一种提升。智 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
能车设计以智能开发为主,我们用简单易用的51单片机作为整个系统的核心，操控整个系统的运行，用一些普通的物材用作小车的底座，车轮等等，选用步进电机驱动车轮达到小车整体的活动[1]。我们采用红外相关传感器技术、L298N芯片控制电机技术等来实现我们设计的智能小车的功能。本设计结合了红外自动跟踪硬件模块和红外自动避障软件设计,设计了一种多功能智能车。实现了小车能够根据地面黑线来进行自动循迹跟踪、、检测四周的障碍物后转弯，自动规避他们等功能。以此方式实现了设计需求,完成了设计的功能体现。
1.2智能小车研究中的问题
目前,绝大多数国家正在进行智能化的汽车自动驾驶的技术研究，如无人机之类的。自动导航不但人为可以操控，其具有常规的行动方式，而且它还具备了类似于人脑的意识行为，可以主动的去分析周围的信息并作出相应的操作。我们人可以通过自己的感官去感知周围的信息,而人脑则利用这些信息进行全面的解剖。以达到对事物的完整的了解。多传感器的信息融合技术就是一种模拟我们人类大脑思维的的方式,对感知来的信息作出相对应的处理。多传感器信息融合是指在多种方位的各式传感器提供局部的周边信息并将其统一规划好。将相同或不同种类的传感器进行集成,协调使用,通过减少这些不确定性因素来实现对事物的统一规划。
多传感器的信息交汇在一起会产生如下特点:(1)增加系统的活动执行能力;(2)提升信息人为可见;(3)能够获取到大面积的数据;(4)提高整个小车系统的可信度;(5)提高整个小车系统的检测能力;(6)改善系统的存储空间;(7)提高整个小车系统运行的保障性。本文由五个章节构成。第一章是绪论,主要介绍当代智能车的发展现状及研究智能车技术的相关问题。第二章是整个智能车系统的设计模式和方案的统筹。第三章是智能车的硬件设计,其中包括MCU电路、红外循迹避障模块和电机驱动电路的设计。第四章是智能车系统的软件程序设计,整个小车运行过程中的软件设计流程。第五章是智能车整机系统软硬件调试,能够让智能车的正常的在跑道上行走。
第二章 智能循迹小车总体设计方案
2.1整体设计方案
本次的智能车系统的设计方案简洁清晰，容易让人理解。小车底座下方的光电二极管通过发射红外线来判断地面的黑线，寻找行走的路线；小车的左右两边高灵敏光电晶体管的传感器模块会判断左右两边的障碍物实现一个整体的行动方案。最后单片机会处理这些信号，并用相应的指令控制IO口链接的步进电机相关驱动模块，来改变两个直流电机的当前正转反转的状态，以此来实现小车循迹的工作方式和避障行为方法[2]。
2.1.1系统设计步骤
(1)根据毕设的方案设计需求，确定整个智能车的实现流程方案。
(2)用Altium Designer3设计简易的PCB版图。
(3)画出整个智能车实现的程序流程图，编程使用C语言，用Keil4用作代
码的调试和编译。
(4)让厂商将元件完整的焊接好，我们将编译生成的文件烧录到单片机里。
(5)把小车放到跑道上进行相应的功能调试。
2.1.2系统基本组成
本次的智能车系统主要是由51单片机最小系统电路、红外传感循迹模块、红外传感避障模块、电机驱动模块、两个直流步进电机、电源模块等组成。智能车系统组成如图21所示。
图 21 智能车系统组成图
(1)单片机电路：我们采用51单片机作为整个智能车系统核心控制着整个小车的行为方式。这款单片机成本比较低一般只需要几块钱、性能也不落后、对外界的抗干扰能力也不错、系统耗用的功率也低，并且支持单片机系统在线编程。
(2)红外循迹避障模块：我用红外式发射管和接收管用作循迹避障的系统模块。模块对外界的获取到的信息会被单片机所接收到，单片机发送相对应的指令控制电机的转向，也就是将高低电平进行转化，让小车自主实现循迹和避障[3]。
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