基于单片机的红外循迹避障智能小车【字数：11770】
日 期 目前的智能小车大多只具备单一的循迹单一的避障功能，本课题基于这一现状整合设计了一款集循迹和避障两大功能于一身的红外循迹避障智能小车，在智能小车循迹时遇到障碍物时能发出警报。本课题设计的智能小车基于STC89C52RC单片机开发，结合红外循迹传感器和红外避障传感器实时检测路况数据，并分别控制L298N电机驱动模块和蜂鸣器针对路况实现前进、转弯、停止和发出警报的功能，采用亚克力板作为地盘使小车具备简洁的外观和良好的稳定性。
目录
引言 1
一、 红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择与介绍 2
（一）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择 2
1.主控芯片的选择 2
2.红外循迹传感器的选择 3
3.红外避障传感器的选择 3
4.蜂鸣器的选择 3
5.电池的选择 3
6.电机驱动模块的选择 3
7.电机的选择 4
（二）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的介绍 5
1. STC89C52RC最小系统板模块的介绍 5
2.红外循迹传感器模块的介绍 5
3.红外避障传感器模块的介绍 7
4.蜂鸣器模块的介绍 8
5.6V电池组模块的介绍 8
6.L298N电机驱动模块的介绍 9
7.直流电机模块的介绍 10
二、红外循迹避障智能小车的硬件电路连接 11
（一）STC89C52RC最小系统模块的硬件电路连接 11
（二）红外循迹传感器模块的硬件电路连接 12
（三）红外避障传感器模块的硬件电路连接 13
（四）蜂鸣器模块的硬件电路连接 14
（五）6V电池组模块的硬件电路连接 14
（六）L298N电机驱动模块的硬件电路连接 15
（七）直流电机模块的硬件电路连接 16
三、红外循迹避障智能小车的软件程序设计 17
（一）程序设计流程的介绍 17
（二）红外避障程序的流程设计 17
（三）红外循迹程序的流程设计 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
（四）电机驱动程序的流程设计 18
四、红外循迹避障智能小车的安装与测试 20
（一）红外循迹避障智能小车的安装 20
1.红外循迹避障智能小车的底盘安装 20
2.红外循迹避障智能小车的电路安装 20
（二）红外循迹避障智能小车的测试 21
1.红外循迹传感器的功能调试 21
2.红外避障传感器的功能调试 22
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录一：小车实物图 27
附录二：硬件电路原理图 28
附录三：硬件PCB图 29
附录四：元器件清单 30
附录五：软件程序代码 31
引言
在“中国制造2025”行动纲领的领导下，伴随着计算机和微电子技术的迅速发展，智能化程度也越来越高。目前的智能小车以高速发展的汽车电子技术为背景，其中包括了计算机算法计算、电子电路、机械结构支撑和传感器采集等众多基础性学科。智能小车的发展也日新月异，根据特定需求已被广泛应用于考古、探测、国防、运输等领域。
2014年5月，Google在Code Conference科技大会上推出了研发已久的无人驾驶汽车，发布后引发了人们的激烈讨论。不同于传统汽车，Google无人驾驶汽车内部没有方向盘、刹车和油门，取消了传统汽车的操控机制，取而代之的是车内的数据处理终端和车外大量的传感器，无需人为操控，可实现自动避障。
2017年6月，吉林大学的于洋发表了一篇《基于Arduino的自动避障及通信控制智能小车系统的研究与设计》论文，其作者基于Arduino平台和Android平台设计了一款能避障和使用APP控制的智能小车，该避障功能主要由超声波传感器实现，远程通信则基于蓝牙模块。
2018年5月，兰州理工大学的卫玉梁发表了一篇《基于嵌入式系统开发的智能车视觉跟踪与运动控制研究》论文，其作者基于摄像头视觉模块、蓝牙通信模块等硬件提出了一种智能小车的系统模型，实现智能小车自动追踪目标，对于非目标障碍，智能小车能自动避让。
本设计的红外循迹避障智能小车与其他相关设计所不同的是采用红外循迹传感器和红外避障传感器来实现循迹与避障等功能，相较于其他相关设计具有结构简单、成本较低、操作简便、工作稳定、功耗较低等优势。
研究红外循迹避障智能小车，希望能促进智能小车的发展，使其能更多地服务于智能物流、智慧工厂等主流应用领域之外的小众领域，改造传统行业，提高生产效率，带来可观的经济收益，切实减轻人们的工作负担，紧跟科技发展潮流。
一、 红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择与介绍
（一）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择
本设计的红外循迹避障智能小车主要功能为依黑色的循迹线循迹和遇到障碍物时避障，所以将采用红外循迹传感器、红外避障传感器以及电机驱动模块。红外循迹避障智能小车的硬件电路设计框图如图1所示。
图1 红外循迹避障智能小车的硬件电路设计框图
硬件电路设计各个模块的功能简介：
（1）单片机最小系统模块作为中央处理单元处理传感器采集到的循迹数据和避障数据来控制电机驱动模块驱动直流电机工作；
（2）红外循迹传感器可以实时检测智能小车是否对黑线循迹，并实时向中央处理单元发送检测数据；
（3）红外避障传感器可以实时检测智能小车前方是否有障碍物，并实时向中央处理单元发送监测数据；
（4）蜂鸣器可为智能小车实现警报功能，当红外避障传感器检测到前方有障碍时将发出警报；
目录
引言 1
一、 红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择与介绍 2
（一）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择 2
1.主控芯片的选择 2
2.红外循迹传感器的选择 3
3.红外避障传感器的选择 3
4.蜂鸣器的选择 3
5.电池的选择 3
6.电机驱动模块的选择 3
7.电机的选择 4
（二）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的介绍 5
1. STC89C52RC最小系统板模块的介绍 5
2.红外循迹传感器模块的介绍 5
3.红外避障传感器模块的介绍 7
4.蜂鸣器模块的介绍 8
5.6V电池组模块的介绍 8
6.L298N电机驱动模块的介绍 9
7.直流电机模块的介绍 10
二、红外循迹避障智能小车的硬件电路连接 11
（一）STC89C52RC最小系统模块的硬件电路连接 11
（二）红外循迹传感器模块的硬件电路连接 12
（三）红外避障传感器模块的硬件电路连接 13
（四）蜂鸣器模块的硬件电路连接 14
（五）6V电池组模块的硬件电路连接 14
（六）L298N电机驱动模块的硬件电路连接 15
（七）直流电机模块的硬件电路连接 16
三、红外循迹避障智能小车的软件程序设计 17
（一）程序设计流程的介绍 17
（二）红外避障程序的流程设计 17
（三）红外循迹程序的流程设计 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
（四）电机驱动程序的流程设计 18
四、红外循迹避障智能小车的安装与测试 20
（一）红外循迹避障智能小车的安装 20
1.红外循迹避障智能小车的底盘安装 20
2.红外循迹避障智能小车的电路安装 20
（二）红外循迹避障智能小车的测试 21
1.红外循迹传感器的功能调试 21
2.红外避障传感器的功能调试 22
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录一：小车实物图 27
附录二：硬件电路原理图 28
附录三：硬件PCB图 29
附录四：元器件清单 30
附录五：软件程序代码 31
引言
在“中国制造2025”行动纲领的领导下，伴随着计算机和微电子技术的迅速发展，智能化程度也越来越高。目前的智能小车以高速发展的汽车电子技术为背景，其中包括了计算机算法计算、电子电路、机械结构支撑和传感器采集等众多基础性学科。智能小车的发展也日新月异，根据特定需求已被广泛应用于考古、探测、国防、运输等领域。
2014年5月，Google在Code Conference科技大会上推出了研发已久的无人驾驶汽车，发布后引发了人们的激烈讨论。不同于传统汽车，Google无人驾驶汽车内部没有方向盘、刹车和油门，取消了传统汽车的操控机制，取而代之的是车内的数据处理终端和车外大量的传感器，无需人为操控，可实现自动避障。
2017年6月，吉林大学的于洋发表了一篇《基于Arduino的自动避障及通信控制智能小车系统的研究与设计》论文，其作者基于Arduino平台和Android平台设计了一款能避障和使用APP控制的智能小车，该避障功能主要由超声波传感器实现，远程通信则基于蓝牙模块。
2018年5月，兰州理工大学的卫玉梁发表了一篇《基于嵌入式系统开发的智能车视觉跟踪与运动控制研究》论文，其作者基于摄像头视觉模块、蓝牙通信模块等硬件提出了一种智能小车的系统模型，实现智能小车自动追踪目标，对于非目标障碍，智能小车能自动避让。
本设计的红外循迹避障智能小车与其他相关设计所不同的是采用红外循迹传感器和红外避障传感器来实现循迹与避障等功能，相较于其他相关设计具有结构简单、成本较低、操作简便、工作稳定、功耗较低等优势。
研究红外循迹避障智能小车，希望能促进智能小车的发展，使其能更多地服务于智能物流、智慧工厂等主流应用领域之外的小众领域，改造传统行业，提高生产效率，带来可观的经济收益，切实减轻人们的工作负担，紧跟科技发展潮流。
一、 红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择与介绍
（一）红外循迹避障智能小车的硬件电路模块的选择
本设计的红外循迹避障智能小车主要功能为依黑色的循迹线循迹和遇到障碍物时避障，所以将采用红外循迹传感器、红外避障传感器以及电机驱动模块。红外循迹避障智能小车的硬件电路设计框图如图1所示。
图1 红外循迹避障智能小车的硬件电路设计框图
硬件电路设计各个模块的功能简介：
（1）单片机最小系统模块作为中央处理单元处理传感器采集到的循迹数据和避障数据来控制电机驱动模块驱动直流电机工作；
（2）红外循迹传感器可以实时检测智能小车是否对黑线循迹，并实时向中央处理单元发送检测数据；
（3）红外避障传感器可以实时检测智能小车前方是否有障碍物，并实时向中央处理单元发送监测数据；
（4）蜂鸣器可为智能小车实现警报功能，当红外避障传感器检测到前方有障碍时将发出警报；
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