嵌入式技术的智能小车的设计(附件)【字数：7469】
伴随电子信息技术不断的被应用于各行各业，越来越多的嵌入式设备被应用到了我们的日常生活中。而随着嵌入式设备的不断普及，设备与设备之间的通讯也就必不可少，在当下生活中最为常见的就是利用蓝牙通讯进行设备与设备之间的数据交互。在本设计中，主要是设计一款能够多用途的智能小车。该小车以STM32F103RCT6芯片为核心，通过预留的硬件接口进行数据的采集以及交互，实现对特定信息的采集，并且根据不同的程序分析处理采集的信息，再根据处理的结果调整小车本身的运动状态。本设计中可以实现的功能包括了超声波避障，红外遥控、红外循迹以及蓝牙遥控。
目录
绪论 1
（一）智能小车的发展历程 1
（二）智能小车的意义 1
（三）智能小车的工作原理 1
（四）智能小车的发展趋势 1
一、整体设计方案 2
（一）设计功能介绍 2
（二）功能电路构成介绍 2
二、电子元器件介绍 3
（一）STM32F103RCT6单片机 3
（二）HC05蓝牙通讯模块 3
（三）L293D电机驱动芯片 4
（四）HCSR04超声波测距模块 4
（五）SG90舵机 5
（六）红外感器 5
1.HS0038B红外接收器 5
2.HS021红外发射器 5
3.RP220反射式光电管 6
4.红外避障传感器 6
（七）LM393电压比较器 7
（八）CH340USB转串口通讯芯片 7
三、硬件电路 8
（一）单片机最小系统电路 8
（二）蓝牙模块连接电路 8
（三）电机驱动芯片工作电路 8
（四）超声波模块连接电路 9
（五）红外通讯接收器连接电路 9
（六）红外循迹传感器检测电路 10
（七）红外避障传感器检测电路 10
（八）USB下载程序电路 11
四、程序设计 12
（一）蓝牙遥控程序设计 12
（二）超声波测距程序设计 13
（三）红外循 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
迹程序设计 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录一：核心控制板原理图 20
附录二：功能转接板原理图 21
附录三：底板原理图 22
附录四：核心控制板PCB图 23
附录五：功能转接板PCB图 24
附录六：底板PCB图 25
附录七：实物图 26
附录八：蓝牙遥控部分程序 27
附录九：超声波测距部分程序 28
附录十：红外寻迹部分程序 29
绪论
（一）智能小车的发展历程
随着电子技术的不断发展与更新，越来越多的行业都引入了电子设备以便于产业的信息化及智能化发展，在众多的电子设备中，智能车一直都是电子行业中最为看重的一种自动化设备。对于智能小车的运行轨迹从最初的无线控制，到后来的沿着特殊轨迹运行，再到当下流行的自主导航。在技术人员的不断努力下，智能车的发展在近十来年里已经有了质的飞跃。不仅仅是在控制的方式上，更多的是当下的智能小车已经能够被运用在一些大规模的工厂中，如陶瓷产品的制作工厂、快递的分拣、加工厂中产品的搬运乃至当下流行的具备自动驾驶能力的小型汽车。
（二）智能小车的意义
随着科学技术的不断发展，更多的智能运动机器已经在充斥着整个社会，如四旋翼飞机、仿真机器人等，但在如此众多的机器人中，最能快速且稳定的应用到各行各业的机器人非智能小车莫属。在大多数的大型工厂中往往需要人去搬运产品，而这就会出现一些不可控的因素，比如：不同的人可能每次搬运产品的数量不同、搬运者连续工作一天的情况下工作的质量就会存在不可靠性等，如果换做利用智能小车去搬运则能省去较多的人力成本，最为重要的是能够避免掉因人造成的失误。更为重要的是，利用智能车去做搬运工作，能够可靠的估算工厂每天的产量，便于公司内部的管理。
（三）智能小车的工作原理
智能小车的基本工作原理基本一致，通过相关的传感器采集运动控制所需的数据，将采集的数据进行相关的处理后得到有效的采集数据，在根据特定的算法计算出当下智能车的各项运动参数或环境参数，最后根据各类参数的综合考虑调整对电机的正反转以及转动速度的控制。在整个的控制过程中，最为重要的包括了三个部分：第一是实现各类所需参数的采集，第二是对采集到的数据分析、计算以及判断获得有效且可靠的数据，最后就是根据有用的数据如何去快速的调整智能小车的各种状态。
（四）智能小车的发展趋势
就目前的智能小车的实际应用来看，高效且稳定依旧是一个主要努力方向，当今的智能车在功能上可以说是只有想不到没有做不到，但与理想的使用目标相比依旧有着较大的差距。而这在未来的社会中，将会伴随着定位技术、传感器技术、电源技术、通讯技术以及电机性能的不断优化而实现。相信在未来的社会中会有越来越多的智能小车以不同的方式存在在我们的工作以及生活中，使我们的工作生活越来越美好。
一、整体设计方案
（一）设计功能介绍
考虑到本设计中所制作出来的智能小车的通用性，对小车的功能进行了较多的扩展，囊括了当下大多数智能小车的基础功能，这其中包括了：红外避障、红外循迹、红外遥控、超声波避障、蓝牙遥控。
红外避障功能的实现主要是依靠红外线对射管，然后利用运算放大器搭建比较电路从而实现对前方是否存在非吸光障碍物的检测；红外循迹也是利用了红外对射二极管的工作原理，通过比较电路输出的高低电平信号控制智能小车能够沿着黑色线条自行移动；红外遥控则是通过红外线传输控制信号，单片机端根据红外接收器所发出的连续高低电平变换解析通讯的内容，然后根据内容控制小车的运动；超声波避障功能的实现主要是依靠超声波测距，按照超声波测距模块的程控方式，获取测量方向上的障碍物与超声波模块的距离，然后与程序中预设的最近距离比较后调整电机的控制方式，而在本设计中超声波模块会被安装在一个舵机上，从而能够实现对智能小车前方180°范围内是否存在障碍物的检测；蓝牙遥控功能的实现主要是依靠蓝牙模块，智能小车上的蓝牙模块为从机，作为主机的蓝牙模块在与该从机成功配对后，从机蓝牙模块就会将主机发送下来的数据通过串口发送给单片机，单片机则会根据数据内容调整对电机的控制。
目录
绪论 1
（一）智能小车的发展历程 1
（二）智能小车的意义 1
（三）智能小车的工作原理 1
（四）智能小车的发展趋势 1
一、整体设计方案 2
（一）设计功能介绍 2
（二）功能电路构成介绍 2
二、电子元器件介绍 3
（一）STM32F103RCT6单片机 3
（二）HC05蓝牙通讯模块 3
（三）L293D电机驱动芯片 4
（四）HCSR04超声波测距模块 4
（五）SG90舵机 5
（六）红外感器 5
1.HS0038B红外接收器 5
2.HS021红外发射器 5
3.RP220反射式光电管 6
4.红外避障传感器 6
（七）LM393电压比较器 7
（八）CH340USB转串口通讯芯片 7
三、硬件电路 8
（一）单片机最小系统电路 8
（二）蓝牙模块连接电路 8
（三）电机驱动芯片工作电路 8
（四）超声波模块连接电路 9
（五）红外通讯接收器连接电路 9
（六）红外循迹传感器检测电路 10
（七）红外避障传感器检测电路 10
（八）USB下载程序电路 11
四、程序设计 12
（一）蓝牙遥控程序设计 12
（二）超声波测距程序设计 13
（三）红外循 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
迹程序设计 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录一：核心控制板原理图 20
附录二：功能转接板原理图 21
附录三：底板原理图 22
附录四：核心控制板PCB图 23
附录五：功能转接板PCB图 24
附录六：底板PCB图 25
附录七：实物图 26
附录八：蓝牙遥控部分程序 27
附录九：超声波测距部分程序 28
附录十：红外寻迹部分程序 29
绪论
（一）智能小车的发展历程
随着电子技术的不断发展与更新，越来越多的行业都引入了电子设备以便于产业的信息化及智能化发展，在众多的电子设备中，智能车一直都是电子行业中最为看重的一种自动化设备。对于智能小车的运行轨迹从最初的无线控制，到后来的沿着特殊轨迹运行，再到当下流行的自主导航。在技术人员的不断努力下，智能车的发展在近十来年里已经有了质的飞跃。不仅仅是在控制的方式上，更多的是当下的智能小车已经能够被运用在一些大规模的工厂中，如陶瓷产品的制作工厂、快递的分拣、加工厂中产品的搬运乃至当下流行的具备自动驾驶能力的小型汽车。
（二）智能小车的意义
随着科学技术的不断发展，更多的智能运动机器已经在充斥着整个社会，如四旋翼飞机、仿真机器人等，但在如此众多的机器人中，最能快速且稳定的应用到各行各业的机器人非智能小车莫属。在大多数的大型工厂中往往需要人去搬运产品，而这就会出现一些不可控的因素，比如：不同的人可能每次搬运产品的数量不同、搬运者连续工作一天的情况下工作的质量就会存在不可靠性等，如果换做利用智能小车去搬运则能省去较多的人力成本，最为重要的是能够避免掉因人造成的失误。更为重要的是，利用智能车去做搬运工作，能够可靠的估算工厂每天的产量，便于公司内部的管理。
（三）智能小车的工作原理
智能小车的基本工作原理基本一致，通过相关的传感器采集运动控制所需的数据，将采集的数据进行相关的处理后得到有效的采集数据，在根据特定的算法计算出当下智能车的各项运动参数或环境参数，最后根据各类参数的综合考虑调整对电机的正反转以及转动速度的控制。在整个的控制过程中，最为重要的包括了三个部分：第一是实现各类所需参数的采集，第二是对采集到的数据分析、计算以及判断获得有效且可靠的数据，最后就是根据有用的数据如何去快速的调整智能小车的各种状态。
（四）智能小车的发展趋势
就目前的智能小车的实际应用来看，高效且稳定依旧是一个主要努力方向，当今的智能车在功能上可以说是只有想不到没有做不到，但与理想的使用目标相比依旧有着较大的差距。而这在未来的社会中，将会伴随着定位技术、传感器技术、电源技术、通讯技术以及电机性能的不断优化而实现。相信在未来的社会中会有越来越多的智能小车以不同的方式存在在我们的工作以及生活中，使我们的工作生活越来越美好。
一、整体设计方案
（一）设计功能介绍
考虑到本设计中所制作出来的智能小车的通用性，对小车的功能进行了较多的扩展，囊括了当下大多数智能小车的基础功能，这其中包括了：红外避障、红外循迹、红外遥控、超声波避障、蓝牙遥控。
红外避障功能的实现主要是依靠红外线对射管，然后利用运算放大器搭建比较电路从而实现对前方是否存在非吸光障碍物的检测；红外循迹也是利用了红外对射二极管的工作原理，通过比较电路输出的高低电平信号控制智能小车能够沿着黑色线条自行移动；红外遥控则是通过红外线传输控制信号，单片机端根据红外接收器所发出的连续高低电平变换解析通讯的内容，然后根据内容控制小车的运动；超声波避障功能的实现主要是依靠超声波测距，按照超声波测距模块的程控方式，获取测量方向上的障碍物与超声波模块的距离，然后与程序中预设的最近距离比较后调整电机的控制方式，而在本设计中超声波模块会被安装在一个舵机上，从而能够实现对智能小车前方180°范围内是否存在障碍物的检测；蓝牙遥控功能的实现主要是依靠蓝牙模块，智能小车上的蓝牙模块为从机，作为主机的蓝牙模块在与该从机成功配对后，从机蓝牙模块就会将主机发送下来的数据通过串口发送给单片机，单片机则会根据数据内容调整对电机的控制。
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