智能小车设计与实现
目 录
1 引言 1
1．1 课题背景 1
1．2 国内外研究综述 1
1．3 发展趋势 2
1．4 开发环境 2
2 智能小车设计内容与整体方案 2
2．1 设计要求 3
2．2 设计构想 3
2．3 系统总体技术方案 4
3 智能小车详细设计 4
3. 1 硬件设计 4
3. 2 软件设计 14
4 智能小车的调试与测试 18
4．1 电机驱动调试 18
4．2 寻迹模块调试 19
4．3 避障模块测试 19
4．4避障拍照模块测试 19
5 上位机设计 19
6 智能小车的不足与扩展 21
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 实物图（1张） 1
附录B 智能小车实现源代码头文件 2
附录C 智能小车实现具体代码主函数 7
1 引言
1．1 课题背景
曾经遥控车还是很少见的，不过最近几年商店里的遥控赛车随处可见，但是大多数小车需要人为控制甚至还要在车上链接一个用于控制的数据线，这样的小车极奇不方便并且如果遥控器坏了的话，一般你就要考虑重新换个遥控车了，因为不好找到遥控操控了。而现在物联网技术的快速发展已经可以实现小车的智能行走和WIFI控制。因此可以很方便的控制智能小车。软件可以很好的实现了，可是该怎样无线控制呢？
Internet和移动通信的迅速发展，我们已经步入大数据时代。最近几年出现很多近场通信技术WIFI就是其中一个 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
全球无线标准。生活中应该充斥着大量的WIFI产品比如WIFI耳机，WIFI音响等等。毫无疑问，WIFI技术已经成熟，可以投入到更丰富的研究中去了。
1．2 国内外研究综述
1.2.1 国外研究现状
智能小车关键在于智能二字，人类一直走在探索智能小车的道路上，最早可以追溯到二十世纪五十年代。对智能小车的探索大致分为三个步骤。
首先是在二十世纪五十年代时，美国比特电力公司研究开发了自动导向搬运车系统，虽然是一个像火车一样只会在轨道上行驶的货运汽车，但它和智能二字挂钩了，因为它可以实现无人驾驶的功能[1]。
对于智能车辆的探索取得突破性进展是在1985年后。各个发达国家开始将智能车辆技术投入到实际生活中去，自动车辆导航也有梦想成为了现实。
最后则是从1990年算起，人们开始投入更过的人力物力对智能车辆的功能进行创新式开发探索。登月，火星探索等等高科技产业上随处可见智能车辆的应用。
1.2.2 国内研究现状
相比国外，我国国情复杂，经历了战火的摧残，以及建国初期的缓慢发展，我国没有赶上智能车辆技术研究的第一班车，不过虽然研究起步晚，但是在我国著名学者和默默无闻倾力奉献的工作人员的努力下，我国取得的傲人的成就。
在2003年中国一汽和国防大学成功研制出我过的第一辆自主驾驶小轿车这是一个令人振奋的消息。一辆可以通过图像识别，转弯、停止、躲避障碍和其他功能的智能小车在吉林大学实验室制造成功，该小车还可以智能识别地面的坑洼和地图案，是真正的智能车辆[2]。
1．3 发展趋势
智能小车是一个拥有感知周围环境、自主决策规划，自主驾驶等功能于一体的综合智能系统，他也是一种典型的高科技结合体，在它其中我们加入了科学计算，智能传感，数据通信，人工智能和语音控制等技术[3]。智能化的发展方向是在一个预先设计的状态下，产品能够自主的运行，不需要人为的干预便可以达到预期的或更好的结果。世界车辆研究领域的热点工程是致力于提高小型汽车的安全性，适应性从而实现很好的人机交互。这也是各国发展物联网和智能交通系统进程的一个重要组成部分。随着时代的发展和科技的进步智能驾驶系统已经的到了广泛的应用。许多商品级的智能车在发达国家已经不是什么新鲜事了。甚至在医疗服务和商务超市等领域中智能车已经是一项十分成熟的技术了。无论从科学研究还是市场竞争的角度来看，对智能车的研究与探索已经是势在必行的事了。我国一直提倡改革与创新，智能车的发展正是顺应了这种大的浪潮。智能车的研究是我国的经济发展不可或缺的重要部分。
1．4 开发环境
硬件：硬件的开发平台包括计算机，L298N电机驱动模块，WiFi通信模块，摄像头。
软件：对于开发的平台采用了，VS2010版本，该版本更为稳定，快速。采用的开发语言为C#语言。
2 智能小车设计内容与整体方案
本课题“智能小车设计与实现”主要功能：
1. 红外传感器接收信号；
2. 循迹功能：小车沿着黑线行走；
3. 避障功能：小车在行驶过程中躲避障碍物；
4. 无线网络连接控制小车[4]；
5. 小车遇到障碍物自动拍摄照片上传；
2．1 设计要求
本设计要实现的是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一个可以寻迹避障和记录周围环境的智能小车。寻迹功能是实现小车顺着地面上的黑色线路前进，转弯并能够保持不冲出轨道。避障时小车可以躲开前方障碍物完成转向，与此同时小车前方的摄像头云台转到障碍物的位置拍照保留现场。最后通过WIFI模块将拍摄的照片传送到上位机存储。这就需要我去学习STC89C51单片机的相关知识，超声波和红外传感器的使用和asp.net应用开发，了解掌握单片机定时器的工作原理和编程思路，调节输出口占空比，实现脉冲宽度调制。熟练使用单片机中断原理处理多个任务。了解脉冲宽度调制原理和应用，学会舵机控制和直流电机调速。熟练的使用C语言编写驱动程序。
2．2 设计构想
该小车以是51单片机为处理器，红外线传感器、WIFI模块和智能摄像头模块为信号采集器设计出来的智能系统。智能小车可以实现自主的行走，有寻迹、避障和实时拍摄并将周围环境的图片信号上传到本地计算机等功能。
图2.2 系统软件设计流程图
该系统的硬件部位由51单片机组成，运用单片机内部定时器计数器产生脉冲宽度调节信号实现对直流电机速度的调节和舵机位置的控制达到控制小车行驶速度和转向并完成舵机转动和摄像头拍照。红外传感器模块检测周围环境中的障碍物将检测到的信号进行放大后发送给单片机处理，单片机判断并处理信号给小车电机驱动下达相应的控制指令，将载有摄像头的舵机转动到有障碍物的一端完成对障碍物的拍摄。使用单片机串口中断模式设置特定波特率和端口号实现与WIFI模块的链接，然后WIFI模块将串口信号转化为网络信号与上位机软件进行实时通信。上位机部分运用了ASP.Net环境使用socket通信技术实现对小车的控制和接受摄像头拍摄的视频信号。
图2.2 系统硬件流程图
2．3 系统总体技术方案
小车上点开机后进入模式选择状态，按下开关1进入循迹模式，单片机接收底盘下方红外循迹模块发送的数据完成判断后调用相应函数控制电机驱动模块。电机驱动模块输出不同电压值控制直流电机转速。按下开关2小车进入避障模式，单片机接收小车两侧的红外传感器发送的数据完成处理后调用相应函数控制电机驱动模块、转动舵机云台发送拍照信号，上位机接收信号完成拍照。
1 引言 1
1．1 课题背景 1
1．2 国内外研究综述 1
1．3 发展趋势 2
1．4 开发环境 2
2 智能小车设计内容与整体方案 2
2．1 设计要求 3
2．2 设计构想 3
2．3 系统总体技术方案 4
3 智能小车详细设计 4
3. 1 硬件设计 4
3. 2 软件设计 14
4 智能小车的调试与测试 18
4．1 电机驱动调试 18
4．2 寻迹模块调试 19
4．3 避障模块测试 19
4．4避障拍照模块测试 19
5 上位机设计 19
6 智能小车的不足与扩展 21
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 实物图（1张） 1
附录B 智能小车实现源代码头文件 2
附录C 智能小车实现具体代码主函数 7
1 引言
1．1 课题背景
曾经遥控车还是很少见的，不过最近几年商店里的遥控赛车随处可见，但是大多数小车需要人为控制甚至还要在车上链接一个用于控制的数据线，这样的小车极奇不方便并且如果遥控器坏了的话，一般你就要考虑重新换个遥控车了，因为不好找到遥控操控了。而现在物联网技术的快速发展已经可以实现小车的智能行走和WIFI控制。因此可以很方便的控制智能小车。软件可以很好的实现了，可是该怎样无线控制呢？
Internet和移动通信的迅速发展，我们已经步入大数据时代。最近几年出现很多近场通信技术WIFI就是其中一个 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
全球无线标准。生活中应该充斥着大量的WIFI产品比如WIFI耳机，WIFI音响等等。毫无疑问，WIFI技术已经成熟，可以投入到更丰富的研究中去了。
1．2 国内外研究综述
1.2.1 国外研究现状
智能小车关键在于智能二字，人类一直走在探索智能小车的道路上，最早可以追溯到二十世纪五十年代。对智能小车的探索大致分为三个步骤。
首先是在二十世纪五十年代时，美国比特电力公司研究开发了自动导向搬运车系统，虽然是一个像火车一样只会在轨道上行驶的货运汽车，但它和智能二字挂钩了，因为它可以实现无人驾驶的功能[1]。
对于智能车辆的探索取得突破性进展是在1985年后。各个发达国家开始将智能车辆技术投入到实际生活中去，自动车辆导航也有梦想成为了现实。
最后则是从1990年算起，人们开始投入更过的人力物力对智能车辆的功能进行创新式开发探索。登月，火星探索等等高科技产业上随处可见智能车辆的应用。
1.2.2 国内研究现状
相比国外，我国国情复杂，经历了战火的摧残，以及建国初期的缓慢发展，我国没有赶上智能车辆技术研究的第一班车，不过虽然研究起步晚，但是在我国著名学者和默默无闻倾力奉献的工作人员的努力下，我国取得的傲人的成就。
在2003年中国一汽和国防大学成功研制出我过的第一辆自主驾驶小轿车这是一个令人振奋的消息。一辆可以通过图像识别，转弯、停止、躲避障碍和其他功能的智能小车在吉林大学实验室制造成功，该小车还可以智能识别地面的坑洼和地图案，是真正的智能车辆[2]。
1．3 发展趋势
智能小车是一个拥有感知周围环境、自主决策规划，自主驾驶等功能于一体的综合智能系统，他也是一种典型的高科技结合体，在它其中我们加入了科学计算，智能传感，数据通信，人工智能和语音控制等技术[3]。智能化的发展方向是在一个预先设计的状态下，产品能够自主的运行，不需要人为的干预便可以达到预期的或更好的结果。世界车辆研究领域的热点工程是致力于提高小型汽车的安全性，适应性从而实现很好的人机交互。这也是各国发展物联网和智能交通系统进程的一个重要组成部分。随着时代的发展和科技的进步智能驾驶系统已经的到了广泛的应用。许多商品级的智能车在发达国家已经不是什么新鲜事了。甚至在医疗服务和商务超市等领域中智能车已经是一项十分成熟的技术了。无论从科学研究还是市场竞争的角度来看，对智能车的研究与探索已经是势在必行的事了。我国一直提倡改革与创新，智能车的发展正是顺应了这种大的浪潮。智能车的研究是我国的经济发展不可或缺的重要部分。
1．4 开发环境
硬件：硬件的开发平台包括计算机，L298N电机驱动模块，WiFi通信模块，摄像头。
软件：对于开发的平台采用了，VS2010版本，该版本更为稳定，快速。采用的开发语言为C#语言。
2 智能小车设计内容与整体方案
本课题“智能小车设计与实现”主要功能：
1. 红外传感器接收信号；
2. 循迹功能：小车沿着黑线行走；
3. 避障功能：小车在行驶过程中躲避障碍物；
4. 无线网络连接控制小车[4]；
5. 小车遇到障碍物自动拍摄照片上传；
2．1 设计要求
本设计要实现的是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一个可以寻迹避障和记录周围环境的智能小车。寻迹功能是实现小车顺着地面上的黑色线路前进，转弯并能够保持不冲出轨道。避障时小车可以躲开前方障碍物完成转向，与此同时小车前方的摄像头云台转到障碍物的位置拍照保留现场。最后通过WIFI模块将拍摄的照片传送到上位机存储。这就需要我去学习STC89C51单片机的相关知识，超声波和红外传感器的使用和asp.net应用开发，了解掌握单片机定时器的工作原理和编程思路，调节输出口占空比，实现脉冲宽度调制。熟练使用单片机中断原理处理多个任务。了解脉冲宽度调制原理和应用，学会舵机控制和直流电机调速。熟练的使用C语言编写驱动程序。
2．2 设计构想
该小车以是51单片机为处理器，红外线传感器、WIFI模块和智能摄像头模块为信号采集器设计出来的智能系统。智能小车可以实现自主的行走，有寻迹、避障和实时拍摄并将周围环境的图片信号上传到本地计算机等功能。
图2.2 系统软件设计流程图
该系统的硬件部位由51单片机组成，运用单片机内部定时器计数器产生脉冲宽度调节信号实现对直流电机速度的调节和舵机位置的控制达到控制小车行驶速度和转向并完成舵机转动和摄像头拍照。红外传感器模块检测周围环境中的障碍物将检测到的信号进行放大后发送给单片机处理，单片机判断并处理信号给小车电机驱动下达相应的控制指令，将载有摄像头的舵机转动到有障碍物的一端完成对障碍物的拍摄。使用单片机串口中断模式设置特定波特率和端口号实现与WIFI模块的链接，然后WIFI模块将串口信号转化为网络信号与上位机软件进行实时通信。上位机部分运用了ASP.Net环境使用socket通信技术实现对小车的控制和接受摄像头拍摄的视频信号。
图2.2 系统硬件流程图
2．3 系统总体技术方案
小车上点开机后进入模式选择状态，按下开关1进入循迹模式，单片机接收底盘下方红外循迹模块发送的数据完成判断后调用相应函数控制电机驱动模块。电机驱动模块输出不同电压值控制直流电机转速。按下开关2小车进入避障模式，单片机接收小车两侧的红外传感器发送的数据完成处理后调用相应函数控制电机驱动模块、转动舵机云台发送拍照信号，上位机接收信号完成拍照。
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