树莓派的自动避障小车的设计(附件)【字数：5491】
随着电子技术的飞速发展，智能小车的应用也愈加广泛，涵盖了军事、工业生产等行业。远程控制智能小车，不仅能更代替人们从事危险的工作，还能极大增加探测效率，减少成本。本设计使用树莓派和L298N电机驱动模块为核心控制器件，利用红外避障模块实现小车的自动避障，通过Web端对智能小车进行远程无线操控，同时摄像模块可以远距离提供必要的视频图像传输为远程控制提供更好的辅助。远程控制模块可以通过电脑或者手机登移动设备端进行远程操控，小车的自动避障也有效的避免了小车的损坏，同时提高了操控的便利性。
目录
一、 绪论
（一） 本课题研究背景及方向
（二） 树莓派简介
（三） 树莓派GPIO区应用
二、 硬件选取与组装
（一） 硬件组装及连接设计
1． 小车器件选取
2． 整体构造规划
（二） L298N电机控制模块
（三） 红外避障传感器
（四） 树莓派单目摄像头的组装
（五） 双舵机控制云台的安装
（六） 硬件单元模块整体连接
三、 程序设计与调试
（一） 树莓派系统功能调试
1． 操作系统安装与规划
2． SSH，VNC连接
（二） 运动模块程序控制
（三） 红外模块程序设计
（四） 摄像头模块激活与调试
（五） 双舵机的控制系统
四、 Web端控制
（一） Web端控制的应该意义
（二） flask框架的搭建
五、 总结
致谢
参考文献
附录
绪论
本课题研究背景及方向
伴随着计算机技术、电子技术、互联网、智能技术的蓬勃发展，如今计算机对于推动国家综合实力的发展起着至关重要的地位，也推动着人工智能、智能机器人、自动驾驶等前沿科学技术的出现，使得人民以及国家更加关注计算机技术的发展。如今编程技术已经走进千家万户，越来越多的家长更加注重通过编程来激发孩子逻辑思维能力和动手能力，同时众多的市 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
场需求也带来了更多的编程方向的培训机构，不仅在提高了儿童的综合素质也带动了相关行业的发展、促进就业、提高国民经济产值。智能技术也推动着生产、医疗、汽车等行业，机器人逐渐代替人类从事危险的任务，例如智能遥控排爆机器人、自主研发的彩虹无人机。智能小车不仅涵盖了军事、工业等行业，在生产生活也变得更加的便捷和安全，远程控制智能小车，不仅能让小车勘测到人类难以探测的地形，极大增加探测效率，减少成本；利用智能小车进行远距离视频传输，还能有利地减轻对地作业难度
本课题将通过使用广泛用于科技产品开发者喜爱使用的的树莓派以及L298N电机驱动模块控制作为小车核心控制组件，通过远程视频远程传输进行视频传输到电脑或者手机移动端，为小车的定点精准的操控提出必要的辅助；同时小车通过安装在小车前方的红外模块测量距离从而实现躲避障碍物的功能。
树莓派简介
树莓派（ “Raspberry?PI”,简写RasPi / RPI)，由剑桥大学埃本阿普顿（Eben Epton）于2012年3月，在英国正式面向世界进行发售。树莓派以ARM处理器为核心的单板计算机，通常使用的是ARM架构的Linux系统，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，并支持包括C语言和Python脚本等多种语言的开发。虽然外形如同信用卡般大小，但其拥有强大的系统功能以及可连接键盘、鼠标和网线，甚至是外接显示屏的丰富的接口资源。所以Raspberry Pi电脑板具有电脑的所有基本功能，即“卡片式电脑”。树莓派发售之初便吸引了众多编程爱好者的喜爱，同时树莓派也让更多的孩子喜欢上编程，如今树莓派在计算机教育领域有着举足轻重的位置。相对于单片机而言树莓派被称之为“卡片式电脑”，顾名思义就是可以装入操作系统，同时可以通过SSH （安全外壳协议）、VNC（虚拟网络控制台）利用电脑或者手机端远程操控树莓派作为智能小车，则可以使智能小车实现网络通信，视频传输等更复杂的功能。树莓派Raspberry Pi 4代B型（如图1）：
搭载1.5GHz 的64位四核处理器
VideoCore VI GPU，支持 H.265 (4Kp60 decode)
2GB 内存（RAM）
全吞吐量千兆以太网 (PCIE 通道)
支持Bluetooth 5.0, BLE
两个USB 3.0和两个USB 2.0 接口
双micro HDMI输出，支持4K分辨率
存储系统支持双倍数据速率支持
先前版本的microUSB供电接口在树莓派4B型中变更为USB TypeC接口
/
图 1 Raspberry Pi 4代B型实物图
树莓派GPIO区应用
“树莓派”因为提供了GPIO区，所以可以直接控制电子元件，所谓GPIO就是可以自由配置引脚的模式，比如可以配置成输出模式从而输出高低电平，或者可以配置成输入模式接收电平信号。[]
使用GPIO前首先需要了解的是引脚的编号方式，如下图所示，按照物理方位的话是按照从左到右、从上到下的方式从1编号到40，但是在编写程序是一般不用物理编码方式，如果用C语言写的话需要导入wiringPi库，用Python写的话需要导入RPi.GPIO库，这两种库的引脚编号方式都不同，例如按照RPi.GPIO编号方式，物理号码为38的引脚编号为BCM.20，而物理号码为40的引脚编号为BCM.21（如图2）。
/
图 2 树莓派GPIO区示意图
硬件选取与组装
硬件组装及连接设计
小车器件选取
在小车器件的选取时需要考虑到部分功能模块是否与“树莓派系统”相兼容的情况，且考虑到小车的空间有限以及器件之间的空间冗余量，避免在后续安装过程中出现个别器件无法安装的问题。构造材料（见表1）
表格 1 智能小车硬件清单
编号
原件名
个数
目录
一、 绪论
（一） 本课题研究背景及方向
（二） 树莓派简介
（三） 树莓派GPIO区应用
二、 硬件选取与组装
（一） 硬件组装及连接设计
1． 小车器件选取
2． 整体构造规划
（二） L298N电机控制模块
（三） 红外避障传感器
（四） 树莓派单目摄像头的组装
（五） 双舵机控制云台的安装
（六） 硬件单元模块整体连接
三、 程序设计与调试
（一） 树莓派系统功能调试
1． 操作系统安装与规划
2． SSH，VNC连接
（二） 运动模块程序控制
（三） 红外模块程序设计
（四） 摄像头模块激活与调试
（五） 双舵机的控制系统
四、 Web端控制
（一） Web端控制的应该意义
（二） flask框架的搭建
五、 总结
致谢
参考文献
附录
绪论
本课题研究背景及方向
伴随着计算机技术、电子技术、互联网、智能技术的蓬勃发展，如今计算机对于推动国家综合实力的发展起着至关重要的地位，也推动着人工智能、智能机器人、自动驾驶等前沿科学技术的出现，使得人民以及国家更加关注计算机技术的发展。如今编程技术已经走进千家万户，越来越多的家长更加注重通过编程来激发孩子逻辑思维能力和动手能力，同时众多的市 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
场需求也带来了更多的编程方向的培训机构，不仅在提高了儿童的综合素质也带动了相关行业的发展、促进就业、提高国民经济产值。智能技术也推动着生产、医疗、汽车等行业，机器人逐渐代替人类从事危险的任务，例如智能遥控排爆机器人、自主研发的彩虹无人机。智能小车不仅涵盖了军事、工业等行业，在生产生活也变得更加的便捷和安全，远程控制智能小车，不仅能让小车勘测到人类难以探测的地形，极大增加探测效率，减少成本；利用智能小车进行远距离视频传输，还能有利地减轻对地作业难度
本课题将通过使用广泛用于科技产品开发者喜爱使用的的树莓派以及L298N电机驱动模块控制作为小车核心控制组件，通过远程视频远程传输进行视频传输到电脑或者手机移动端，为小车的定点精准的操控提出必要的辅助；同时小车通过安装在小车前方的红外模块测量距离从而实现躲避障碍物的功能。
树莓派简介
树莓派（ “Raspberry?PI”,简写RasPi / RPI)，由剑桥大学埃本阿普顿（Eben Epton）于2012年3月，在英国正式面向世界进行发售。树莓派以ARM处理器为核心的单板计算机，通常使用的是ARM架构的Linux系统，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，并支持包括C语言和Python脚本等多种语言的开发。虽然外形如同信用卡般大小，但其拥有强大的系统功能以及可连接键盘、鼠标和网线，甚至是外接显示屏的丰富的接口资源。所以Raspberry Pi电脑板具有电脑的所有基本功能，即“卡片式电脑”。树莓派发售之初便吸引了众多编程爱好者的喜爱，同时树莓派也让更多的孩子喜欢上编程，如今树莓派在计算机教育领域有着举足轻重的位置。相对于单片机而言树莓派被称之为“卡片式电脑”，顾名思义就是可以装入操作系统，同时可以通过SSH （安全外壳协议）、VNC（虚拟网络控制台）利用电脑或者手机端远程操控树莓派作为智能小车，则可以使智能小车实现网络通信，视频传输等更复杂的功能。树莓派Raspberry Pi 4代B型（如图1）：
搭载1.5GHz 的64位四核处理器
VideoCore VI GPU，支持 H.265 (4Kp60 decode)
2GB 内存（RAM）
全吞吐量千兆以太网 (PCIE 通道)
支持Bluetooth 5.0, BLE
两个USB 3.0和两个USB 2.0 接口
双micro HDMI输出，支持4K分辨率
存储系统支持双倍数据速率支持
先前版本的microUSB供电接口在树莓派4B型中变更为USB TypeC接口
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图 1 Raspberry Pi 4代B型实物图
树莓派GPIO区应用
“树莓派”因为提供了GPIO区，所以可以直接控制电子元件，所谓GPIO就是可以自由配置引脚的模式，比如可以配置成输出模式从而输出高低电平，或者可以配置成输入模式接收电平信号。[]
使用GPIO前首先需要了解的是引脚的编号方式，如下图所示，按照物理方位的话是按照从左到右、从上到下的方式从1编号到40，但是在编写程序是一般不用物理编码方式，如果用C语言写的话需要导入wiringPi库，用Python写的话需要导入RPi.GPIO库，这两种库的引脚编号方式都不同，例如按照RPi.GPIO编号方式，物理号码为38的引脚编号为BCM.20，而物理号码为40的引脚编号为BCM.21（如图2）。
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图 2 树莓派GPIO区示意图
硬件选取与组装
硬件组装及连接设计
小车器件选取
在小车器件的选取时需要考虑到部分功能模块是否与“树莓派系统”相兼容的情况，且考虑到小车的空间有限以及器件之间的空间冗余量，避免在后续安装过程中出现个别器件无法安装的问题。构造材料（见表1）
表格 1 智能小车硬件清单
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