arduino的智能小车设计(附件)
本文是基于Arduino单片机的智能小车设计，该小车具备自动避障、测算行驶距离与轮速等功能。小车选用了Arduino328作为主控单元，超声波传感器作为避障单元，用以完成自动循迹避障功能。采用了红外光电耦合器用来测算出小车的行驶距离和轮速。电机和电源为了方便，选用了能简单获得的130直流电机和7号镍氢充电电池。驱动电路采用了H桥驱动电路。驱动方式选择了差分驱动。最后通过Proteus软件来进行仿真模拟出该小车的启动，停止，智能避障，转向，刹车等功能。关键词 Arduino328，超声波传感器，红外光电耦合器，驱动电路，驱动方式，仿真模拟
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 智能小车研究现状 2
1.2.1 国外智能车辆研究现状 2
1.2.2 国内智能车辆研究现状 2
2 方案设计 3
2.1 方案设计 3
2.2 主控单元方案比较与选择 4
2.3 避障单元方案比较与选择 4
2.4 智能小车的参数 5
2.5 智能小车的检测 5
2.5.1 智能小车车距、轮速的检测 6
2.5.2 电流检测电路 7
2.5.3 电压检测电路 8
3 超声波测距 8
3.1 超声波测距原理 8
3.1.1 超声波发生器 8
3.1.2 压电式超声波发生器原理 9
3.1.3 超声波测距 9
3.2 超声波传感器简介 9
4 电机与轮系的结构 10
4.1 动力选择 10
4.1.1 驱动方式 10
4.1.2 车轮安装 11
4.1.3 电池选择和安装 11
4.1.4 底盘主要构成 11
4.2 直流电机H桥驱动电路 12
4.2.1 脉冲宽度调制(PWM) 12
4.2.2 H桥驱动电路 12
5 仿真模拟 13
5.1 单片机系统模块 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2 显示电路 13
5.3 启动电路 14
5.4 转向电路 14
5.5 红外电路 15
5.6 电机驱动 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
附录A 22
附录B 25
1 绪论
在现实生活中，科学技术的迅速发展，使得各行各业都得到了许多的改变，但它们的共同点是都呈现了机电一体的特性。在许多的行业里，许多的制造设备都具备了智能化，精度得到了大幅度的提升，性能也得到了质的飞跃。
1.1 选题背景
在生活中，人们在各方面都离不开汽车，所以人们加大了对汽车技术的研究，使得汽车行业得到了快速发展。而其中的智能车辆系列也通过各种各样的电子竞赛使其获得了多方的关注，智能车是汽车行业目前最有挑战性的领域，但成熟的案例还不多，各大企业和高校都十分重视智能汽车的研发。在智能汽车成为市场主流的背景下，本文结合了对Arduino单片机的应用进行智能小车的设计。本设计中的智能电动车有强大的自适应能力，可以实现自动识别障碍物功能并规划正确路线，自身携带的控制处理器可以根据需求制定路线。
科学技术的高度发展为实现智能化提供了基础，同时智能化也是目前的主要研究方向。智能车可以通过智能化技术实现自我操作。在无人管理的情况下，智能车可以达到期望的或更高的目标。智能车可以在无人操作的情况下，利用提前编设的程序来自主控制运动状态，更可以控制自身的行驶速度。操作者可以通过改写智能车的编写程序来对它进行修改，将其设定为所需要求的状态[20]。因此，智能车具有再编程特性，也属于机器人的一种类型。
1978年，我国对国家科学技术的发展做出了一些规划，确定了将“智能模拟”作为科学技术研究的核心问题。从一开始的刻苦研究，到现在的各领域的实际应用，无一不体现了智能化研究的成功，同时也为智能化的发展提供了可靠的依据。智能化全面发展是科技发展的必然趋势，因为它可以最大化的对资源进行利用，尽可能的减少浪费和损失。降低了成本，还能使精度性得到大幅度的提升[5]。如今的智能化发展走向了普及化，随时随地都可以看到智能化的体现，智能化方便了人们的生活，提供了不少的便利。从最开始的模拟电路设计，之间经历了数字电路设计，到了最后集成芯片的诞生，元件体积越来越小的变化使得智能化的产品越来越小巧，更加符合了当代人们的需求。
智能车是一个多功能的复杂系统，它能够采集周围环境信息，自主完成规划和决策，然后进行自主行驶。智能车结合了计算机、信息、人工智能、传感器、导航、自动控制、通信这些技术。是各学科综合的产物。
1.2 智能小车研究现状
作为实现智能交通系统的关键环节，智能车辆是众多高科技集成化的载体。智能车辆驾驶是指一个综合的车辆技术，它可以替代人类完成对车辆的驾驶控制，对象可以是一辆或者是多辆。智能车辆的特点表现为在无人干预以及合适的道路条件下，可以完成全部的自动驾驶或者部分的自动驾驶。
1.2.1 国外智能车辆研究现状
国外对于智能车辆的研究与探索从20世纪50年代的时候便开始了，具体可以划分成三个阶段：
第一阶段：在1954年时，美国的Barrett Electronics公司通过自主研发出了AGVS（Automated Guided Vehicle System），属于世界上能够完成自主引导车辆的系统首例。虽然这个系统是一种智能在设置好的固定线路上运行的拖车式货物平台，但它却拥有了无人驾驶这一功能，是智能车辆早期的形式。在当时开发AGVS的目的是为了提升运输的速度，所以应用的范围也只是在仓库内的运输[1]。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 智能小车研究现状 2
1.2.1 国外智能车辆研究现状 2
1.2.2 国内智能车辆研究现状 2
2 方案设计 3
2.1 方案设计 3
2.2 主控单元方案比较与选择 4
2.3 避障单元方案比较与选择 4
2.4 智能小车的参数 5
2.5 智能小车的检测 5
2.5.1 智能小车车距、轮速的检测 6
2.5.2 电流检测电路 7
2.5.3 电压检测电路 8
3 超声波测距 8
3.1 超声波测距原理 8
3.1.1 超声波发生器 8
3.1.2 压电式超声波发生器原理 9
3.1.3 超声波测距 9
3.2 超声波传感器简介 9
4 电机与轮系的结构 10
4.1 动力选择 10
4.1.1 驱动方式 10
4.1.2 车轮安装 11
4.1.3 电池选择和安装 11
4.1.4 底盘主要构成 11
4.2 直流电机H桥驱动电路 12
4.2.1 脉冲宽度调制(PWM) 12
4.2.2 H桥驱动电路 12
5 仿真模拟 13
5.1 单片机系统模块 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2 显示电路 13
5.3 启动电路 14
5.4 转向电路 14
5.5 红外电路 15
5.6 电机驱动 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
附录A 22
附录B 25
1 绪论
在现实生活中，科学技术的迅速发展，使得各行各业都得到了许多的改变，但它们的共同点是都呈现了机电一体的特性。在许多的行业里，许多的制造设备都具备了智能化，精度得到了大幅度的提升，性能也得到了质的飞跃。
1.1 选题背景
在生活中，人们在各方面都离不开汽车，所以人们加大了对汽车技术的研究，使得汽车行业得到了快速发展。而其中的智能车辆系列也通过各种各样的电子竞赛使其获得了多方的关注，智能车是汽车行业目前最有挑战性的领域，但成熟的案例还不多，各大企业和高校都十分重视智能汽车的研发。在智能汽车成为市场主流的背景下，本文结合了对Arduino单片机的应用进行智能小车的设计。本设计中的智能电动车有强大的自适应能力，可以实现自动识别障碍物功能并规划正确路线，自身携带的控制处理器可以根据需求制定路线。
科学技术的高度发展为实现智能化提供了基础，同时智能化也是目前的主要研究方向。智能车可以通过智能化技术实现自我操作。在无人管理的情况下，智能车可以达到期望的或更高的目标。智能车可以在无人操作的情况下，利用提前编设的程序来自主控制运动状态，更可以控制自身的行驶速度。操作者可以通过改写智能车的编写程序来对它进行修改，将其设定为所需要求的状态[20]。因此，智能车具有再编程特性，也属于机器人的一种类型。
1978年，我国对国家科学技术的发展做出了一些规划，确定了将“智能模拟”作为科学技术研究的核心问题。从一开始的刻苦研究，到现在的各领域的实际应用，无一不体现了智能化研究的成功，同时也为智能化的发展提供了可靠的依据。智能化全面发展是科技发展的必然趋势，因为它可以最大化的对资源进行利用，尽可能的减少浪费和损失。降低了成本，还能使精度性得到大幅度的提升[5]。如今的智能化发展走向了普及化，随时随地都可以看到智能化的体现，智能化方便了人们的生活，提供了不少的便利。从最开始的模拟电路设计，之间经历了数字电路设计，到了最后集成芯片的诞生，元件体积越来越小的变化使得智能化的产品越来越小巧，更加符合了当代人们的需求。
智能车是一个多功能的复杂系统，它能够采集周围环境信息，自主完成规划和决策，然后进行自主行驶。智能车结合了计算机、信息、人工智能、传感器、导航、自动控制、通信这些技术。是各学科综合的产物。
1.2 智能小车研究现状
作为实现智能交通系统的关键环节，智能车辆是众多高科技集成化的载体。智能车辆驾驶是指一个综合的车辆技术，它可以替代人类完成对车辆的驾驶控制，对象可以是一辆或者是多辆。智能车辆的特点表现为在无人干预以及合适的道路条件下，可以完成全部的自动驾驶或者部分的自动驾驶。
1.2.1 国外智能车辆研究现状
国外对于智能车辆的研究与探索从20世纪50年代的时候便开始了，具体可以划分成三个阶段：
第一阶段：在1954年时，美国的Barrett Electronics公司通过自主研发出了AGVS（Automated Guided Vehicle System），属于世界上能够完成自主引导车辆的系统首例。虽然这个系统是一种智能在设置好的固定线路上运行的拖车式货物平台，但它却拥有了无人驾驶这一功能，是智能车辆早期的形式。在当时开发AGVS的目的是为了提升运输的速度，所以应用的范围也只是在仓库内的运输[1]。
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