智能小车
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你现在看到的是山东大学物理与微电子学院的课程设计名单列表，课程设计是山东大学推经教学改革的进程之一。本页作品2005级2007年单片机课程的课程设计成果展示。
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课程设计作品：自动避障小车
组员：常凯刘旭巩靖
一、前言
设计背景：
在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。意义随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。成员情况本组三位成员均为2005级基地班学生，都选修过数字电路课程。二、总体方案设计
1、设计要求
小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，根据障碍物的位置选择下一步行进方向。并可通过两个独立按键对小车进行控速。
2、小车自动避障的原理
小车车头处装有三个光电开关，中间一个光电开关对向正前方，两侧的光电开关向两边各分开30度，（如右图所示）。小车在行进过程中由光电开关向前方发射出红外线，当红外线遇到障碍物时发生漫反射，反射光被光电开关接收。小车根据三个光电开关接受信号的情况来判断前方障碍物的分布并做出相应的动作。光电开关的平均探测距离为30cm。
3、模块方案比较及论证
根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、电源
及稳压模块、主控模块、逻辑模块、探测模块、电机驱动模块组成。各模块分述如下：
3.1车体框架
在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买玩具电动车。方案一：自己设计制作车架
自己制作小车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于控制和调速，符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架，可以根据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。但自己制作小车设计制作周期较长，且费用较高，因而我们放弃这一方案。方案二：购买玩具电动车
玩具电动车价格低廉，有完整的驱动、传动和控制单元，其中传动装置是我们所需的，缩短了开发周期。但玩具电动车采用普通直流电机驱动，带负载能力差，调速方面对程序要求较高。同时，玩具电动车转向
依靠前轮电机带动前轮转向完成，精度低。
考虑到利用玩具电动小车做车架开发周期短，可留够充分的时间用于系统调试，且硬件上的不足我们有信心用优良的算法来弥补，故我们选择方案二。
3.2电源及稳压模块
方案一：采用交流电经直流稳压处理后供电
采用交流电提供直流稳压电源，电流驱动能力及电压稳定性最好，且负载对电源影响也最小。但由于需要电线对小车供电，极大影响了壁障小车行动的灵活性及地形的适应能力。而且壁障小车极易把拖在地上的电线识别为障碍物，人为增加了不必要的障碍。故我们放弃了这一方案。
方案二：采用蓄电池供电
蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能，且成本低廉。可采用蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电，再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。但蓄电池体积相对庞大，且重量过大，造成电机负载过大，不适合我们采用的小车车架（玩具电动车车架）。故我们放弃了这一方案。
方案三：采用干电池组进行供电
采用四节干电池降压至5V后给单片机及其他逻辑单元供电，另取六节干电池为电机及光电开关供电。这样电机启动及制动时的短暂电压干扰不会影响到逻辑单元和单片机的工作。干电池用电池盒封装，体积和
重量较小，同时玩具车底座可以安装四节干电池，正好可为单片机及其他逻辑单元供电。在稳压方面，起始时考虑使用7805芯片对6V的电池电压进行降压稳压。但考虑到这样使得7805芯片消耗大量能量，降低电池寿命；同时，由于mega16、光电开关、小车电机对于供电电压要求并不苛刻，故我们将6V电池电压接一个二极管降压后直接给单片机及其他逻辑单元供电。而电机和光电开关的电源不做稳压处理。这样只需在小车主板上加两个调速按钮，根据电池电量选择合适功率即可，甚至于可直接在软件里设置自动换挡。
综合考虑，我们采用方案三。示意图如下
3.3主控模块
作为单片机原理与接口技术课程的course project，我们直接选用了课程主要介绍的，Atmel公司的ATmaga16L单片机作为主控模块。
Mega16是高性能、低功耗的8 位AVR 微处理器，具有先进的RISC结构，内部集成两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器和一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器。可通过JTAG对MCU进行程序烧写及仿真。内置晶振，使用方便。
在设计开发过程中我们使用课程设计提供的开发板进行程序调试和下载，配车使用时直接将MCU拔出插入我们小车系统电路板底座中。示意图如下：
3.4 逻辑模块
在探测模块和单片机中断接口之间、独立按键与单片机中断接口之间，需要经过电平的逻辑处理进行连接。主要涉及到一个三输入或非门和一个二输入与门。这两个逻辑关系我们直接选用74HC系列的集成芯片实现。
由于三输入或非门在市场上很难购买到，我们采用了两个二输入或非门和一个二输入与门完成了三输入或非门。由于我们采用的74HC08（四二输入与门）、74HC02（四二输入或非门）均为四二输入的，各提供四个二输入与门和四个二输入或非门，我们用各用一片芯片即可实现所需逻辑功能。
示意图如下：
3.5探测模块
方案一：使用超声波探测器
超声波探测器探测距离远，测距方便。但由于声波衍射现象较严重，且波包散面太大，易造成障碍物的错误判断。同时，超声波探测具有几厘米甚至几十厘米的盲区，这对于我们的避障小车是个致命的限制。故我们放弃了这一方案。
方案二：使用光电对管探测
光电对关价格低廉，性能稳定，但探测距离过近（一般不超过3cm），使得小车必须制动迅速。而我们由于采用普通直流电机作为原动力，制动距离至少需要10cm。因此我们放弃了这一方案。
方案三：使用视频采集处理装置进行探测
使用CCD实时采集小车前进路线上的图像并进行实时传输及处理，这是最精确的障碍物信息采集方案，可以对障碍物进行精确定位和测距。但是使用视频采集会大大增加小车成本和设计开发难度，而且考虑到我们小车行进转弯的精确度并未达到视频处理的精度，因而使用视频采集在实际应用中是个很大的浪费，所以我们放弃了这一方案。
方案四：使用光电开关进行障碍物信息采集
使用三只E3F-DS30C4光电开关，分别探测正前方，前右侧，前左侧障碍物信息，在特殊地形（如障碍物密集地形）可将正前方的光电开关移置后方进行探测。E3F-DS30C4光电开关平均有效探测距离0~30cm 可调，且抗外界背景光干扰能力强，可在日光下正常工作（理论上应避免日光和强光源的直接照射）。我们小车换档调速后的最大制动距离不超过30cm，一般在10~20cm左右，因而探测距离满足我们的小车需求。
综上考虑，我们选用方案四。示意图如下：
3.6电机驱动模块
方案一：使用分立原件搭建电机驱动电路
使用分立原件搭建电机驱动电路造价低廉，在大规模生产中使用广泛。但分立原件H桥电路工作性能不够稳定，较易出现硬件上的故障，故我们放弃了这一方案。
方案二：使用L298N芯片驱动电机
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，性能稳定，使用比较方便。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，正好符合我们小车两个二相电机的驱动要求。
综合考虑，我们采用L298N芯片驱动小车电机。控制示意图如下：?
最终方案如下：
使用干电池组对系统供电，改造玩具电动车作为小车底座，采用Mega16L作为主控芯片，采用E3F-DS30C4光电开关进行障碍物探测，使用L298N驱动直流电机。逻辑关系处理使用74HC系列芯片完成。
三、单元模块设计
1、各单元模块功能介绍及电路设计
自动避障小车系统的整体电路原理图如下：
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1.1 直流电源降压
经过测量，一般四节新南孚电池串联带负载后可提供5.8V电压。经过二极管稳压至5.1~5.2V后给逻辑器件供电并给系统提供高电平标准。
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1.2 主控芯片
使用Mega 16L的PA0~PA3接电机驱动芯片L298N的IN1~IN4，实现对电机驱动芯片的控制，进而控制电机的转动。
使用Mega 16L的PB0~PB2接经过电平转换的探测器信号线，实现对障碍物信息的采集。
使用Mega 16L的PC0、PC1接受独立按键信号，实现对小车行进过程中速度的控制。由于我们小车电机电源没有经过稳压，随着电池电量的消耗，电机电池组的电压逐渐降低，因而小车速度会发生变化。我们就可以通过独立按键对
速度进行提前设定，使得即使电池组电量变化，小车也能按预定速度行进。
使用Mega 16L的PD2、PD3接收中断信息。在软件部分我们可以看到，随着程序的不断完善，最终我们的INT0，即PD2并没有使用。
使用引脚10为单片机供电，引脚31接地。
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1.3 逻辑模块
设计任务：
三个传感器信号线给出逻辑电平信号，当任何一个是高电平时，给INT0一个低电平信号。（如上一部分所述，最终我们用定时器中断代替了这个外部中断，但作为硬件设计和焊接的一部分，我们还是给以阐释）。两个独立按键分别控制提速和减速，没有按下时，信号线给出高电平。当任意一键按下时，信号线给出低电平，同时给出一个低电平给INT1。
任务实现：
第一个任务的实现原本想采用三输入或非门74HC27 实现。但由于市场上缺乏供应，我们用74HC08的一个二输入与门和74HC02的两个二输入或非门完成。
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第二个任务逻辑的实现使用74HC08的一个与门实现。按键功能的实现，是使用了两个5K1的电阻分别连接两个按键与逻辑高电平（+5V），无键按下电平上拉至逻辑高电平，有键按下时降至0V。
1.4 探测模块
探测模块的电路图：
设计任务：
1. 三个光电开关探测前方障碍物。
2. 将光电开关传回的非标准的开关电平信号转换成CMOS标准电平（即将0~9V转换成0~5V）。
任务实现：
1. 光电开关发射出的红外线在经障碍物漫反射后会由光电开关再接收到，这会引起光电开关传回的电平的变化。若前方有障碍物，则光电开关传回低电平；若前方无障碍物，则光电开关传回的是高电平。有电平的变化可以实现对前方障碍物的探测。
2. 光电开关传回的信号是非标准的电平信号，这对于Mega16芯片是不适用的。因此，我们使用了三个8050三极管来实现电平的转换。由三极管的电气特性，当其基极为低电平时，即基极——发射极电压小于导通压降，其输出电平为高电平，在其输出端有用一个5K1的电阻上拉，使输出的高电压为+5V；而在基极为高电平时，三极管发射极正偏，输出电平为0。这样输出电平已经转化为CMOS标准电平。不过，这时传回到Mega16的电平信号已经和原来光电开关传回的信号高低相反，但这并不影响前方障碍物的探测。
1.5 电机驱动模块
电机驱动模块的电路图：
电机驱动模块主要功能是将主控芯片发出的信号通过L298N电机控制芯片转化为小车实际的动作。
L298N芯片有两个电源引脚VDD引脚和VCC引脚。VDD引脚接+9V电源用来给电机供电，VCC引脚接+5V电源用来给芯片供电，并作为逻辑高电平标准。
L298N芯片通过一个有四个4148二极管组成的保护电路与电机相连，保护电路主要是用来在电机开启和关闭时泄流之用。
由于我们一直让转向电机以最大功率使能从而获得最大的扭矩，保证小车转向成功，而不需要控制转向电机的输出功率，所以ENA引脚（即转向电机使能引脚）直接接+5 V，即让转向电机一直使能。
对于后置的驱动电机，我们不仅要控制其实现前进、后退和停止，还要能够控制其转速以解决由于电量不足而产生的小车变慢的问题。所以，我们将L298N芯片的ENB引脚与Mega16的PB3引脚（即OC0）连接，用来实现PWM调速。
L298N芯片的IN1和IN2引脚分别和Mega16的PA1和PA0引脚连接用来接收主控芯片输出的转向电机的动作指令，并通过OUT1和OUT2来控制转向电机的正转与反转，最终功能的实现表现在小车的左转与
右转。
L298N芯片的IN3和IN4引脚分别与Mega16的PA3和PA2引脚连接用来接收主控芯片输出的驱动电机的动作指令，并通过OUT3和OUT4来控制驱动电机的正转与反转，最终功能的实现表现在小车的前进、后退、停止。
2、所用全部硬件资源
⑴增强版ATMega 16L/32开发板（进行程序的初步调试）
⑵简版JTAG仿真器（程序的下载和仿真）
⑶遥控电动玩具车
⑷E3F-DS30C4光电开关3只
⑸Mega 16L单片机1片
⑹L298N电机驱动芯片1片
⑺74HC02芯片、74HC08芯片各1片
⑻8050NPN三极管3只，4148二极管8只
⑼实验电路板1只
⑽5K1电阻5只，10K电阻2只
⑾散热片1只
⑿独立按键2只
⒀40引脚底座1只
⒁电池盒2只
⒂南孚电池6节，华太电池4节
⒃5列装排线1米左右
⒄502粘合剂1瓶
四、程序设计和调试过程
1、程序调试过程
目前程序已经经历了四个主要版本，对寻障避障的方法前后有较大的改变。
1.1最初的程序设计主流程图：
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INT0中断触发端口值是多少？检测传感器端口的反馈值前方有障碍物根据检测到的障碍物情况（分7种），从7个动作函数中选择一个执行前进等待下次中断触发前方无障碍物
这是一个很简单而自然的想法。用定时器T0的快速PWM模式控制小车的速度，附加两个独立按键来控制初始时小车的速度，以便于调试。第一版程序中为小车设计了如下7个动作：
发现前方有小障碍（010）：后退并右转；
发现右方有小障碍（100）：前进并左转；
发现左方有小障碍（001）：前进并右转；
发现前方有大障碍（111）：较大的后退并右转；
发现右方有大障碍（110）：后退并右转；
发现左方有大障碍（011）：后退并左转；
发现两边有障碍但中间无障碍（101）：较大的后退并右转；
每次动作结束后，小车都要改运动状态为前进，等待下一次中断触发。
按照这样的思路写完程序后，调试中发现小车的动作很笨拙，每次相同动作的距离总是一样的，不能根据环境自动调整，前进后退都太冲；因为动作都是用延时函数实现的，动作中要禁用全局中断，导致发现障碍物不及时，常常一头撞上去；后退时动作无法调整，即使已经避开了障碍物还是无法及时转换成前进状态，经常撞上后面的物体。
鉴于以上发现的问题，我们又修改写成了第二版程序，流程图与第一版大致
相同，所不同的是每次动作的时间都被改得非常短（约几个毫秒），在每个动作结束后都在此检测探测器反馈值，然后根据反馈值选择下一步动作。也就是说，8个动作函数（加了一个前进）和一个INT0中断处理函数形成了循环，循环的唯一出口在前进函数里，只有检测到前方已无障碍物时才能退出中断。我们希望通过缩短每次动作的时间、缩短两次探测之间的间隔时间来达到变行进边探测效果，使小车的动作更加灵敏。
1.2 第二版程序的主流程图：
有障碍无障碍INT0中断触发端口值是多少？检测传感器端口的反馈值前方有障碍物根据检测到的障碍物情况（分7种），从7个动作函数中选择一个执行前进等待下次中断触发前方无障碍物检测判断端口值
对于这一版程序，我们在调试过程中发现小车四处乱撞的问题已经基本能解决了，但随之而来又出现了新
问题：控制小车前进和转向的端口电平变得很不稳定，小车走起路来颤颤巍巍，常常出现卡死的现象。具体表现为：端口值有规律
地闪动，大约0.2秒闪一次，出现一个极短的脉冲，其值恰好是“前进”。由此我们想到可能是算法本身的原因造成了这种现象，是退出中断服务程序时的一个脉冲。
为了解决端口电平不稳定的问题，也为了定时更加准确，同时节省CPU时间，我们对程序进行了较大调整，改为用T1定时器来控制动作和检测。每隔一定时间T1触发溢出中断，在中断服务程序中进行检测和行动。这时的行动只是改变控制端口值，不需要延时函数，这就大大节约了CPU时间。每个动作函数都精简到只有一个动作，动作完成后不再作改动，等待下次中断再修改控制端口值。
1.3 第三版程序的主流程图：
T1溢出中断端口值是多少？检测传感器端口的反馈值前方有障碍物根据检测到的障碍物情况（分7
种），从7个动作函数中选择一个执行等待下次中断触发前方无障碍物
从这一流程图可以看出，我们尽可能的精简了小车的动作过程，使得整个判断处理过程简洁而迅速。另外，我们在这一版程序里加上了自动变速程序，小车的速度不再由各个动作函数直接指定，而是通过计算一个连续动作的进行时间，由程序自动设定T0的OCR0值。这样做主要是为了配合小车的启动和制动，在启动和制动时给小车较大的动力，而在一般行进时使用普通功率，这样就可以既有效的控制小车的速度，又能够保证小车在改变方向时有足够的动力。程序实现了三档自动变速。此外，我们还修改INT1中断中的两个按键的功能，不再是控制起始速度，而是控制普通行进时的速度，使这两个控制按键更加实用。
在测试中，我们发现这样的改变收到了良好的效果。小车在前方障碍物的检测和避过上已经非常灵敏，能在随意放置的障碍物阵中迅速找到前进的路线穿过阵列。由于加上了自动变速程序，小车的动作也变得流畅了许多。
不过，在测试中我们还是发现了新的问题：小车在碰上前方的障碍时需要后退，后退到光电开关检测不到障碍的地方改变方向前进，这是程序设计的动作；但是如果小车在光电开关检测距离阈值的地方正好速度比较慢，没有足够的惯性冲到检测距离里面或外面，就可能在那里不断重复短促的前进和后退的动作，从而卡死。
为了解决这个问题，我们在第三版程序的基础上，又编写了第四版程序。第四版程序中新增添了防卡死机制，结合定时器控制和延时函数控制的优点，实现了小车较流畅的后退和转向。
1.4第四版程序的主流程图：
T1溢出中断端口值是多少？检测传感器端口的反馈值前方有障碍物根据检测到的障碍物情况（分7种），从7个动作函数中选择一个执行等待下次中断触发前方无障碍物记录上一次的动作持续时间是否卡死？执行卡死处理函数清空历史记录否是
ZK-4WD智能小车简介
智能小车简介 一、智能小车效果图 二、智能小车各模块功能介绍 1、小车底盘 小车底盘是机器人最重要的载体，相当于人体的躯干，ZK—4WD小车平台采用差速转弯，非常灵活，可以实现原地打转。小车平台大小刚好，可以承载一些如驱动器，控制器，电池，传感器等。
2、驱动模块 我采用ST公司原装全新的L298N芯片及高质量铝电解电容，使电路稳定工作。小车直流电机工作电流一般是200—400mA，有些更大。如果一个小车是两个轮子，那么总的电流在400--800 mA左右，这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应动作，而市面有的单片机IO口一般只能提供5--10 mA的电流，直接驱动不了单片机，所以就需要一个驱动模块，就好像人的心脏功能。 3、控制模块 我采用的控制器主控芯片是STC89C52属于标准的51核的单片机，STC12C5A60S2内带PWM，AD,1T运行速度（主流），集成USB转串可以直接用USB下载程序。集成数码管，舵机，红外蔽障，12864,1602，无线模块等接口，板载输入按钮
4、小车所需的能源 可以用普通的AA5号电池，我采用低内阻的充电电磁套装，这是小车的动力之源，对外供电为7.2V。 这四部分都是必备的，有这四样东西，就可以让小车走起来，至于要怎么走，这个时候传感器就开始大发神威了！ 5、小车需要的各种传感器 循迹传感器：一般用来识别黑白线，小车沿着这条黑白线行走，就需要循迹传感器 原理：循迹传感器通常采用红外的方式，红外管发射出来的红外光通过地面（白色）反射回来，在接收管理收到信号，一旦碰到黑线，那么红外光都被吸收，接收管没有接收到信号，从而得知传感器是否压线：从而调整小车运行方向。四路红外循迹模块：（可以通过换探头方式，改为蔽障方式） 超声波蔽障测距传感器：通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了，这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。通过程序代码的修改，可以调节小车蔽障的距离。
智能小车控制程序1
/*实现前进与后退功能*/ /*控制智能车向前行驶10秒，然后停3秒，再向后行驶6秒，停止*/ /********************************************************/ #include { go(); //前进 delay(10000); //前进10秒 stop(); //停止 delay(3000); //停3秒 back(); //后退 delay(6000); //后退6秒 stop(); //停止 } 智能小车报告分析 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】 智能小车（红外版）项目报告 目录 一、引言 ------------------------------1 二、总体方案 ------------------------------1 三、电路与程序设计 ------------------------------4 四、小车调试方案和调试结果 ------------------------------8 五、遇到的问题和解决方案 -------------------------------9 六、工程管理方案 -------------------------------10 七、总结和体会 -------------------------------10 一、引言 智能，即可以按照预先设定的模式在一个环境中运行，不需要人为的管 理。智能小车就是其中一个体现。本文的智能小车设有自动避障和自动循迹的 功能。其中避障的实现需要注意当小车与障碍物之间距离小于某一数值时，车 通过电动机转向；寻迹的实现则需要通过车底部的光电传感器检测行驶方向是否偏离黑线，再通过电动机调整运行方向。 小车系统以STC89C52单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取轨道及障碍物的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 二、总体方案 本小组设计的智能小车的控制机制是：以STC89C52单片机为控制核心的智能循迹避障小车。采用红外探测法实现信号检测,通过红外发射管和接受管来感知给定黑色轨迹和障碍物,将感知的信号返回给单片机,然后单片机对不同信号进行区分,结合软件编程控制小车前进、后退、左转、右转,从而实现循迹避障功能,即在有轨迹的地方小车能沿轨迹行驶,当遇到障碍时小车能够自动避开。 1.实现功能 （1）寻迹功能 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”一黑线。本车用了比较普遍的检测方法——红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 （2）避障功能 第一章产品背景 1.1社会背景 近年来，我国国民经济在新常态下保持平稳运行，呈现出增长平稳、结构优化、质量提升、民生改善的良好态势。统计局数据显示，初步核算，2014年国内生产总值636463亿元，人均GDP约为7485美元。 随着社会的快速发展，人均GDP的稳步增长，居民对于汽车刚性需求日益强劲。自2012年以来汽车流通规模不断扩大，新车销量连续四年全球排名第一。截止2014年我国汽车保有量为1.3亿辆，平均10人拥有1辆汽车。而随着我国城镇化推进和人口大城市化趋向凸显，以及新农村建设，城乡汽车需求量仍将继续增长。 2.2市场背景 2013年，中国汽车市场年销量超过2000万辆，有近百个汽车品牌，500多个汽车产品，分别是美国的2.1倍和1.8倍。毫无疑问，中国不但是全球最大的汽车市场，也是全球竞争最为激烈的汽车市场。 然而，随着互联网在中国的发展，中国消费者对汽车智能互联的需求，电商发展对传统汽车营销模式的冲击以及能源危机、环境危机对汽车传统动力形式的挑战，汽车业将迎来一次行业性的变革——智能化、互联网技术发展正在改变汽车产品以及汽车行业的格局，继“iPhone”、“iPad”之后，“iCar”也会成为现实。这种变革，对所有的汽车企业来说，既是挑战，也是机遇。 智能汽车是在传统汽车基础之上，通过计算机技术、互联网技术、现代传感、信息融合、通信、人工智能、以及传感器等技术，在汽车上实现娱乐功能、互联功能、物联功能，集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能车的研究起始于二十世纪七十年代，到八十年代主要从事智能汽车研究通信、控制等科学技术的飞速发展，对智能车的研究也加速至一个新的阶段，而我国对智能汽车的研究起步较晚，技术相对落后。 根据公众对汽车智能化的意见调查，结果显示，仅有7.24%的受访者表示，汽车智能化只是增强车辆以及品牌在市场的竞争力和附加值，会更多地在高端车型上出现。而超过90%的受访者表示，智能化在未来汽车发展中将占据重要的地位。其中，51.02%的受访者认为，智能化会成为汽车在继节能、安全、环保之后新的发展趋势。另外，还有23.73%受访者表示，所有档次车辆均会配置相应的智能化设备，并成为必需的配置。 目前对智能汽车的研究已成为汽车行业的一大热点，智能汽车以其无可匹敌的安全性、舒适性、环保性等诸多优势必将成为未来汽车市场的霸主，谁能在智能车研究应用领域掌握 智能小车成果摘要与应用前景 本成果的科学性在于：本设计是一个利用光、电、机、无线通信等技术为一体的综合性设计。在设计中运用了检测技术、自动控制技术、无线通信技术和电子技术。 成果的先进性在于：系统运用多重传感器与控制器良好的结合，系统可分为传感器检测部分，智能控制部分和电源模块。传感器部分包括红外循迹模块、超声波测距模块。智能控制部分包括四个主要单元模块：单片机控制模块、电机驱动模块、显示模块、信号传输模块。该系统的独特之处在于没有人的操作与干预下可以智能的完成多项任务，比如小车的直线行驶，探测转弯标志，探测超车标志，显示时间,交替超车等各项任务。 本系统中，以单片机为核心，各模块相互配合，形成了一个包括人机界面的半闭环系统，从而使小车能完成各项任务。我们对整个系统进行了研究，选用履带小车为车体，以c8051f020单片机为控制核心，用12v锂电池供电，并利用7805将电压稳至5v以满足单片机及驱动等其它模块对电压的需求。用L298N驱动双直流电机，通过传感器检测、控制电动机的方向、快慢、启停。循迹模块运用保证了小车安全在赛道上行驶。小车上还装有无线接收模块，在两车之间实现信息传输。通过各模块的配合，在程序的控制下，最后检测证明小车能够快速稳定的实现在赛道上行驶、超车等任务。由于本系统需要两车的配合完成任务，因此要在两车之间建立通讯方式。在运动中的小车间建立联系，无线通讯无疑是简便可行的方法。在两车上各装有一块 NRF无线模块，NRF具有接收模式和发送模式，因此可以实现两车之间进行信息交换。 智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模块在一个特定的环境里自动的运行，可运用于科学勘探等用途，无需人为的管理，便可以完成预期所要达到的或更高的目标。智能机器人正在代替人们完成这些任务，凡不宜有人直接承担的任务，均可由智能机器人代替，可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段，人类无法介入等特殊情况下的任务，智能小车就是其中的一个体现。智能车辆又称为轮式移动机器人，是移动机器人的一种，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合体统。如果将以上技术引用到现实生活中，可以使我们的未来生活变得更加智能。除了潜在的军用价值外，还可以应用于科学研究、地质勘探、危险搜索、智能救援等，其在交通运输中的应用前景也受到西方国家的普遍关注。 //T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K 的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include 文章编号:1002O0268 (2007)07O0107O05 智能车辆安全辅助驾驶技术研究近况 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 () 作者简介: 王荣本(1946-),男,教授,博士生导师, 研究方向为智能车辆、汽车安全辅助驾驶、物流自动化 xx,xx,xx,xx,余天xx (吉林大学交通学院,吉林长春130025) 摘要: 论述了安全辅助驾驶技术的研究现状、研究的必要性以及研究进展。安全辅助驾驶技术包括车道偏离预警与保持、前方车辆探测及安全车距保持、行人检测、驾驶员行为监测、车辆运动控制与通讯等。分析了各种传感器的优缺点及其在实际应用过程中存在的问题,基于单一传感器不能很好地解决安全辅助驾驶技术可靠性和环境适应能力的要求,应结合激光雷达技术解决图像模糊问题,利用红外传感器增强机器视觉识别的可靠性,未来的安全辅助驾驶技术应该采取多种传感器融合的技术,结合毫米波雷达和激光雷达系统具有深度测量精确的特点,将极大的推动汽车安全辅助驾驶系统的应用和推广。 关键词: 智能交通系统;安全辅助驾驶;车道偏离预警;行人检测;车间通讯中图分类 号: U491文献标识 码:AReviewontheResearchofIntelligentVehicleSafetyDrivingAssistantTechnology WANGRongOben,GUOLie,JINLiOsheng,GUBaiOyuan,YUTianOhong (SchoolofTransportation,JilinUniversity,Jilin Changchun 130025,China) Abstract: Keywords: 引言 智能车辆是利用传感器技术、信号处理技术、通讯技术、计算机技术等,辨识车辆所处的环境和状态,根据各传感器所得到的信息做出分析和判断,或者给司机发出劝告和报警信息,提请司机注意规避危险;并能在紧急情况下,帮助司机操作车辆(即辅助驾驶),防止事故的发生。 早期智能车辆研究主要集中在如何采用各种传感器技术实现车辆全自动化无人驾驶,随着研究的深入,重点着眼于提高汽车的安全性、舒适性以及提供优良的人车交互界面,并努力向市场推广智能车辆相关技术的应用。 1998年美国运输部认为日益严重的交通事故是最迫切需要解决的问题,开始组织实施智能车辆先导IVI(IntelligentVehicleInitiative)计划。该计划的基本宗旨和目标是预防交通事故及其引起的人员伤亡,提高安全性,并以人为因素为基础,防止驾驶员精神分散,促进防撞系统的推广应用。 智能车辆技术研究重点的转移主要是日渐增长的交通事故以及对减少驾驶员操作强度的需求。根据美国运输部IVI计划,仅在美国,每年至少发生680万起交通事故,造成412万人死亡。 在一些发达国家,情况就更严重。如我国在2004年共发生道路交通事故517889起,造成1077人死亡,直接财产损失2319亿元,与2003年相比,死亡人数上升216%。1安全辅助驾驶技术的研究现状 安全辅助驾驶技术主要目的是提高汽车行驶的安全性,通过安装在车辆及道路上的各种传感器掌握本车、道路以及周围车辆的状况等信息,为驾驶员提供劝 J I A N G S U U N I V E R S I T Y 蓝牙智能小车 专业：测控技术与仪器 班级：测控1301 小组成员：何凯旋 学号：11 23 10 15 2016年 4月 目录 摘要 (1) 第一章蓝牙智能小车简介 (2) 第二章蓝牙智能小车机械结构 (3) 第三章蓝牙智能小车电路 (6) 3.1系统原理框图 (6) 3.2 电机驱动模块 (6) 3.3 信号检测模块 (7) 3.3 主控电路模块 (8) 第四章蓝牙智能小车软件结构 (9) 4.1 主程序程序图 (10) 4.2循迹流程图 (11) 4.3 红外避障流程图 (13) 4.4遇到的困难和解决办法 (15) 第五章心得体会 (17) 致谢 (17) 摘要 智能车辆作为现代社会的新产物，以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备，智能小车的研究和开发正成为广泛关注的焦点。这次创新课程，我们小组主要对蓝牙智能小车进行设计，利用了循迹传感器实现了循迹功能，利用红外传感器实现了避障功能，并将循迹和避障功能结合起来，完成了小车循迹跑一周并避障。 关键词：蓝牙智能小车循迹传感器红外传感器循迹避障功能 第一章蓝牙智能小车简介 机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。 控制器部分：接收传感器部分传递过来的信号，并根据事前写入的决策系统（软件程序），来决定机器人对外部信号的反应，将控制信号发给执行器部分。好比人的大脑。执行器部分：驱动机器人做出各种行为，包括发出各种信号（点亮发光二极管、发出声音）的部分，并且可以根据控制器部分的信号调整自己的状态。对机器人小车来说，最基本的就是轮子。这部分就好比人的四肢一样。传感器部分：机器人用来读取各种外部信号的传感器，以及控制机器人行动的各种开关。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。无线部分：用蓝牙从机的TTL接口接收信号反馈给单片机，还可以通过电脑的无线局域网网卡来控制路由器的TTL 串口来控制单片机的状态。由于蓝牙模块容易得到且接口方便，电压可以用+5V 控制，携带方便，便于在小车上安装。电机驱动：电机驱动需要大电流，较高的电压，考虑到单片机的负载能力，用L298N驱动模块来驱动电机，单片机输出逻辑信号控制L298N模块输出正反向电压，由此控制电机的正反转。 研究智能小车的背景和 意义 Revised by Petrel at 2021 随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械，传感技术等多个学科。同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展[1]。随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。 小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。在危险环境下，机器人非常适合使用。在这些险恶的环境下工作，人类必需采取严密的保护措施。而机器人可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，且不需要得到像对人一样的保护。例如美国的“勇气”号和“机遇”号，在火星探测过程中分别在其着陆区域附近找到火星上过去曾有过水的证据，为人类对火星的探测做出了巨大的贡献[1]。 机器人的应用正逐步渗入到工业和社会的各个层面，如采用带有专用新型传感器的移动式机器人，连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发的先兆，采取相应的预防措施；智能轮椅运用口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能，运用了现代高新技术来改善残障人们的生活质量和生活自由度。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。 “工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。 本文所研究的内容涉及寻迹、避障、人工操控等多种功能，初步实现智能化，可做为各类科研的基础模型，具有较大的研究空间，适合于多种领域的智能化研究与开发。 智能小车是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的一种智能移动机器人。移动机器人作为现代高科技的集成体，是21世纪的科技制高点之一。移动机器人技术的发展，应该说它是科学技术发展的一个综合性的结果。同 智能循迹小车程序 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022 #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //D0-D7:f,b,a,e,d,h,c,g 共阴依次编码 //74LS04反相器驱动数码管 uchar code table[10] = {0x5F,0x42,0x9E,0xD6,0xC3,0xD5,0xDD,0x46,0xDF,0xD7}; uchar i = 0; //用于0-3数码管轮流显示uint j = 0; //计时的次数 uint time=0; //计时 uint pwm=16; //占空比 uint speed; //调制ＰＷＭ波的当前的值 sbit R=P3^2; //右边传感器 P3^2 sbit L=P3^3; //左边传感器 P3^3 //电机驱动口定义 sbit ENB=P1^0; //前轮电机停止控制使能 sbit ENA=P1^1; //后轮控制调速控制端口 sbit IN1=P1^2; //前轮 sbit IN2=P1^3; //前轮 sbit IN3=P1^4; //后轮 sbit IN4=P1^5; //后轮 void Init() { TMOD = 0x12; //定时器0用方式2,定时器1用方式1 TH0=(256-200)/256; //pwm TL0=(256-200)/256; TH1 = 0x0F8; //定时2ms TL1 = 0x30; EA = 1; ET0 = 1; ET1 = 1; TR0 = 1; TR1 = 1; } void tim0(void) interrupt 1 //产生PWM { speed ++; if(speed <= pwm) //pwm 就相当于占100的比例{ ENA = 1; } 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ce8321192.html, 人工智能在汽车自动驾驶中的应用 作者：蒋海 来源：《商情》2020年第15期 【摘要】近年来随着各类新型技术的逐渐发展进步，汽车行业也逐步被赋予了人工智能的概念。人工智能与汽车驾驶的融合促进了自动驾驶汽车技术的发展。本文就对于人工智能在自动驾驶汽车中的应用进行了简要的探讨分析，从当前阶段自动驾驶汽车发展的实际情况入手，对于实际应用进行了具体的分析，同时也对于人工智能在自动驾驶汽车中的发展前景进行了展望，希望能够为切实强化自动驾驶汽车的实际应用水平起到有力的作用。 【关键词】人工智能 ;汽车自动驾驶 ;应用分析 一、自动驾驶汽车的发展实况分析 所谓自动驾驶，通常又被称为无人驾驶、智能化驾驶等。相对于许多发达国家而言，我国在自动驾驶汽车方面的研究起步较晚，但经过了较长一段时间的研究发展，目前也已经取得了较为突出的成就。早在十几年前就已经有科研人员研发出了智能无人车，通过借助智能行为控制系统的优势性作用，使其能够在不存在特殊情况下的过程当中能够实现无人驾驶。另外还有研究院已经研发出了所谓的脑控汽车，脑控汽车就是通过借助脑电设备来捕捉人腦所发出的脑电信号，并通过对于信号进行全面的识别，将其转换为操作指令传达给汽车，以此来实现通过人脑控制来驾驶汽车的目的。尽管此类研究已经取得了一定的成果，但想要真正获得广泛的应用还需要开展更为深入的研究。目前越来越多的科研人员开始进行自动驾驶汽车方面的研究，在未来的一段时间当中，自动驾驶行业必然获得突出的发展。 二、人工智能在自动驾驶汽车中的应用 （一）人工智能在自动驾驶汽车路线中的应用 自动驾驶属于一类较为完整的软件交互系统，我们可以将自动驾驶软件部分大致分为环境感知模块、行为决策模块以及运动控制模块三大模块类型。其中，环境感知模块，简单来说就是指通过科学合理的运用传感器实现对于周边环境情况的感知。常见的环境感知模块包括雷达、摄像头、传感器等。除了能够掌握周边环境状态之外，同时也能够对于车身本身的状态信息进行了解。行为决策模块则需要充分依据实时路网信息以及周边的交通环境信息确保在满足交通规则要求的情况下实现安全稳定的驾驶决策。运动控制模块通过对于行驶轨迹的科学合理规划以及当前车辆所处位置和运行状态，实现对于汽车、油门刹车以及方向盘等的控制。 （二）人工智能技术在实际驾驶过程当中的应用 研究智能小车的背景和 意义 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-SANYHUASANYUA8Q8- 随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械，传感技术等多个学科。同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展[1]。随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。 小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。在危险环境下，机器人非常适合使用。在这些险恶的环境下工作，人类必需采取严密的保护措施。而机器人可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，且不需要得到像对人一样的保护。例如美国的“勇气”号和“机遇”号，在火星探测过程中分别在其着陆区域附近找到火星上过去曾有过水的证据，为人类对火星的探测做出了巨大的贡献[1]。? 机器人的应用正逐步渗入到工业和社会的各个层面，如采用带有专用新型传感器的移动式机器人，连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发的先兆，采取相应的预防措施；智能轮椅运用口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能，运用了现代高新技术来改善残障人们的生活质量和生活自由度。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。? “工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。? 本文所研究的内容涉及寻迹、避障、人工操控等多种功能，初步实现智能化，可做为各类科研的基础模型，具有较大的研究空间，适合于多种领域的智能化研究与开发。 智能小车是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的一种智能移动机器人。移动机器人作为现代高科技的集成体，是21世纪的科技制高点之一。移动机器人技术的发展，应该说它是科学技术发展的一个综合性的结果。同 Arduino智能避障小车避障程序 首先建立一个名为modulecar.ino的主程序。 // modulecar.ino，玩转智能小车主程序 #include pinMode(ENA, OUTPUT); //依次设定各I/O属性 pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); pinMode(trigger, OUTPUT); pinMode(echo, INPUT); sensorStation.write(90); //舵机复位至90? delay(6000); //上电等待6s后进入主循环 } //主程序 void loop() { read_ahead = readDistance(); //调用readDistance()函数读出前方距离Serial.println("AHEAD:"); Serial.println(read_ahead); //串行监视器显示机器人前方距离 if (read_ahead < no_good) //如果前方距离小于警戒值 { fastStop(); //就令机器人紧急刹车 waTch(); //然后左右查看，分析得出最佳路线 goForward(); //*此处调用看似多余，但可以确保机器人高速运转下动作的连贯性 } 智能汽车 丁和 我国已实现“上天可揽月，下海擒蛟龙”的梦想，这是我们的骄傲，但这个梦想离我们普通人还有一定的距离，我们接触较多的交通工具是汽车。面对汽车，人人都有犯愁的时候：男士们喝了酒，酒后不得驾车：长途旅行，疲劳驾驶，有安全隐患：路况复杂，女士害怕。这时候，人们会想：如果汽车能无人驾驶就好了。 2005年《中国剪报》刊登了一篇文章《未来的神奇交通工具》，里面介绍到“你跳上汽车，告诉它你的目的地。这时汽车会通过自动公路系统进行操作，传感器十分安全地为你引路，行驶起来时速可达225公里。你坐在驾驶座上，汽车在自动行驶。你可以读报纸、上网、看电视，或是小睡一会儿。1小时40分钟后，你就会轻松到达目的地，准备尽情游玩。”“智能汽车技术能令3倍于平常数量的汽车安全行驶在道路上。这种高速、高性能的驾驶技术将会缓解交通堵塞的压力，降低污染，减少对额外公路的需求，而且在消除事故的同时也就挽救了人的生命。”这些听起来多么令人神往，许多人正在进行这方面的工作。那么什么是智能汽车？ 百度百科里介绍“智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。”2013年12月的产业信息网的一篇《智能汽车基本功能及原理简介》有 以下主要介绍两种主要的功能系统：智能传感系统和辅助驾驶系统。 1、智能传感系统 通过在汽车各部件上安装智能传感器，智能传感器把周边环境的信息传递给智能计算机，计算机对信息进行综合整理后把执行信号传递给汽车部件，从而使其作出相应的动作，这就构成了智能传感系统。车辆传感器是智能车辆的重要组成部分。智能车辆装有大量不同种类的创传感器，例如：安装在轮胎上的温度传感器、压力传感器；安装在安全气 简易智能小车 第四组：胡思铖、陈涛、涂雅菲摘要：本系统以89S52单片机为核心，利用了红外传感器、光敏传感器、超声传感波器、霍尔传感器及接近开关，通过对各方向上传感器所测数值的比较判断，利用单片机控制小车的左转、右转、前进及后退，完成对小车状态的即时控制，同时可在小车运动过程中显示即时速度和总运行时间。实现了小车在直道和弯道区按照黑带线的引导向前行驶，在障碍区灵活蔽障和在光敏区按照光线引导顺利进入车库的功能。达到了小车行驶超过90秒或离光源10至20厘米距离时自动停车的要求，并在黑带引导区可检测金属片，记录并存储遇到各金属片的时间和其离起点的距离，在遇到最后一块金属片时停车5秒同时显示所遇金属片信息。小车在整个运动过程中速度较快、蔽障灵活，路程、速度及时间记录准确，成功地完成了题目的各项要求。 Abstract: This system is based on a single chip as a kernel. Infrared transducer, photoconductive transducer, ultrasonic transducer, Hole transducer and adjacent switch are used in this system. The single chip controls the car to turn left, turn right, forwarding or countermarch through judging values which measured by these transducers and displays the instant speed and total time of the car. Running along the black line in the road and flexible evading of obstacles, as well as entering into the garage through detecting light from bulb are achieved. The car won’t stop until total time exceed 90 seconds or the distance from car to lamp-house reach 10 to 20 centimeters. Foils can be found and the data of these foils in distance and time will be displayed during the 5 second’s stop after finding the last metal. During the process, all the aim can be well achieved. 一、方案论证与选择 1、电机驱动电路 方案一：调压方式 调压方法通过电阻网络或数字电位器调整电机的分压，从而达到调速目的，但是这种方法只能实现有限级调速，而且由于电机的内阻一般较小，因此分压后电机的效率不高。方案二：继电器方式 采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对小车的速度进行调整。此方案电路简单，但继电器的机械特性易损坏、寿命短、可靠性不高。 方案三：达林顿管组成H型PWM电路 由达林顿管组成的H型PWM电路是目前比较广泛应用的一种方法。达林顿管交替工作在饱和与截止的模式下，因此效率非常高。H型PWM电路可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也极强。 方案四：利用单片机产生高低电平控制电机转速 利用单片机产生高低电平驱动直流电机。当单片机向直流电机提供高电平时，电机就会全速转动，当向直流电机提供低电平时，电机停止转动。所以向直流电机提供一定频率的高低电平，并改变其占空比可使电机转速可调。同时该方案还可使直流电机反接电平令电机反转，达到令小车后退的目的。该方案利于程序控制，硬件简单易行，只需将单片机和驱动电路相连即可。 基于以上分析，为了便于程序简单控制，减少硬件连接，选用方案四。 2、小车导向与驱动方式 方案一：后轮驱动，后轮导向 采用这种驱动方式的电动车的两个直流电机，一个电机驱动左后轮，左后轮和左前轮通过齿轮传动；另一个直流电机控制右轮。当两个轮子的转动速度不一样时，小车转向速 目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、驱动部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。本设计就采用了比较先进的C51 为控制核心，C51 采用CHOMS 工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。智能小车国内外研究现状: 世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，己经应用于各个领域，在4探测和军事领域使用特别多。近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同用途的需要。 世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年的历史。美国和前苏联是从20 世纪60 年代末期开始进行月球表面探测任务的。美国曾在1966-1968 年间，向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997 年，由美国JPL全称JetPropulsion Laboratory，美国太空总署喷气推进实验室研制的Sojourner 号探测车登上了火星。它验证了小型火星车的性能，并完成了一系列技术试验。2004 年 1 月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在1959-1976 年间，总共成功发射了两个月球探测车。 单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活，生产上，单片机无处不在。ATMEL 公司的STC89C52 单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。STC89C52 可以说是单片机领域的主流产品，其应用如此广泛，所以有必要去学习和应用该单片机，以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。 寻迹小车 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示： 图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小，一般为8~15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。 R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。因为传感器输出端得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了比较器，先将ST168输出电压与2.5V进行比较，再送给单片机处理和控制。 传感器的安装 正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，将大大提高其循迹的可靠性，具体位置分布如图3所示。智能小车报告分析
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