智能小车-电机使用
智能小车系统说明书
智能小车系统说明书作品简介：设计灵感来源：机动车交通事故的频发，一直是困扰整个人类的问题。
特别在如大雾等天气状况不好的情况下，驾驶员的感官受到一定的影响，致使交通事故的增多。
我们的作品以降低机动车的交通事故为主要目的，运用简单的单片机技术控制电动小车的速度，以来模拟机动车的运行状况，达到小车智能检测前方车辆，能够进行测量出与前方车辆的距离和相对速度，并能够达到智能刹车的目的。
作品名为智能小车系统，采用直流电动机带动小车前进，传动装置用齿轮。
电动机的速度可由单片机输出PWM来实现。
小车刹车时用单片机控制电动机，使其停止运转。
利用霍尔元件装置，测定小车的自身车速。
采用步进电机来控制小车转弯，并于小车的前端安装多个红外或超声波的发射接收装置，将接收到的数据通过单片机软件的处理，达到显示出前方车辆方位的目的。
使用液晶显示车速和障碍物于前方的距离。
硬件说明：此作品主要分单片机处理系统，直流电机驱动模块，步进电机驱动模块，红外发射接收蔽障模块，霍尔元件测速模块，超声波测速测距模块，液晶显示模块等；其核心处理器采用廉价易得的AT89S52单片机，直流电机也很便宜，车身为木板自制而成，车轮采用瓶盖，材料简单易得；所以此车成本低，易推广使用。
但其软件控制部分的稳定性较高。
步进电机使用5V4相的电机，其驱动板使用2003，输出稳定。
红外处理采用直径为3毫米的发射和接受对管，发射采用改变发射脉冲占空比来增大发射功率，主要使用的是NE555集成芯片，接收管接收到信号后输出到LM324运放进行电压放大，以便单片机引脚识别。
液晶采用1602型经济实惠。
部分电路图见附件；软件说明：此次软件主要采用单片机识别的C语言编写而成，仍然采用分模块来实现，实现不同步骤的紧密结合，连贯有序。
具体见后面附件。
小车运作状况：在遇到障碍物时，距离其50厘米时开始减速，当距离其20至40厘米时，进一步减速，此时都是超声波模块工作，但极近距离时，红外模块开始工作，当左红外接收管遇障碍物时小车右转一定角度，并后退一定距离，之后继续前进，并还原所转角度；当右红外接收管遇障碍物时小车左转一定角度，并后退一定距离，之后继续前进，并还原所转角度；当左右都遇障碍物时，小车后退一定距离后，转弯，继续前进。
工程训练智能小车方案
工程训练智能小车方案摘要本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
本方案以Arduino为控制器，搭建了一套完整的硬件和软件系统，实现了智能小车的自动避障、跟随和遥控等功能。
在此基础上，通过实验和分析，验证了方案的可行性和稳定性。
本方案能够有效提高工程训练中学生的实践能力和动手能力，为智能车领域的研究和应用提供了一种有效的技术方案。
关键词：智能小车；Arduino；避障；跟随；遥控一、场景与背景随着科技的飞速发展，智能车已经成为了当今世界的热点话题之一。
智能车广泛应用于物流、仓储、餐饮、医疗等领域，市场前景广阔，而对于各类工程领域的专业学生来说，对智能车的研发也是一项很好的训练。
在学习和研究智能车的过程中，不仅能够提高学生的动手能力和创新能力，更能够提高学生的工程实践能力，是一项相当重要的训练。
因此，本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
二、硬件设计2.1 硬件平台本方案的硬件设计采用Arduino作为控制器，利用Arduino UNO开发板为智能小车提供主控制功能。
Arduino是一种便捷灵活、易学易用的开源电子原型平台，能够快速开发原型，从软件到硬件。
我们选择使用Arduino作为控制器，主要有以下几点考虑：（1） Arduino开发板简单易用，适合初学者使用；（2） Arduino开发板有丰富的资源和资料，方便学生学习和参考；（3） Arduino开发板采用开源平台，软硬件皆可修改，便于扩展。
2.2 传感器智能小车的传感器是实现自动避障和跟随功能的重要组成部分。
本方案中，我们采用了超声波传感器和红外传感器。
（1）超声波传感器。
超声波传感器能够利用超声波的反射来测量物体与传感器之间的距离，非常适合用来实现小车的避障功能。
我们在小车前方安装了一个超声波传感器，用来检测前方障碍物的距离，并根据测量结果控制小车的行驶。
（2）红外传感器。
红外传感器能够利用红外线的反射来检测周围的物体，适合用来实现小车的跟随功能。
机器人智能小车制作与编程
机器人智能小车制作与编程
一、智能小车的制作
1、准备材料：电机、智能小车及其相关的板、轮子、电池、杜邦线、螺丝刀、钳子、电钻、活动榫头、把手以及其他相关材料。
2、连接电机与电池：将电机与电池连接起来，用杜邦线将正极引脚
连接到电机的正极，负极引脚连接到电机的负极，确保电池与电机之间的
稳定连接和电路的正确性。
3、安装电机：将电机安装在智能小车的底盘上，使用螺丝刀将电机
固定在底盘上，确保电机的稳定性和牢固性。
4、连接轮子：将轮子连接到电机上，将活动榫头连接到轮子上，再
将把手连接到活动榫头上，以保证轮子与电机之间的稳定连接。
5、安装智能小车板：将智能小车板安装在轮子上，使用螺丝刀将其
固定在轮子上，以保证智能小车板的稳定性和牢固性。
二、智能小车的编程
2、配置参数：将智能小车的电机、电池、摄像头等硬件连接到计算
机上，打开Arduino IDE软件，根据硬件的设置进行参数配置，确保硬件
参数的正确性。
3、编写代码：根据智能小车的功能，利用Arduino IDE进行软件编写，编写完成后，将代码上传到智能小车板上。
智能车电机驱动模块使用详解(1)
智能车电机驱动模块使用详解智能车的驱动系统一般由控制器、电机驱动模块及电机三个主要部分组成。
智能车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩‐转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
控制器采用飞思卡尔16位单片机PWM功能完成，智能车电机一般每一届都有主委会提供，而且型号指定，参数固定。
一般提供的为直流电机。
其控制简单、性能出众、供电方便。
直流电机驱动模块一般使用H型全桥式电路实现电机驱动功能。
H桥驱动工作原理H 桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下。
从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。
4个开关所在位置就称为“桥臂”。
从电路中不难看出，假设开关 QA、QD接通，电机为正向转动，则开关QB、QC接通时，直流电机将反向转动。
从而实现了电机的正反向驱动。
电流的大小，决定了电机的转速，通过PWM的占空比（电流通断比）来决定电流的大小，从而间接控制了电机的转速。
H桥驱动选型分析H 桥驱动的主要性能包括：1、效率，驱动效率高就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量。
具体到H桥上，也就是四个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。
2、安全性，不能同一侧的桥臂同时导通；3、电压，电压是指能够承受的驱动电压；4、电流，电压是指能够通过的驱动电流。
根据H桥驱动的主要特性分析，安全性主要由控制部分决定。
在智能车设计中，电机是固定型号的（一般组委会会提供车模和电机），所以所需的电流和电压时有限的，所以H桥驱动的选型会重点关注H桥驱动的效率，即关注MOS管的压降上。
因此我们选择H桥驱动遵循以下原则：(1)由于驱动电路是功率输出，要求开关管输出功率较大；(2)开关管的开通和关断时间应尽可能小；(3)小车使用的电源电压不高，因此开关管的饱和压降应该尽量低。
智能循迹
动作设计：在一块白色的平面上有一条弯曲的黑色轨道， 小车沿着轨道前进，行驶过程中不停的纠正前进的方向。 动作分析：智能小车采用前轮驱动，前轮左、右两边各 用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速从而达到转向的 目的。将两个红外线传感器分别装在车头部下方，当车的左 边的传感器检测到黑线的边界时，主控芯片控制左轮电机停 转，车向左修正；当车的右边传感器检测到黑线边界时，主 控芯片控制右轮电机停转，车向右修正。黑线在车体的中间， 传感器一直在白色区域上不停地检测，当偏离黑线时就开始 修正，从而使小车沿着黑色的轨道行走。
智能循迹流程图
1.
2.
3.
制作流程图，使用两个电机，让小车走一个圆 形，并以“走圆形”为名保存到桌面。 制作流程图，使用两个电机，让小车走一个S 形，并以“走S形”为名保存到桌面。 制作流程图，分别编辑1、3号挂载点为“反射 红外（向下），使用两个传感器和两个电机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 让小车在“黑色轨道1”和”黑色轨道2“中沿 黑色轨道运行。完成后以“循迹小车”为名保 存到桌面。
电动智能小车(完整论文)
摘要89s52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用89s52单片机来实现课程设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用89s52单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，慢速行驶，以及自动停车.整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词89s52单片机超声波传感器电动小车目录第一章前言 (1)第二章方案设计与论证 (2)一直流调速系统 .................................... 错误！未定义书签。
二检测系统 (2)三显示电路 ........................................ 错误！未定义书签。
四系统原理图 (2)第三章硬件设计 (3)一 80C51单片机硬件结构............................ 错误！未定义书签。
二最小应用系统设计 (3)三 111前向通道设计................................ 错误！未定义书签。
四 111后向通道设计................................ 错误！未定义书签。
五 111显示电路设计................................ 错误！未定义书签。
第四章软件设计 .. (7)一主程序设计 (7)二333 显示子程序设计.............................. 错误！未定义书签。
三避障子程序设计 (11)四软件抗干扰技术 (11)五 333“看门狗”技术 .............................. 错误！未定义书签。
简易电磁循迹智能小车
应用场景
教育实验
作为教学实验设备，帮 助学生了解电磁感应、
自动控制等原理。
科研项目
作为研究平台，用于探 索智能车辆、传感器技
术等领域的研究。
自动化运输
在特定场景下，如工厂 、仓库等，用于物品的
自动运输和分拣。
娱乐设备
作为玩具或表演道具， 提供智能化的行驶体验
。
02
硬件组成
控制器
控制器是小车的核心部件，负 责接收指令并控制小车的运动 。
详细描述
在智能小车上安装无线接收模块，通过遥控器发送控制信号，实现对小车的远 程控制。遥控器可以控制小车的启动、停止、转向以及速度调节等操作。
THANKS
感谢观看
常见的电磁信号处理算法有滤波、阈值判断、波形识别等，它们可以根据实际情况 进行选择和调整。
电磁信号处理算法还需要考虑噪声和干扰的影响，以及不同材质和环境条件下的变 化，以确保智能小车的准确性和可靠性。
04
调试与优化
调试步骤
01
02
03
04
硬件检查
检查小车的硬件连接是否正确 ，包括电机、电池、传感器等
案例二：自动避障功能演示
总结词
智能小车在行驶过程中能够自动识别障碍物并实现避障。
详细描述
通过在小车前方安装红外或超声波传感器，当小车接近障碍 物时，传感器能够检测到障碍物的存在并发送信号给控制器 ，控制器根据接收到的信号调整小车的行驶方向，实现自动 避障功能。
案例三：无线控制功能演示
总结词
通过无线遥控器对智能小车进行远程控制。
。
软件编程
根据设计要求编写控制程序， 确保小车能够按照预设路径行
驶。
测试运行
2024版智能小车控制PPT课件
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
智能小车的循迹避障行驶说明书
智能小车的循迹避障行驶目录摘要 (III)Abstract (IV)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究目的及意义 (1)1.3 本设计完成的工作 (2)第二章总体设计方案 (3)2.1 方案选择及论证 (4)4446662.2 最终方案 (7)第三章硬件设计 (8)3.1 主控器STC89C52 (8)3.2 单片机复位电路设计 (10)3.3 单片机时钟电路设计 (10)3.4 避障模块 (10)3.5 电源设计 (11)3.6 电机驱动模块 (12)3.7 红外循迹模块 (13)3.8 小车车体总体设计 (15)第四章软件设计 (16)4.1 主程序流程图 (16)第五章系统的安装与调试 (18)5.1 系统的安装 (18)5.2 电路的调试 (19) (20)205.3 测试结果与分析 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢........................................................ 错误!未定义书签。
附录1 整机电路原理图.. (22)附录2 部分源程序 (23)智能小车的循迹避障行驶摘要在现代化的生产生活中，智能机器人已经渐渐普及到国防、工业、交通、生活等各个领域。
为了使生产更加有效率更加安全，使生活更加方便、轻松，智能机器人起到了越来越重要的作用。
智能小车属于智能机器人的一种，同样能给生产生活带来极大的便利。
它能够自己判断路面情况，并将各种信息反馈给单片机。
所用到的学科有自动控制原理、传感器技术、计算机和信息技术等多门学科。
智能车能够在一定程度上解放人的双手、减小工作强度从而改善人们的生活，提高生产的质量和效率。
能够自动循迹和避绕障碍物行驶则是智能小车需要的最基本的功能。
小车之所以能够自动避开障碍物并进行循迹是因为它可以感测引导线和行进路上的障碍物，因此这里采用超声波测距模块和红外传感器来实现这些功能。
本文先介绍了选题的背景及发展前景，描述了智能车在生产和生活中发展和应用的情况；接着对硬件部分所用器件的原理和特点进行了介绍；然后对软件设计和机械部分进行说明；在文章的最后就整个过程的体会及智能机器人的发展进行了总结和展望。
智能小车实验报告
智能小车实验报告2018-2019学年第1学期学院名称：机械工程学院专业班级：******学生姓名：***学号：***********20** 年** 月实验报告（一）——小车结构介绍一、机械结构小车的总体布局应以尽量减少互相干扰为原则，兼顾美观整齐。
基于这两点，通过调试，在小车底板下面只安放了两个直流电机，防止电机磁对电气信号的干扰。
小车的后面安放电源，有利于电流的方向一致以较少对信号的影响。
电机驱动紧挨着电源部分，同在小车的尾部，这样有利于大电流的直接输送，减少干扰。
车头部分放置传感器，这样和别的电流通路基本隔离，有利于信号的稳定。
单片机置于车的中央且用铜柱将其支起来，于电机、电源等干扰源远离，很好地保证单片机的稳定可靠地运行。
总体上，小车是由车身，电子系统，动力系统，地盘构成。
其中车身部分由后翼板，后盖，车窗，车门，车灯，前挡风玻璃，前盖，前保险杠构成。
其中车身部分由后翼板，后盖，车窗，车门，车灯，前挡风玻璃，前盖，前保险杠构成。
底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。
地盘还包括转向系统，车轮系统，传动系统。
车轮系统：转向系统：电子系统是由红外发射，红外接收，蓝牙模块，蜂鸣器，电源系统，单片机控制器组成。
动力系统：系统总体框架为：二、硬件系统单片机提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I／O口线，3个16位定时／计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，单片机可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位，单片机除了所有的定时／计数器0和定时／计数器l外，还增加了一个定时／计数器2。
智能循迹小车精讲PPT课件
2024/1/27
22
地图构建技术探讨
增量式地图构建
随着机器人的移动不断更新地图信息。
多机器人协同建图
利用多个机器人的感知信息共同构建环境地 图。
2024/1/27
23
导航策略优化方向
动态避障
实时感知环境中的动态障碍物，并调整路径规划以避免碰撞。
2024/1/27
24
导航策略优化方向
多目标点导航
代码实现
在循迹算法的基础上，增加避障逻辑。当检测到障碍物时，根据避障策略调整小车的运动状态，同时更新路径信 息，确保小车能够安全地绕过障碍物并继续沿着预定路径行驶。
2024/1/27
15
调试技巧与经验分享
调试技巧
使用仿真工具进行前期验证，可以大大缩短开发周期；在实际调试过程中，可以采用分模块调试的方 法，逐一验证各个模块的功能和性能。
智能循迹小车精讲 PPT课件
2024/1/27
1
目 录
2024/1/27
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件组成 • 软件编程与算法实现 • 路径规划与导航策略 • 无线通信与远程控制 • 性能测试与评估指标 • 总结与展望
2
01
智能循迹小车概述
2024/1/27
3
定义与发展历程
2024/1/27
适用于无权图，能找到最短路径。
A*算法
引入启发式函数，提高搜索效率。
18
路径规划方法比较
RRT（快速扩展随机树）
通过随机采样构建路径，适用于高维空间和 复杂环境。
2024/1/27
PRM（概率路线图法）
构建连通图后进行路径搜索，适用于静态环 境。
19
智能小车概述ppt课件
具有自主导航、避障、搬运、定位、 无线通信等多种功能，可广泛应用 于工业自动化、智能物流、服务机 器人等领域。
发展历程及现状
发展历程
智能小车经历了从遥控车到自主导航车的演变，随着传感器、计算机视觉、人 工智能等技术的不断发展，智能小车的性能和应用范围得到了显著提升。
现状
目前，智能小车已经成为机器人领域的研究热点之一，国内外众多高校和企业 都在积极开展相关研究，并取得了丰硕的成果。
设计电源管理模块，实现电源的充电、 放电、保护等功能。
04
CATALOGUE
软件系统开发与调试
嵌入式操作系统选型及移植
01
常见的嵌入式操作系统 比较：如Linux、 FreeRTOS、uCOS等
02
选定操作系统的理由与 优势分析
03
操作系统移植的步骤与 注意事项
04
移植过程中可能遇到的 问题及解决方案
02
CATALOGUE
智能小车关键技术解析
传感器技术
红外传感器
用于检测障碍物、测距等。
超声波传感器
实现非接触式测量，常用于泊车 辅助系统。
摄像头与图像传感器
用于环境感知、道路识别等视觉 任务。
雷达传感器
提供高精度距离和速度信息，用 于自动驾驶系统。
控制器与执行器技术
微控制器
作为智能小车的“大 脑”，负责数据处理和
机器人教育
智能小车作为机器人教育的载体，可帮助学生了解机器人原理、编 程等知识。
教学实验平台
智能小车可作为教学实验平台，支持学生进行各种创新性实验和项 目实践。
比赛竞技
智能小车比赛可激发学生创新精神和团队协作能力，培养学生综合素 质。
06
智能寻迹避障小车电机调速控制程序设计分析
1.1.3 单片机的定时器原理
在工业检测、控制中，很多场合都要用到计 数或者定时功能。例如对外部脉冲进行计数、产 生精确的定时时间、作串行口的波特率发声器等 ，AT89Ｃ51单片机内部有两个可编程的定时器/ 计数器，以满足这方面的需要。它们具有两种工 作模式（计数器模式、定时器模式）和四种工作 方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控制 字均在相应的特殊功能寄存器（SFR）中，通过 对它的SFR的编程，可以方便的选择工作模数和 工作方式。
1.1.3 单片机的定时器原理
当设置为计数工作模式时，通过引脚T0（ P3.4）和T1(P3.5)对外部脉冲信号计数，当输 入脉冲信号产生由1到0的下降沿时，定时器的 值加1. 不管时定时还是计数工作模式，定时器T0或 T1在对内部时钟或外部事件计数时，都不占用 CUP时间，除非定时器/计数器溢出，才可能中 断CPU的当前操作，计数器的计满溢出信号就 是定时/计数器的输出，该信号使TCON的某位 （TF0或TF1位）置1，作为定时器/计数器的溢 出中断标志，定时器/计数器的内部结构框图 如图3所示。
1.1.3 单片机的定时器原理
7 0
T1
P3.5(T1)
7 0 7 0
T0
P3.4(T0)
7 0
TH1
TL1
TH0
TL0
微 处 理 器
内部总线
TCON
TMOD
图3 定时器/计数器结构框图
1.1.3 单片机的定时器原理
1、定时/计数器有关的特殊功能寄存器 （1）计数寄存器TH和TL 定时器/计数器T/C0和T/C1都是16位寄存器 ，由TH高8位和TL低8位构成,在特殊功能寄存器 （sfr）中,对应T/C0为TH0和TL0,对应T/C1为TH1 和TL1,定时器/计数器T/C0和T/C1的初值分别通 过TH0/TL0和TH1/TL1来设置,加法计数器是计满 溢出时才申请中断,所以在给定时器/计数器赋初 值时,不能直接输入所需的计数值, 而应输入的 是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设 最大值为 M, 计数值为N, 初值为X, 则X的计算 方法如下:
单片机-智能循迹机器人说明书
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章前言 (2)1.1 智能循迹机器人简介 (2)1.2 设计目的 (2)1.3 设计内容及要求 (2)第2章硬件设计及说明 (3)2.1 系统设计 (3)2.2 电机驱动部分 (4)2.3芯片AT89S51的内部资源及工作介绍 (4)第3章软件设计及说明 (6)3.1 软件系统流程图 (6)3.2 子模块的原理图及过做过程实验代码 (7)第4章智能循迹机器人的功能简介 (28)第 5章设计心得与体会 (29)参考文献 (30)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章前言1.1 智能循迹机器人简介单片机益智系类—智能循迹机器人是由益芯科技有限公司为科教方便而研发设计的。
根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。
依据提高学生实际动手能力和思考能力，以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。
智能循迹机器人全新的设计模式，良好的电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生学习兴趣的总动源。
1.2 设计目的1．明确智能循迹机器人的设计原理。
2. 学会智能循迹机器人的组装、焊接方法。
3. 熟悉芯片AT89S51及各个子模块的使用方法，并掌握其工作原理。
4. 编写、调试各个应用程序，实现要求的各种功能。
5. 电子技术课程设计是学习电子技术十分重要的环节之一，对于巩固所学的电子技术理论知识，加强基本的技能训练具有明显的积极作用。
1.3 设计内容及要求1. 分析智能循迹机器人电路原理图、熟识各个电子元器件。
2. 主要技术要求：智能循迹机器人循迹避障、避悬崖、数码显示声控光控停止与行进及蜂鸣报警、红外线遥控等功能，3. 焊接、组装、调试智能循迹机器人4. 写出设计说明书、任务书。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第2章硬件设计及说明2.1 系统设计本组智能小车的硬件主要有以AT89S51作为核心的主控器部分、自动循迹部分、显示部分、电机驱动部分。
智能小车课件
深度学习在智能小车中的应用
图像识别与处理
通过深度学习技术，如卷积神经网络 （CNN），实现智能小车对道路标志 、交通信号等图像信息的识别和处理 。
语音识别与交互
自动驾驶
结合深度学习技术，实现智能小车的 自动驾驶功能，包括环境感知、路径 规划、行为决策等。
3
场景理解与建模
结合计算机视觉技术，对道路场景进行理解和建 模，为智能小车的路径规划和行为决策提供有力 支持。
06
CATALOGUE
智能小车设计与制作实践
硬件平台搭建与选型建议
常见硬件平台介绍
01
Arduino、Raspberry Pi、STM32等；
选型建议
02
根据项目需求和预算，选择合适的硬件平台；
智能小车通常由感知系统、控制系统 、驱动系统和电源系统等组成。
工作原理
感知系统负责采集周围环境信息，控 制系统根据采集的信息进行决策和规 划，驱动系统执行控制指令，实现小 车的自主导航、避障、定位等功能。
02
CATALOGUE
传感器技术
传感器类型及作用
01
02
03
04
温度传感器
检测环境温度，用于控制小车 的加热或冷却系统。
A*算法
一种启发式搜索算法，通过引入启发式函数来指导搜索方 向，提高搜索效率。适用于存在障碍物和动态环境的路径 规划问题。
动态规划算法
一种用于解决多阶段决策问题的算法，通过将问题分解为 多个子问题并求解，得到全局最优解。适用于复杂环境下 的路径规划问题。
定位技术原理及应用
01
GPS定位
智能小车教程(硬件)
传感器不工作或误动作
02
检查传感器的接线和灵敏度设置，调整传感器的位置和方向。
电源不稳定或电量不足
03
检查电源的接线和电压是否稳定，更换电池或适配器。
04 传感器应用与编程实践
红外线传感器原理及应用
红外线传感器工作原理
通过发射红外线并检测反射或遮挡情况来感知外界物体 。
红外线传感器选型及接口电路
发展历程
随着计算机技术、传感器技术、通信 技术等的发展，智能小车经历了从简 单遥控到自主导航、从单一功能到多 功能集成的发展历程。
智能小车应用领域
科研教育
物流仓储
智能小车作为移动机器人的一种，常被用 于科研实验和教学演示，帮助学生理解自 动控制、人工智能等原理。
智能小车可应用于仓库、机场等场景的物 流运输，实现自动化搬运、分拣等功能， 提高物流效率。
结构件
选择适合小车的结构件，如底 盘、轮子、支架等。
组装流程详解
搭建底盘
安装控制器
连接电源
调试传感器
将轮子安装在底盘上， 并固定好支架和电机。
将控制器固定在底盘上， 并连接好电机和传感器。
将电源与控制器连接， 确保小车可以正常供电。
根据需要调试传感器的灵 敏度和方向，以实现小车 的避障、寻迹等功能。
电源模块
为智能小车提供稳定的电源供应， 通常采用电池或充电模块。
控制器
智能小车的核心部件，负责处理传 感器数据、控制执行器动作，通常 采用单片机、DSP等处理器。
通信模块
实现智能小车与上位机或其他设 备之间的无线通信，如蓝牙、 WiFi等模块。
02 智能小车核心硬件介绍
主控板选型及功能
01
02
03
课程设计智能小车
课程设计智能小车一、课程目标知识目标：1. 让学生理解智能小车的基本组成原理，掌握电路连接、编程控制等相关知识。
2. 使学生了解智能小车在不同环境下的应用，如避障、追踪等。
3. 帮助学生掌握传感器的工作原理，如红外线传感器、超声波传感器等。
技能目标：1. 培养学生动手搭建智能小车的能力，提高解决问题的实践操作能力。
2. 培养学生运用编程语言对智能小车进行控制的能力，提高逻辑思维能力。
3. 培养学生团队协作能力，提高沟通与表达能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对智能科技的兴趣，培养创新精神和探究精神。
2. 培养学生面对挫折和困难时，保持积极的心态，勇于尝试和改进。
3. 增强学生的环保意识，引导学生关注智能小车在环保领域的应用。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与动手操作，培养学生的创新思维和动手能力。
学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手操作能力，但编程知识相对薄弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论知识与实践操作的结合，以教师引导、学生动手为主，激发学生兴趣，提高学生的实践能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识运用到实际生活中，培养创新精神和团队协作能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观的培养，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 智能小车基础知识：介绍智能小车的基本组成，包括电机、传感器、控制器等，对应教材第3章。
- 电机驱动原理- 常用传感器类型及其工作原理- 控制器的基本功能与编程方法2. 智能小车搭建与编程：讲解智能小车的搭建过程，学习编程控制，对应教材第4章。
- 智能小车的组装方法- 编程环境的使用与基本编程语法- 控制程序编写，实现避障、追踪等功能3. 智能小车应用场景：探讨智能小车在实际生活中的应用，如环保、救援等，对应教材第5章。
- 智能小车在不同环境下的适应能力- 智能小车在环保、救援等领域的实际应用案例4. 创新设计与团队协作：鼓励学生进行创新设计，培养团队协作能力，对应教材第6章。
直流伺服电机在智能玩具小车中的编程应用
图３ 使 电机ｌ ｎ针 全速旋转 的控制 ； ｌ－ ｌ， ￣Ｊ
脉 冲序 列 ：
单片机 编程 ，使 之输 出符 合 电机 运 转规律 的控 制波 形 ，本系 统所 使用
ｍ 。 ：） ｉｍ Ｖｒ ｒ ｖ］ ｄ ｓ ’ ；： ｄ （ Ｏ ５ ｖ ； ： ７
Ｉ
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一
一
…
起 来似 乎一个 电机要 先动 作 ，而 另
一
４ ２对伺服电机进行零点标定ｎ ． 在 上 述系 统运 行 的过 程 中 ，可
上 面 给 出 了伺 服 电机在 停 止 ，
个 电机 稍微 有 点滞 后 ，并且 由此
全速 正转和 全速 反转三 种旋 转状态 能发现伺 服 电机 的实 际运转情 况 并 引起 的低 电平 持续 时间 也不再 是时 的控 制信号波 形 ，在 １ ３ ｓ １５ ｓ 非完全与控制程序相符，这是因为还 序 图规定的２ｍ ，不过这点小误差在 ．ｍ 一．ｍ 一 ０ｓ １７ ｓ ． ｍ 时间范围内改脉冲 宽度 ，还可 未对直流伺服 电机进行零点标定。
…
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２ ｍｓ … 一 … ０ … … 一，
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的直流 伺服 电机采 用 的是 Ｐ Ｒ Ｌ Ａ ＡＡ Ｌ Ｘ
公司 生产 的连 续旋转 伺服 电机 ，它
…。 。 ｉ
的脉 冲序列
运 钎茎 磊 图 基 控 函 流 图 ５ 本 制 数 程
／ １． ／ 子 ｌ 界 一１ ５ ２ ２ ３电 ０ ０ ｌ ｜ ２ —
２硬 件 设 计 ．
智能玩 具控 制器 的系统 总 体设
计方案采用 “ Ｃ ＋ Ｍ Ｕ 感知系统＋ 执行机
机器人等级考试-11.红外遥控智能小车 ( 使用电机库 )
红
外
红外遥控组件：
接
收
红外遥控组件分别由红外遥控器和红外接
模
收模块两部分组成。
块
红外遥控器将按键的编码值发送到红外接
收器模块；红外接收器模块接收遥控器的编码
红
值，并将编码值传送给UNO主板。
外
遥
控
器
红外遥控器功能索引
红外遥控器
按键
功能 前进 后退 左转 右转 停止 减速 加速 全速
项目二：红外遥控智能小车
所需器件：
➢ 已搭建好的智能小车一辆 ➢ 红外遥控器 ➢ 锂电池 ➢ 将红外传感器接头连接到小车，引脚连接如下
红外接收模块连接D2引脚
程序运行：
单击工具栏中的上传按钮，打开小车电源，将红外遥 控器对准红外接收头，现在就可以随意用红外遥控器来 操控小车了。
程序分析
初始化各种变量，红外接收模块接在D2口上。
程序分析
红外接收模块不断接收发过来的红外 信号，再根据不同命令做出不同动作。
前进
根据运动方向标志，如果小车本身已经是 前进状态，那小车就以当前速度继续前进； 如果小车此时是后退状态，那小车转化成 最小前进速度前进。
பைடு நூலகம் 程序分析
后退
根据运动方向标志，如果小车本身已经是 后退状态，那小车就以当前速度继续后退； 如果小车此时是前进状态，那小车转化成 最小后退速度后退。
左转 右转 停止
程序分析
减速
小车以一定速度者减少， 但不能小于最小值
程序分析
加速
小车以一定速度增加，但 不能超过最大值
程序分析
全速
小车以最高速度 前进或者后退
课后小结
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L298N模块介绍
L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，与L293D的差别是其输出电流增大，功率增强。
其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，(二相、三相、四相)步进电机，伺服电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。
当驱动直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。
本模块具有体积小，控制方便的特点。
采用此模块定会使您的电机控制自如，可以应对需要大功率直流电机的题目。
直流电机使用说明：
板上的EN1与EN2为高电平时有效，只有当EN1与EN2为高电平时，电机才旋转，否则电机不转，这里的电平指的是TTL电平。
EN1为IN1和IN2的使能端，EN2为IN3和IN4的使能端。
当EN1=1，IN1=1 INT2=0时电机1正转，EN1=1，IN1=0 IN2=1电机1反转。
同理，当EN2=1，IN3=1 IN4=0电机2正转，EN2=1，IN3=0 IN4=1电机2反转。
A-、B-接电机1，C-、D-接电机2。
步进电机使用说明：
板上的EN1与EN2为高电平时有效，这里的电平指的是TTL电平。
EN1为IN1和IN2的使能端，EN2为IN3和IN4的使能端。
步进电机控制逻辑如下所示，其中A-、B-、C-、D-为步进电机的四个线圈，（以四相步进电机为例）。
L298N是SGS公司的产品，内部包含二个H桥的高电压大电流桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46伏、2安培以下的电机，工作温度范围从－25度到130度。
其内部的一个H桥原理图如图1所示。
EnA是控制使能端，控制OUTl和OUT2之间电机的停转， IN1、IN2脚接入控制电平，控制OUTl和OUT2之间电机的转向。
当使能端EnA有效，IN1为低电平IN2为高电平时，三极管2，3导通，1，4截止，电机反转。
当IN1和IN2电平相同时，电机停转。
表1是其使能引脚，输入引脚和输出引脚之间的逻辑关系。
图1. H桥原理图
表1.电机运行逻辑关系
另一个H桥的工作原理同上。
由EnB控制OUT3和OUT4之间电机的停转，根据IN3、IN4脚的输入电平情况控制OUT3和OUT4之间电机的转向。
L298N芯片介绍
L298N可接受标准TTL逻辑电平信号V SS，V SS可接4．5～7 V电压。
4脚V S接电源电压，V S电压范围V IH为＋2．5～46 V。
输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。
5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
E nA，E nB接控制使能端，控制电机的停转。
表1是L298N功能逻辑图。
In3，In4的逻辑图与表1相同。
由表1可知E nA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当E nA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。
同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。
采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。
用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良
对于直流电机用分立元件构成驱动电路。
由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。
但是这种电路工作性能不够稳定。