BF-1餐饮服务机器人实验报告册
院系名称：电气工程学院
专业班级：电气1103班
学生姓名：周伟伟
协会：电子科技协会
目录
目录 (1)
第一章绪论 (2)
1.1机器人在当今的重要性 (2)
1.2机器人的发展与现状 (2)
1.3我与机器人 (2)
第二章实验报告 (3)
2.1实验名称 (3)
2.2实验目的 (3)
2.3实验器材 (3)
2.4实验原理 (3)
2.5实验步骤 (3)
2.6数据分析 (4)
2.7结论 (4)
2.8误差讨论 (4)
第三章方案设计与论证 (5)
3.1移动平台 (5)
3.2控制模块 (5)
3.3驱动模块 (6)
3.4循迹模块 (8)
3.5稳压模块 (8)
第四章程序与调试 (10)
4.1有关C51单片机 (10)
4.2开发环境 (10)
4.3程序框图 (10)
4.4调试过程 (10)
第五章附件 (12)
5.1 BF-1机器人实图 (12)
5.2 BF-1机器人餐厅 (12)
5.3 BF-1机器人部分硬件图 (13)
5.4 BF-1机器人电路原理图 (14)
5.5 BF-1机器人程序框图 (16)
5.6 BF-1程序 (17)
致谢 (24)
参考文献 (24)
第一章绪论
1.1机器人在当今的重要性
随着社会的发展，工业生产量越来越大，单单靠人来工作是不行的，机器人的出现从一定程度上解决了这一问题。尤其在中国，社会正在进入老龄化，除了生产之外还需要有很大一部分人力来照顾老人，但是如果有机器人来替我们完成部分工作，就可以缓解社会压力。机器人研究涉及的学科涵盖机械、电子、传感器、驱动与控制等多个领域，过去，对机器人行业有过重大贡献的人数不胜数。不过，从简单的时间线已经能够看出，从第一代工业机器人、第二代带有“感觉”的机器人到第三代智能机器人，机器人的体积越来越小，与PC结合得越来越紧密。说不定，个人机器人就快成为现实了。
1.2机器人的发展与现状
1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。之后机器在短短的几十年间飞速发展，到今天，机器人技术在一些发达国家已经相当成熟。
1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。
1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。
1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。
2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。
在中国近几年机器人研究也有所发展，但是与发达国家的技术还有相当大的差距，机器人知识在民间的普及还不够全面。作为当今大学生，我们应该学着接触科学前沿，努力学习，丰富自己的知识储备，为我国的机器人发展做出自己的贡献。
1.3我与机器人
在很小时候就喜欢看类似于《铁臂阿童木》之类有关机器人的动画片，后来在电视上看到大学生机器人比赛，总幻想有一天自己也可以拥有一个属于自己的机器人。有这个梦想很多年了，大学给我了一个接触机器人的机会，使得我可以在这方面努力。虽然距离正真意义上的机器人还有很长的路要走，但是目前的小制作还是给我在追求梦想多的道路上很大的动力。我会坚持自己的梦想，刻苦钻研，使自己在这方面的道路上可以走的更远。
第二章 实验报告
2.1实验名称
BF-1机器人的设计与制作
2.2实验目的
验证BF-1机器人的可实现性，学习相关的电路和编程知识，对机器人有些基本的认识，扩展自己的思维方式，强化自己的动手能力。
2.3实验器材
1．主要元件列表：
2.主要工具：电烙铁、锡丝、螺丝刀、剪刀、钳子、电钻。
2.4实验原理
单芯片计算机可以像电脑一样写入程序发出指令。（原理图见第五章_附件_5.4_ BF-1机器人电路原理图。）
2.5实验步骤
1.在网上搜集相关资料，设定整个方案的大致轮廓。学习电路、单片机的基本知识，熟悉相关软件的使用方法。
序号 元件 规格
数
量 备
注 序号 元件 规格 数
量 备注
1 单片机 STC89C5
2 1 21 三极管 8050 1 2 电机驱动 L298n 1 22 蜂鸣器 1 有源
3 电压比较器 Lm339 1 23 数码管 1 八段一位
4 稳压管 L7805CV 1 24 排针 40P 2 宽体
5 电阻1 220 4 25 杜邦线 10cm 20
6 电阻2 330 12 26 IC 座1 14P 1
7 电阻3 5.1k
8 27 IC 座2 40P 1 8 电阻4 10k 2 28 电池盒 1 六节5号
9 电容1 30pF 2 29 万用板1 5*7cm 1 10 电容2 0.1uF 4 30 万用板2 7*9cm 2 11 电容3 10uF 1 31 万用板3 9*1cm 1 12 电容4 100uF 1 32 减速电机 2 13 电容5 470uF 1 33 轮子 6cm 2 14 电位器 10k 4 34 电机固定架 2 配套电机 15 二极管 IN4007 8 35 万向轮 1 16 晶振 11.0592MHz 36 铜柱1 M3*10mm 8 17 红外对管 TCRT5000 5 37 铜柱2 M3*30mm 10 18 自锁开关 1 38 螺丝 M3*5mm 19 按键开关 5 39 螺母 M3 20 发光二极管 3
40 排线 布线用
2.根据掌握的知识和BF-1要实现的具体功能，绘制出机器人的机械图和原理图。通过仿真软件对各部分电路做出大致的评估。
3.根据制定好的图纸完成机器人的硬件部分，包括机械和电路，对电路进行简单的测试，完善电路。
4.根据BF-1要实现的具体功能，编写程序，反复调试，完成最终程序。
2.6数据分析
BF-1机器人最终可以在特定的环境中（第五章_附件_5.4_ BF-1机器人餐厅）完成规定动作：在厨房放上菜后设定桌号，然后机器人将饭菜送到指定的餐桌，当客人取下饭菜之后，机器人可以自行返回厨房。
2.7结论
实验验证了BF-1餐饮服务性机器人的可行性，对于我来说是一个小小的鼓励。在完成整个实验的过程中，我学到了很多新的知识，其中在微控制原理这一方面有很大的收获，因为以前从没有接触过，现在懂了不少。此外在机器人的制作过程中，除了熟悉Keil C51等单片机开发环境外，我还掌握了AutoCAD、Protel、Proteus等计算机软件的基本操作，这些对以后的电路设计都是很好的基础。
最主要的是在实验中我更加体会到了探索的乐趣，加深了我对机器人的兴趣爱好，坚定了我要继续在这方面学习的信心。并且在探索的过程中我还认识了很多志同道合的同学，大家都有着一样的兴趣，在一起共同学习共同进步，这是一件非常美好的事情。
但是即使对于这种简单的机器人来说，我还有很多东西无法解决，所以以后要努力学习，丰富自己的知识，为自己的梦想奋斗。
2.8误差讨论
机器人在直线处不能总是沿直线行进，偶尔会出现左右摇摆的情况，这可能是循迹程序不完善的因素。在整个电路中，有关电阻和电容的使用并没有经过精致地计算。以上几条以我现在的知识水平暂且无法解决，需要以后相关知识完备后在做完善。BF-1本来装有人体释热传感器，用来防止机器人在送饭过程中撞上道路上的行人，但是在实际中此功能不能实现，后测试发现是传感器损坏，在没有找到新的传感器的情况下，此功能暂时去除。
第三章方案设计与论证
3.1移动平台
对于BF-1机器人来说，只需要进行简单的前后左右移动就可以，无需复杂的机械臂。所以在平台的选择上就简单了很多。
方案一：
用四通道玩具遥控车的底盘。优点：容易找到，不需要太多的改造，且价格便宜。缺点：速度不容易掌控，转向迟钝。
方案二：
在网上购买机器人专用的平台。优点：容易上手，可以直接使用，各个方面相对稳定。缺点：价格较贵，失去了动手制作的意义。
方案三：
使用减速电机，自己制作移动平台。优点：费用少，感受制作过程。缺点：平台的坚固度和稳定性相对较弱。
图3.1 减速电机
综合以上，结合我自身的经济能力和知识水平，我决定采用方案三，从网上购买了两个减速电机，安装在万用板上作为机器人的移动平台。之所以选择用万用板，是因为万用板上容易打洞，便于电机和相关器件的安装。
3.2控制模块
对于BF-1机器人来说，并没有太过复杂的程序，对控制器的CPU、RAM、ROM都没有太高的要求，所以我采用单片机作为机器人的核心。
方案一：
直接用电压比较器作为核心，通过比较不同传感器的变化从而输出高低电平控制电机驱动模块，达到循迹的目的。但是对于BF-1机器人来说要做到循迹行走、停止、键盘输入、显示、运算等工作，所以没有计算机来控制是不能实现的。故此方案不可行。
方案二：
选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处
理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD 的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第三种设想。
方案三：
采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。
针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了C51单片机作为本设计的主控装置，51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉。由于51单片机的普遍性，所以在市面很容易买到51单片机的开发板，编写烧录程序都相对方便。
图3.2 C51单片机开发板
在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我决定采用一片单片机，充分利用STC89C52单片机的资源。
3.3驱动模块
方案一：
采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行
调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命
较短,可靠性不高。
方案二：
采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路(如图3.3.1)。
图3.3.1 H桥式电路
方案三：
使用现市面上有很比较成熟的H桥集成芯片，这些芯片工作稳定，用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，集成芯片保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。经过反复地比较，我选用了L298n(如图3.3.2)。
图3.3.2 L298n
3.4 循迹模块
方案一：
采用简易光敏电阻结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案。
方案二：
采用四只红外对管(如图 3.4)，分别置于机器人车身前轨道的两侧，根据四只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好，只用中间的两只光电开关就可以很好的实现循迹的功能。
图3.4 红外对管
方案三：
用激光传感器来循迹。外界环境的影响对激光传感器干扰很小，并且通过单片机来分时点亮激光管，可以实现多个激光发射管对一个激光接收管。但是激光管在安装过程中要求较高，一旦遇到静电就容易衰减。并且激光发射管和激光接收管相对与红外对管是非常昂贵的。
综合利弊，我最终选用第二种方案。用LM399作为电压比较器，将采集到模拟信号转换为数字信号，直接供单片机的I/O口。
3.5稳压模块
BF-1机器人的控制板需要5V的电压为单片机供电，但是由于L298N降压严重，所以5V电压对于电机驱动模块是不行的，至少需要7V左右的电压才能保证电机可以接收到5V的工作电压。
方案一：
用6节充电镍氢电池（电压1.2V）串联，前四节引出两根导线（电压4.8V）为控制模块和循迹模块供电，总电池组两端接两根导线（电压7.2V）为电机驱动模块供电。但是在电池的饱和状态和过放状态之间，电池的电压变化较大，对于需要稳定电压来工作的单片机来说，此方案不能达到要求。
方案二：
用6节充电镍氢电池（电压1.2V）串联成7.2V的电池组，直接为电机驱动模块供电。用三个二极管串联，将电压将至5.1V为控制模块和循迹模块供电。此方案与方案一有着相同的弊端，随着电池电量的改变，加压后的电压波动较大。所以我放弃此方案。
方案三：
用6节充电镍氢电池（电压1.2V）串联成7.2V的电池组，直接为电机驱动模块供电。采用L7805稳压元件将7.2V电压降压到5V为控制模块和循迹模块供电。稳压电路很简单，转换后的电压比较稳定，并且L7805的价格也不算贵，所以我采用此方案。
第四章程序与调试
4.1有关C51单片机
在BF-1机器人中使用的是STC89C52单片机。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
图4.1 单片机
4.2开发环境
在程序的编写中有汇编语言和C语言，C语言相对于汇编语言更容易理解，门槛低，容易学习。所以我选择用C语言来编写BF-1的程序。
Keil C51软件是目前功能最强大的单片机C语言集成开发环境（图4.2）。
图4.2 Keil C51界面
4.3程序框图
因为机器要完成将饭菜送达指定的餐桌，所以在机器人运行之后首先要有先有键盘输入相应的桌号，当BF-1接到接到命令后就会根据指定将饭菜送到指定位置，在送饭的过程中，机器人要做到沿指定路线行进（即循迹），还要通过计算判断是否到达指定餐桌。当到了餐桌后，如果客人将饭菜端下之后，机器人还要在返回厨房，等待下一次命令。(详细程序见第五章_附件_5.5_程序框图。)
4.4调试过程
在机器人的机械调试过程中，本来我是打算将BF-1的底盘制作成思路驱动的，因为在我们的印象中四个轮子的车子比较常见，当然四个个轮子的稳定性也要好些。但是在实际的制作中我发现四轮驱动的底盘并不好控制，尤其是在转弯时，四轮底盘的会显得很迟钝。后来我改用两个驱动轮加一个万向轮作为小车的底盘，(详细视图见第五章_附件_5.3.1_移动平台)，靠后面两个轮子的速度差转向。在这样的情况下，移动平台的灵活性增强很多，可以实现原地任意角度转向。
机器人的电路调试中过程中并没有遇到太多问题，因为我事先搜集过大量有关电路，做了一定分析和筛选之后绘制了BF-1的原理图，并且在焊接板子之前做好了PCB图，重要部分也做过Porteus仿真。所以在整个过程中仅仅是遇到了两个问题。第一个问题是我先前在每一个模块的电路的电源处都接了一个整流二极管来防止电源反接对电路造成危害，但是后来发现控制模块和循迹模块的电压都偏低。经过检查才发现，原来经过7805稳压后的电压已经是5V了，在经过二极管时会有0.7V的压降。为此我将各模块的整流二极管除去，将防止反接电路提至稳压管之前，这样就既保证了各模块电路不会受到电源反接的危害，又保证了整个系统电压的稳定。第二个问题就是滤波电容位置，我先前实在控制板的电源排阵附近安装了104电容，但事实上系统在运行中偶尔还会因为高频干扰出错。查了相关资料后，我将104电容接在MCU的VCC管脚附近，有效的解决了这一问题。
由于刚接触嵌入式不久，所在程序调试中遇到不少问题。就键盘检测而言，进入检测的双重循环以后开始设置桌号，但是却不知道如何再跳出这双重循环进行下一步操作。在和学长的共同讨论后，我们决定采用一个For循环定义变量a,在内部循环中一旦a被赋值就用Braek语句跳出，在外部循环中a值改变打破For 循环条件，故自然跳出外围循环。还有就是在桌号检测的程序中，为了能使机器人准确地判断桌号，我用了检测后延时再检测来防止误检，但是延时的时间长度就是一个难题了，短了会重复检测同一桌号，长了会丢掉桌号。经过反复地调试，最终确定下来的延时时间能使桌号检测的准确率达到80%，这是因为机器人在行进的过程中速度并不是恒定。后来我将程序改为检测后延时检测，确定检测到桌子之后再延时走过这个桌号，这样的程序就相对稳定很多，基本不会出现桌号判断失误的可能。(详细程序见第五章_附件_5.6_BF-1程序。)
第五章附件5.1 BF-1机器人实图
5.2 BF-1机器人餐厅
5.3.1 移动平台
5.3.2电机驱动模块
5.4.1 控制模块
5.4.2 循迹模块
5.4.3 驱动模块
5.5 BF-1机器人程序框图
5.6 BF-1程序
/******BF-1机器人程序******/
/******河南工业大学***电气学院***周伟伟******/ /******头文件******/
#include
/******宏定义******/
#define uint unsigned int//宏定义
#define uchar unsigned char//宏定义
#define shumaguan P0//数码管
/******硬件连接定义******/
sbit buzz=P2^0;//蜂鸣器
sbit ma0=P2^2;//电机A控制口
sbit ma1=P2^3;//电机A控制1
sbit ma2=P2^4;//电机A控制2
sbit mb0=P2^5;//电机B控制口
sbit mb1=P2^6;//电机B控制1
sbit mb2=P2^7;//电机B控制2
sbit key1=P1^0;//设置按键
sbit key2=P1^1;//+按键
sbit key3=P1^2;//-按键
sbit key4=P1^3;//确定按键
sbit zhongli=P1^7;//重力传感器
sbit hw1=P3^0;//红外传感1
sbit hw2=P3^1;//红外传感2
sbit hw3=P3^2;//红外传感3
sbit hw4=P3^3;//红外传感4
sbit shire=P3^7;//人体释热传感器
/******全局变量******/
uchar circs,n,t,num,s;
/******电机A控制函数******/
void go_ma()//电机A前进
{
ma0=1;
ma1=1;
ma2=0;
}
void back_ma()//电机A后退
{
ma0=1;
ma1=1;
ma2=0;
}
void stop_ma()//电机A停止
{
ma0=1;
ma1=0;
ma2=0;
}
/*****电机B控制函数******/
void go_mb()//电机B前进
{
mb0=1;
mb1=1;
mb2=0;
}
void back_mb()//电机B后退
{
mb0=1;
mb1=1;
mb2=0;
}
void stop_mb()//电机B停止
{
mb0=1;
mb1=0;
mb2=0;
}
/******BF-1机器人运动函数*******/ void advance()//BF-1机器人前进
{
go_ma();
go_mb();
}
void back()//BF-1机器人后退
{
back_ma();
back_mb();
}
void left_turn()//BF-1机器人左转
{
stop_ma();
go_mb();
}
void right_turn()//BF-1机器人右转{
go_ma();
stop_mb();
}
void stop()//BF-1机器人停止
{
stop_ma();
stop_mb();
}
/******BF-1机器人设备服务函数******/ void delayms(uint xms)//延时函数
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void display(uchar y)//数码管显示
{
uchar code table[]={
0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,
0x99,0x92,0x82,0xf8,
0x80,0x90,0x88,0x83,
0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
shumaguan=table[y];
}
void alarm()//蜂鸣器报警
{
buzz=0;
delayms(500);
buzz=1;
delayms(500);
}
/******BF-1机器人键盘检测函数******/ void key_scan()//键盘检测
{
for(n=100;n==100;)//进入键盘检测循环{
if(key1==0)//设置按键
{
delayms(10);
if(key1==0)
{
while(1)
{
display(num);
基于单片机的智能寻迹小车毕业设计 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。 采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小 车可以 前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声 音控 制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single- chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD: P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed 1
智能循迹小车___设计报告
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁 桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月
本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理 器； 采用红外传感获取赛道的信息，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。
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
智能循迹小车设计与实现 摘要本文介绍的是基于单片机STC89C52控制智能循迹小车的设计。利用红外对光管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的运动，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车的电机由LG9110驱动，整个系统的电路结构简单，可靠性高。 关键词STC89C52 LG9110 红外对光管循迹小车
The manufacture of intelligent tracking car Abstract This articale introduces the design of intelligent tracking car based on the STC89C52 single chip computer.Based infrared detection of black lines and the road obstacles,and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the movement.A electronic drived,which can automatic track and avoid obstacle,was designed and fabricated.In which,the electric machinery of car is drived by the LG9110.The electric circuit stuction of whole system is simple,and the function is dependable. Keywords STC89C52 LG9110 Infrared emitting diode Tracking car
摘要 本实验主要分析把握对象的智能车基于STM32F103的设计。智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、伺服驱动电路、红外检测电路、超声波避障电路。本试验采用STM32F103微处理器作为核心芯片，速度和转向的控制采用PWM技术，跟踪模块、检测、障碍物检测和避免功能避障模块等外围电路，实现系统的整体功能。 小车行驶时，避障程序跟踪程序，具有红外线跟踪功能的汽车检测电路。然后用颜色传感器识别物体的颜色和抓取。在硬件设计的基础上提出了实现伺服控制功能，简单的智能车跟踪和避障功能的软件设计和控制程序，在STM32集成开发环境IAR编译，并使用JLINK下载程序。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;颜色传感;舵机控制
ABSTRACT This experiment mainly analyzed the grasping object intelligent car based on STM32F103 design. The composition of the intelligent system mainly includes STM32F103 controller, servo drive circuit, infrared detection circuit, ultrasonic obstacle avoidance circuit. This test uses the STM32F103 microprocessor as the core chip, the speed and steering control using PWM technology, tracking module and detection, obstacle avoidance module for obstacle detection and avoidance function, other peripheral circuit to achieve the overall function of the system. The car is moving, obstacle avoidance procedures prior to tracking program, car tracking function with infrared detection circuit. Then use color sensor to recognize object color and grab. On the basis of the hardware design is proposed to realize the servo control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of the software design, and the control program is compiled in the STM32 integrated development environment IAR, and download the program using Jlink. Key words: STM32; infrared detection; ultrasonic obstacle avoidance; color sensing; steering control
（穿山乙工作室）三天三十元做出智能车 基本设计思路： 1.基本车架（两个电机一体轮子+一 个万向轮） 2.单片机主控模块 3.电机驱动模块（内置5V电源输出） 4.黑白线循迹模块 0.准备所需基本元器件 1）.基本二驱车体一台。（本课以穿山乙推出的基本车体为 例讲解） 2）.5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红 色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40 个。 3）.5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一 个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110 驱动芯片2个。 4）.5x7cm洞洞板、LM324比较器芯片各一个；红外对管三 对、4.7K电阻3个、330电阻三个、红色3mmLED三个。 一、组装车体
（图中显示的很清晰吧，照着上螺丝就行了） 二、制作单片机控制模块 材料：5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。 电路图如下，主要目的是把单片机的各个引脚用排针引出来，便于使用。我们也有焊接好的实物图供你参考。（如果你选用的是STC98系列的单片机在这里可以省掉复位电路不焊，仍能正常工作。我实物图中就没焊复位）
三、制作电机驱动模块 材料：5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。 电路图如下，这里我们把电源模块与驱动模块含在了同一个电路板上。因为电机驱动模块所需的电压是+9V左右（6—15V 均可），而单片机主控和循迹模块所需电压均为+5V。 这里用了一个7805稳压芯片将+9V电压稳出+5V电压。
电子作品设计报告 项目名称：智能小车 学院：机电工程学院 专业：应用电子技术 班级：09应电（1）班 组别：第三组 姓名：杨磊赖焕宁梁广生 指导老师：杨青勇玉宁
目录 摘要： (3) 关键词： (3) 引言： (3) 一、系统设计 (3) 1.1设计要求 (4) 1.2车体方案认证与选择 (4) 二、硬件设计及说明 (5) 2.1原理图设计 (5) 2.1.1稳压电源 (5) 2.1.2基本系统 (5) 2.1.3电机驱动 (5) 2.1.4液晶显示部分 (6) 2.1.5RS485数据总线 (6) 2.1.6循迹部分 (7) 2.2PCB设计 (7) 2.2.1主板PCB (7) 2.2.2循迹板PCB (8) 三、软件设计及说明 (8) 四、系统测试过程 (10)
五、总结 (11) 六、附录 (11) 附录一：系统元器件清单 (11) 附件二：系统测试源程序 (12) 摘要：本组的智能小车是采用凌阳的车架，是以两个电机来驱动小车，主板部 分自行设计。通过接收器MAX1483来采集信息，传送进主控芯片PIC16F886单片机，进行数据处理后，送进驱动芯片L293D以完成相应的操作。采用反射式红外光电传感器ST178来实现小车自动循迹功能，并且整个过程采用液晶显示屏RT1602来显示相应的数据。 关键词：PIC16F886 L293D 反射式红外光电传感器ST178 自动循迹引言： 近现代，随着电子科技的迅猛发展，人们对技术也提出了更高的要求。汽车的智能化在提高汽车的行驶安全性，操作性等方面都有巨大的优势，在一些特殊的场合下也能满足一些特殊的需要。智能小车系统涉及到自动控制，车辆工程，计算机等多个领域，是未来汽车智能化是一个不可避免的大趋势。本文设计的小车以PIC16f886 为控制核心，用反射式红外光电传感器作为检测元件实现小车的自动循迹前行，并显示等功能。 一、系统设计 本组智能小车的硬件主要有以PIC16f886 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。其中电机驱动部分和其他部分分别由两个不同的电源分开供电。 小车硬件系统结构示意图如下：
2016—2017学年第二学期期末考试《单片机原理及应用*》实践考核 项目设计说明书 专业：电子科学与技术 学号： 20160060156
姓名：张一鸣 2017年6 月14日 考核项目及要求 项目一：电机驱动模块的设计与制作 1．考核要点 (1) 掌握驱动电路的工作原理； (2) 掌握电机驱动的制作方法； (3) 掌握焊接技术； 2．作品要求 学生自行运用工具进行作品的设计制作，作品达到电路连接正确、布局合理、美观整洁。 项目二：单片机最小系统板的设计制作 1．考核要点 (1) 掌握单片机在实际操作中的基本知识； (2) 实验板包括单片机最小系统、蓝牙遥控模块、温度检测模块、液晶模块、 报警模块电路等的设计； (3) 使用Proteus仿真软件绘制实验板所包含的所有模块电路； (4) 熟练使用keil编程软件编写各模块电路的演示程序。 2．作品要求 学生自行运用工具进行作品的设计、仿真及演示，达到正确实现、布局合理、美观整洁。 项目三：智能小车底盘设计 1．考核要点 (1) 理解电机的工作原理； (2) 了解部分机械机构的设计方法； (3) 掌握智能小车的整体安装方法。
2．作品要求 学生独立设计安装，车身结构美观，布局合理，功能实现。 目录 1.功能说明 (1) 1-1.蓝牙无线遥控 (1) 1-2.实时温度显示 (1) 2.硬件设计 (2) 2-1.元器件选择 (2) 2-2.硬件设计原理说明 (4) 3.软件设计 (5) 3-1.程序总体设计 (5) 3-2.程序详细设计 (5) 4.测试与总结 (6) 4-1驱动电路板测试 (6) 4-2控制电路板测试 (6) 4-3最终整体效果 (7) 4-4总结 (7)
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月 摘要：
本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，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。 引言
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
~ 目录 1.项目设计目的 (1) 2.项目设计正文 (3) ．项目分析及方案制定 (3) ．设计步骤及流程图 (4) 寻迹设计步骤 (4) 流程图 (4) ( ．主要模块介绍 (4) LM393的主要特点 (4) LM393引脚图及内部框图 (5) LM393 功能简介 (5) 89C2051 (5) 89C2051简介 (5) 89C2051 主要性能参数 (5) 89C2051 功能特性概述 (6) 。 ．电路设计及PCB绘制 (6) 电源电路 (6) 红外收发电路 (6) 电机驱动电路 (7) 单片机最小系统 (7) 整体电路 (8)
PCB板的绘制 (8) . 成品展示 (9) \ 3．项目设计总结 (9) 4．参考文献 (10) 智能寻迹小车 ——CDIO三级项目 王君杰 （电子信息工程 1501 6） 一、项目设计目的 在科技飞速发展的今天，智能化的概念已经渗入到各行各业，自动控制系统也出现在生活的方方面面，早到工厂的机械化生产，近到目前的自动驾驶。越来越多的领域涉及到电控制技术。特别是使用单片机一类的MCU的控制，在生活中越来越常见。因此，基于单片机控制的电路的学习和时间对于我们来说就显得尤为重要。同时，对于单片机作为软件主控单元，结合模电数电的硬件电路支持的综合项目开发，也是作为大学生需要了解并且熟练运用的基础。掌握了这些知识，对于我们以后的职业发展也有着莫大的帮助。 二、? 三、项目设计正文 、项目分析及方案制定 首先对于“智能寻迹小车”这个标题而言，我们可以分为两个部分：小车和智能寻迹。“小车”决定了硬件电路的大致构成：电源、电容、电阻、开关、电机、LED。而“智能”则决定了一些高级电路的选用：MCU、传感器、电机驱动、电位器及一些IC。 其次，假如去掉“智能”两字，仅关注如何做成一个能够行驶的小车，那么电路的搭建将会变得尤为简单。假如做一个“上电即跑”的小车，那么连开关都不需要，仅需要电源（干电池即可），两个电机 （3V/100mA）和两个限流电阻按图一方式连接即可。当然，这样的 小车只能实现向一个方向前进，无法实现跑道的自动识别和转向。 不过，这个电路也是所有行驶工具的基础，所有的行驶工具，都是 在这个电路的基础上按照想要实现的功能进行拓展开发。 接着让我们来到“智能”的环节。所谓智能，也就是需要小车 有人的思想，正如同课题所述——寻迹。智能的小车需要具备自动识别跑道的能力。同时，在采集到跑道信息后要做出相应的处理。在我们这个课题中，也就是需要及时并
-----------------------小车运行主程序------------------- -------------------------------------------------------- 简介：@模块组成：红外对管检测模块----五组对管，五个信号采集端口 直流电机驱动模块----驱动两个直流电机，另一个轮子用万向轮 单片机最小系统------用于烧写程序，控制智能小车运动 @功能简介：在白色地面或皮质上用黑色胶带粘贴出路线路径宽度微大于相邻检测管间距。 这样小车便可在其上循迹运行。 @补充说明：该程序采取“右优先”的原则： 即右边有黑线向右转， 若无，前方有黑线，向前走， 若无，左边有黑线，向左转， 若全无，从右方向后转。 程序开头定义的变量的取值是根据我的小车所调试选择好的， 如果采用本程序，请自行调试适合自己小车的合适参数值。 编者：陈尧，黄永刚（江苏大学电气学院二年级，三年级） 1.假定:IN1=1,IN3=1时电机正向转动,必须保证本条件 2.假定:遇到白线输出0，遇到黑线输出1; 如果实际电路是：遇到白线输出1，遇到黑线输出0， 这种情况下只需要将第四，第五句改成： #define m0 1 #define m1 0 即可。 3.说明1：直行---------------速度full_speed_left,full_speed_right. 转弯,调头速度------correct_speed_left,correct_speed_right. 微小校正时---------高速轮full_speed_left,full_speed_right; 低速轮correct_speed. 可以通过调节第六，七，八，九，十条程序，改变各个状态 下的占空比（Duty cycle ）,以求达到合适的转弯，直行速度 4.lenth----------length检测到黑线到启动转动的时间间隔 5.width----------mid3在黑线上到脱离黑线的时间差 6.mid3-----------作为判断中心位置是否进入黑线的标志，由于运行的粗糙性和惯性， 常取其他对管的输出信号作为判断条件 7.check_right----若先检测到左边黑线，并且左边已出黑线，判断右端是否压黑线时间拖延
封面
作者：PanHongliang 仅供个人学习 目录 摘要………………………………………………………………………………………2 ABSTRACT………………………………………………………………………………
…2 第一章绪论 (3) 1.1智能小车的意义和作用 (3) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (4) 2.1 主控系统 (4) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (6) 2.4 避障模块 (7) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (8) 第三章硬件设计 (8) 3.1总体设计 (8) 3.2驱动电路 (9) 3.3信号检测模块 (10) 3.4主控电路 (11) 第四章软件设计 (12) 4.1主程序模块 (12) 4.2电机驱动程序 (12) 4.3循迹模
块 (13) 4.4避障模块 (15) 第五章制作安装与调试 (18) 结束语 (18) 致谢……………………………………………………………………………………… 19 参考文献 (19) 智能循迹避障小车 摘要：利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由 L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。 关键词：智能小车；STC89C52单片机； L298N；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and theroad obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car。STC89C52 MCU。L298N。Infrared Emitting Diode 第一章绪论 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视
智能小车俯视图结构说明： 本产品是由一个语音模块、一个+5V的辅助电源(LM7805数字压控电路)、一个电机驱动模块、四个电机、一块IAP单片机，一对无线发送接收模块。 功能与使用： 这辆语音控制智能小车通过语音识别来判断我们人所说的指令来行走的，给不同的指令就会按不同的指令来行走。可以根据我们说的去执行，更加人性化，同时也能起到人车交流的效果，操作简单，易于使用。 图2：智能小车全景图 平台选型说明 单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心) 设计说明 设计原理图如下：
3 设计原理图 设计方案： 语音控制智能小车，主控电路是由单片机开发板(以IAP15F2K61S2芯片为控制核心)来控制小车，主要是由语音控制模块通过无线模块发送信号来控制小车的前进、后退、左右转等功能。 语音模块主要是由LD3320 ASR非特定语音识别芯片组成的，通过识别人的语言，从从而实现轻松的语控制。我们采用锂电池通过7085稳压输出5V的直流电，方便携带，轻巧灵活，设计合理。通过对单片机开发板编写系统程序，调试出合适的程序，才能很好地处理信号和控制小车，以及各种电器。 作品特色 先进性： 传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。本文设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车。本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用语音对小车进行控制，产生相应的动作，而且小车和控制者还具有一定的交互功能，体现出了现代科技想智能化发展的潮流。 实用性： 当我们的技术成熟的时候我们可以向机动车改装，这样的话手脚残疾人也能开车了，还有就是该技术可以应用到智能家居中，让我们能够更加轻松地控制家里面的用电设备，使我们的住所更加人性化。
智能循迹小车总体设计方案 整体设计方案 本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块黑线路经，然后由AT89S52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。 系统设计步骤 （1)根据设计要求，确定控制方案； （2)将各个模块进行组装并进行简单调试； （3)画出程序流程图，使用C语言进行编程； （4)将程序烧录到单片机内； （5)进行调试以实现控制功能。 系统基本组成 智能循迹小车主要由AT89S52单片机电路、循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。 (1)单片机电路：采用AT89S52芯片作为控制单元。AT89S52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都
方便。 （2）循迹模块：采用脉冲调制反射红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。信号采集部分就相当于智能循迹小车的眼睛，有它完成黑线识别并产生高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。 （3）L298N驱动模块：采用L298N作为点击驱动芯片。L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便、稳定性好，性能优良。L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。
/**************************************************************** ************ 硬件连接 P1_4接驱动模块ENA使能端，输入PWM信号调节速度 P1_5接驱动模块ENB使能端，输入PWM信号调节速度 P1_0 P1_1接IN1 IN2 当P1_0=1,P1_1=0; 时左电机正转驱动蓝色输出 端OUT1 OUT2接左电机 P1_0 P1_1接IN1 IN2 当P1_0=0,P1_1=1; 时左电机反转 P1_2 P1_3接IN3 IN4 当P1_2=1,P1_3=0; 时右电机正转驱动蓝色输出 端OUT3 OUT4接右电机 P1_2 P1_3接IN3 IN4 当P1_2=0,P1_3=1; 时右电机反转 P1_0接四路寻迹模块接口第一路输出信号即中控板上面标记为OUT1 P1_1接四路寻迹模块接口第二路输出信号即中控板上面标记为OUT2 P1_2接四路寻迹模块接口第三路输出信号即中控板上面标记为OUT3 P1_3接四路寻迹模块接口第四路输出信号即中控板上面标记为OUT4 八路寻迹传感器有信号(白线）为0 没有信号（黑线）为1 ***************************************************************** ***********/ #include
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。
（穿山乙工作室） 三天三十元做出智能车 0.准备所需基本元器件 1）.基本二驱车体一台。（本课以穿山乙推出的基本车体为例讲解） 2）.5x7cm 洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED 、1K 电阻、10K 排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。 3）.5x7cm 洞洞板、7805稳压芯片、红色LED 、1K 电阻各一个；双孔接线柱三个、10u 电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。 4）.5x7cm 洞洞板、LM324比较器芯片各一个；红外对管三对、4.7K 电阻3个、330电阻三个、红色3mmLED 三个。 一、组装车体 基本设计思路： 1.基本车架（两个电机一体轮子+一个万向轮） 2.单片机主控模块 3.电机驱动模块（内置5V 电源输出） 4.黑白线循迹模块
（图中显示的很清晰吧，照着上螺丝就行了） 二、制作单片机控制模块 材料：5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。 电路图如下，主要目的是把单片机的各个引脚用排针引出来，便于使用。我们也有焊接好的实物图供你参考。（如果你选用的是STC98系列的单片机在这里可以省掉复位电路不焊，仍能正常工作。我实物图中就没焊复位）
三、制作电机驱动模块 材料：5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。 电路图如下，这里我们把电源模块与驱动模块含在了同一个电路板上。因为电机驱动模块所需的电压是+9V左右（6—15V 均可），而单片机主控和循迹模块所需电压均为+5V。 这里用了一个7805稳压芯片将+9V电压稳出+5V电压。 +9V
项目名称：智能小车 系别：信息工程系 专业：11电气工程及其自动化：亮、占闯、康 指导老师：王蕾
目录 摘要： ............................................................................................ ...3关键词： ............................................................................................ .3 绪论： ............................................................................................ (3) 一、系统设 计 (4) 1.1、任务及要求 (4) 1.2车体方案认证与选择 (4) 二、硬件设计及说 明 (5) 2.1循迹+避障模块 (5) 2.2主控模块 (6) 2.3电机驱动模块 (6) 2.4机械模块 (7) 2.5 电源模块 (7)
三、自动循迹避障小车总体设计 (7) 四、软件设计及说 明 (8) 4.1系统软件流程图 (9) 4.2系统程序 (9) 五、系统测试过 程 (12) 六、总 结 (13) 七、附录：系统元器 件 (13) 摘要 本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管，用以对有无障碍与黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N专用电机驱动芯片，单片控制与传统分立元件电路相比，使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机，经单片机处理过后对L298N发出指令进行相应的调整。通过有无光线接收来控制电动小车的转向，从而实现自动循迹避障的功能。 关键词：智能循迹避障小车，STC89C52单片机，L298N驱动芯片，
智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计
一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了 解， 一般有三个模块： 1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯； 2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理； 3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。
N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N 芯
片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块： 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。
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。