智能循迹小车详细制作过程

智能循迹小车设计与实现摘要：智能循迹小车是一种能够根据预设的路径自动行驶的装置。

本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程，包括硬件设计、软件编程以及测试和优化等内容。

通过使用光电传感器和电机驱动模块，实现了小车的自动行驶功能。

实验结果表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。

关键词：智能循迹小车，光电传感器，电机驱动模块1.引言智能循迹小车是一种基于传感器和控制模块的自动驾驶装置。

它能够通过感知周围环境并根据预先设定的路径进行行驶。

智能循迹小车在工业生产、仓储管理和物流配送等领域具有广泛的应用前景。

本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。

2.硬件设计主控模块采用单片机作为核心处理器，并配备了存储器、通信接口和控制信号输出等功能。

传感器模块主要由光电传感器组成，用于感知小车当前位置和行驶方向。

执行器模块由电机驱动模块组成，用于控制小车的移动。

3.软件编程传感器数据采集模块负责读取光电传感器的输出信号，并进行信号处理和滤波。

路径规划模块通过分析传感器数据，确定小车当前位置和行驶方向，并根据预设的路径规划算法，确定下一步行驶方向。

运动控制模块通过调节电机驱动模块的输入信号，控制小车的运动。

4.测试与优化为了验证智能循迹小车的性能，我们进行了一系列的测试和优化。

首先，我们对传感器进行了校准，以确保其输出信号的准确性。

然后，我们在实际场景中对小车进行了测试，包括行驶精度、速度和稳定性等方面的测试。

根据测试结果，我们对软件进行了调优，并对硬件进行了优化，以提高智能循迹小车的性能。

5.结论本文介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。

通过使用光电传感器和电机驱动模块，我们实现了小车的自动行驶功能。

实验表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。

未来，我们将进一步改进小车的设计和算法，以提高其性能和适应性。

电子与信息工程系电子实训课题: 基于STC89C52RC和TCRT5000光电传感器的自动循迹小车设计专业:班级:学号:姓名:指导老师：完成日期:目录目录 0摘要： (1)1.任务及要求 (2)1.1任务 (2)2.系统设计方案 (2)2.1小车循迹原理 (2)2.2控制系统总体设计 (2)3.系统方案 (3)3.1 寻迹传感器模块 (3)3.1.1光电传感器TCRT5000简介 (3)3.1.2比较器LM324简介 (3)3.1.3具体电路 (4)3.1.4传感器安装 (4)3.2控制器模块 (5)3.3电源模块 (6)3.4电机及驱动模块 (6)3.4.1电机 (6)3.4.2驱动 (7)4.软件设计 (8)4.1 PWM控制 (8)4.2 总体软件流程图 (8)4.3小车循迹流程图 (9)4.4中断程序流程图 (10)4.5单片机测序 (11)5．参考资料 (15)摘要本设计是基于STC89C52单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。

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 STC89S52 单片机为系统控制处理器；采用TCRT5000光电传感器获取赛道的信息，并通过驱动控制电路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。

1.任务及要求1.1任务设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。

系统方案方框图如图1-1所示。

图1-1 系统方案方框图2.系统设计方案2.1小车循迹原理这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。

通常采取的方法是红外探测法。

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体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，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，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，小车上的接收管接收不到红外光。

大学生电子设计竞赛自动循迹小车目录摘要 (1)1.方案论证 (2)1.1方案描述 (2)1.2单片机方案的比较与论证 (2)1.3编码器选择与论证 (2)1.4 LDC1000与LDC1314选择与论证 (3)1.5 OLED显示方案 (3)1.6蜂鸣器发声方案 (3)2.理论分析与计算 (3)2.1速度增量式PID计算 (3)2.2舵机位置式PID算法 (3)3.电路与程序设计 (4)3.1系统组成 (4)3.2系统流程图 (5)4.测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (5)4.1.1舵机测试方案 (6)4.1.2电机测试方案 (6)4.2系统测试结果分析 (6)5.结论 (6)6.参考文献 (7)摘要本循迹小车以单片机XS128为控制核心，主要由LDC1314感应模块、稳压模块、液晶显示模块、驱动控制模块、蜂鸣器模块、编码器、舵机以及小车组成。

跑道的标识为一根直径0.6~0.9mm的细铁丝，小车在规定的平面跑道自动按顺时针方向循迹前进。

在任意直线段铁丝上放置4个直径约19mm的镀镍钢芯硬币（第五套人民币的1角硬币），硬币边缘紧贴铁丝。

实验结果表明，在直线区任意指定一起点（终点），小车都能够依据跑道上设置的铁丝标识，能够自动绕跑道跑完一圈，而且时间不超过10分钟，小车运行时始终保持轨迹铁丝位于小车垂直投影之下，小车路过硬币时能够发现并发出声音提示，显示屏上能够实时显示小车行驶的距离和运行时间。

关键词：自动循迹 LDC1314 实时显示自动循迹小车1.方案论证1.1方案描述自动循迹小车依据电磁感应原理，由单片机XS128控制，控制系统是由XS128控制模块、LDC1314感应模块、稳压模块、液晶显示模块、驱动控制模块、蜂鸣器模块、编码器、舵机以及电动小车组成的闭环控制系统。

LDC1314感应模块采集小车在跑道上位置与角度信息，利用XS128单片机处理位置与角度数据后调节舵机打角并通过PID精确算法调整后轮速度。

循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。

四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。

在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。

为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。

同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。

2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。

常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。

光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。

在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。

为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。

通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。

（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。

常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。

超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。

在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。

一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。

3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。

常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。

单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。

在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。

4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。

自动循迹智能小车制作目录摘要................................................................. 错误!未定义书签。

1 设计要求 (3)2 方案的选择与比较 (3)2.1 主控芯片选择 (3)2.2 电源的选择 (3)2.3 寻迹方案 (4)2.3 电机驱动方案 (4)3 最终方案 (5)4各功能模块的实现 (6)4.1 微控制器模块的设计 (6)4.2电源模块原理图 (6)4.3 TCRT5000红外检测模块 (6)4.4 系统PCB图 (7)4.5 系统程序流程图 (8)5 性能测试 (9)6 性能评价及总结 (10)7 附录 (11)附录1：元件清单 (11)附录2 系统原理图 (12)附录3系统程序 (13)8参考文献 (19)1 设计要求设计一自动寻迹小车，其实现功能如下：1.使其能够检测到轨迹的路线，并按照预订轨迹运行；2.要求在小车冲出预定路线后能够自动回到预定轨迹上；3.小车能够按多种不同的轨迹运行。

2 方案的选择与比较2.1 主控芯片选择方案1：采用51系列单片机，该系列单片机结构简单，但是能实现很多功能。

与其它单片机相比较价格便宜。

端口电流较大，可以达到20mA，驱动能力强。

方案2：采用msp430系列单片机，该系列单片机片上资源丰富，功能强大，但是端口灌电流和拉电流较小，驱动能力不强。

它主要运用在需要低功耗的地方。

本系统主要是进行寻迹运行的检测以及电机的控制，经过对比分析，我们选用AT89S52单片机作为主控芯片来驱动电机，进而控制电机转速。

2.2 电源的选择方案1：采用9V蓄电池为直流电机供电，将9V电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。

蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。

虽然蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便。

方案2：采用9V南孚干电池直接个电机驱动芯片L298N供电，并将9V经过7805稳压及电容滤波后给单片机供电。

基于STM32的智能循迹避障小车智能循迹避障小车是一种基于STM32微控制器的智能机器人车，它具有智能避障、循迹导航等功能。

它通过使用红外传感器、超声波传感器等传感器来感知周围环境，并通过STM32微控制器来实现对传感器数据的处理和控制小车的运动。

本文将介绍基于STM32的智能循迹避障小车的原理、设计和制作过程。

一、智能循迹避障小车的原理1.1 系统架构智能循迹避障小车主要由STM32微控制器、电机驱动模块、传感器模块和电源模块组成。

STM32微控制器用于控制小车的运动和感知周围环境；电机驱动模块用于控制小车的电机运动；传感器模块用于感知周围环境，包括红外传感器、超声波传感器等；电源模块用于为整个系统提供电源供应。

1.2 工作原理智能循迹避障小车主要工作原理是通过传感器模块感知周围环境的障碍物和地面情况，然后通过STM32微控制器对传感器数据进行处理，再控制电机驱动模块完成小车的运动。

在循迹导航时，小车可以通过红外传感器感知地面情况，然后根据传感器数据进行反馈控制，使小车能够按照预定路径行驶；在避障时，小车可以通过超声波传感器感知前方障碍物的距离，然后通过控制电机的速度和方向来避开障碍物。

2.1 硬件设计智能循迹避障小车的硬件设计主要包括电路设计和机械结构设计。

电路设计中，需要设计STM32微控制器和传感器、电机驱动模块的连接电路，以及电源模块的电源供应电路；机械结构设计中，需要设计小车的外观和结构，以及安装电机、传感器等模块的位置和方式。

2.2 软件设计智能循迹避障小车的软件设计主要包括STM32程序设计和智能控制算法设计。

STM32程序设计中，需要编写STM32微控制器的程序，包括对传感器数据的采集和处理，以及对电机的控制；智能控制算法设计中，需要设计循迹导航算法和避障算法，以使小车能够智能地进行循迹导航和避障。

2.3 制作过程制作智能循迹避障小车的过程主要包括电路焊接、机械结构装配、程序编写和调试等步骤。

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。

智能小车循迹设计方案智能小车循迹设计方案智能小车循迹是指通过对循迹线路的感知和判断，自动调整车辆行驶的轨迹，实现自动化导航的功能。

下面是一个智能小车循迹设计方案的简要介绍。

硬件设计方案：1. 传感器选择：将红外传感器作为循迹小车的传感器，红外传感器具有较高的探测精度和稳定性，在光线变化时也能稳定工作。

2. 微控制器选择：选择一款性能出色、功能强大的微控制器，如Arduino、Raspberry Pi等，作为智能小车的控制中心，负责循迹算法的实现和控制指令的下发。

3. 电机控制：选用直流电机作为小车的驱动源，通过PWM方式控制电机的转速和方向，使小车能够实现前进、后退和转弯等动作。

4. 电源选择：选择适宜的电源供电，保证小车能够长时间稳定工作，同时考虑到重量和体积的限制。

软件设计方案：1. 循迹算法：编写适用于红外传感器的循迹算法，通过传感器感知循迹线路的变化，根据相应的判断逻辑，控制车轮的转动方向，使小车保持在循迹线上行驶。

2. 硬件控制：驱动电机实现小车的移动，通过控制电机的转速和方向，使小车顺利前进、后退和转弯。

3. 用户交互：通过编写用户交互界面，实现对小车循迹功能的设置和控制，方便用户进行配置和操作。

4. 循迹环境优化：通过对循迹环境进行优化，如对循迹线进行加密处理、使用特殊材料制作循迹线等，提高循迹的准确性和稳定性。

5. 故障处理：对于传感器故障、电机故障等情况，做好相应的异常处理，提高小车的稳定性和可靠性。

总结：智能小车循迹设计方案包括硬件部分和软件部分，硬件部分主要包括传感器、微控制器、电机控制和电源选择等；软件部分主要包括循迹算法、硬件控制、用户交互、循迹环境优化和故障处理等。

通过精心设计和实施，可以实现小车循迹的自动导航功能。

智能循迹小车的设计与实现(北京邮电大学，北京市100876)摘要：本实验通过设计焊接电路板然后利用单片机编程并控制基本电路实现一个自动循迹行走的机器人。

机器人能够自动按指定路线运行，并且实现灵活前进、转弯、倒退、停车等功能，另外还可以自动记录和显示时间、里程和速度等信息。

关键词：智能车；单片机；C语言编程；集成电路；自动控制中图分类号：O0213 文献标识码：AIntelligent tracking car design and implementation(BUPT,BeiJing 100876,China)Abstract: In this study, the welding circuit board design and control using microcontroller programming and basic circuit to implement an auto tracking walking robots. Robot can automatically run at a specified route, and flexible forward, turn, reverse, parking and other functions, also can automatically record and display time, distance and speed information.Keywords: intelligent car; SCM; C programming language; IC; Automatic Control随着单片机等微型计算机的发展，智能控制技术不仅相应地开拓出了更为广阔的发展空间并且越来越被大量重视利用起来。

本实验为智能控制的一个简单基础的应用，让我们提前认识感受一下智能控制的奇妙之处，同时动手DIY自己的程序，控制自己焊接好的小车顺畅的通过预先画好的赛道。

智能寻迹小车的制作卜晴晴【摘要】本文介绍的是基于单片机STC89C51控制的自动往返电动小汽车控制系统的硬件和软件设计。

用STC89C51单片机实现自动往返电动小汽车设计，采用STC89C51单片机为控制核心，利用光电检测器检测道路上的标志，控制电动小汽车的正反向行驶，快慢速行驶，以及停车的位置，并可自动记录往返时间和行驶路程。

整个系统的电路结构简单，可靠性高。

实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的软硬件设计方法及测试结果分析。

【关键词】单片机LG9110 电机驱动传感器寻迹小车引言随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A／D转换器、D／A转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。

这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展。

单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。

随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术在智能寻迹小车控制系统的设计中，以STC89C51为核心，用LG9110驱动两个减速电机，当产生信号驱动小车前进时，是通过寻迹模块里的传感器管是否寻到黑线产生的电平信号通过传感器再返回到单片机，单片机根据程序设计的要求作出相应的判断送给电机驱动模块，让小车实现前进、左转、右转、停车等基本功能，寻白线时，外部环境光线的强弱对小车的运动会产生很大的影响，基于此原因，本实验中的寻迹是指在白色地板上寻黑线。

第一章单片机的简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

Arduino制作循迹小车完全教程材料清单：车体：一张板（木板、塑料板、甚至是雪糕棒拼接的），万向轮或小轴承、铜柱、车轮、电机；硬件：Arduino Uno或Arduino Nano，电机驱动模块、红外传感器*3、电源、杜邦线。

软件：一个安装了Arduino程序的电脑在讲解如何制作循迹小车之前，我们先了解一下它的结构组成和运行原理，理清软件硬件实现的思路，对我们后期制作循迹小车会更有帮助。

宏观上看主要包括车体、硬件电路和软件编程三部分。

它的整个运行原理就是前端的红外传感器检测黑线的存在，并将它的位置信号反馈给主控板，主控程序对小车位置进行分析，从而控制两个电机的速度（差速运行），达到直行、左转、右转、倒车等操作效果。

那么具体的制作和零件选择，我们来依次分析一下。

车体部分：首先来拆解循迹小车的车体结构。

循迹小车的车体可以做得非常简单，也可以设计的很复杂但更美观。

一张板子配上电机和车轮就可以做好，如果想要设计出可爱的造型，那你就要费点时间和精力了。

（1）这里不在设计上过于纠结，通过一个简单的结构说清楚车体的制作：这是一个简单的车体结构，一张塑料洞洞板，通过螺钉、螺母、电机固定架将电机固定在洞洞板上，再将与电机轴尺寸合适的车轮直接插到电机轴上，最后在洞洞板前端用铁丝固定一个小轴承充当前轮，车体部分就完成了。

型号：电机：N20减速电机（购物网站很容易搜到，大概在10元左右）车轮：与电机轴配套的D型孔的橡胶轮（搜索N20电机橡胶轮）电机固定架：搜索N20电机固定架。

底板：搜索固位板可以找到很多，这个比较随意。

轴承：外径10mm左右都可以，或者也可以选择其他圆形结构替代。

综上，重点是选定电机，车轮和固定架匹配电机就可以，至于底板可以自由选择，考虑好如何固定电机和前轮就可以。

（2）另外介绍一种常见的可以买到的车体，如图：这种类型的车体是平时最常见的车体结构，在网上搜索智能车套件，会有很多选择。

当然，想动手自己尝试设计组装的也可以买好配件自由发挥。

循迹小车制作详解车体设计方案1：购买玩具电动车。

购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。

但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。

其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转90度甚至180度的弯角。

再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。

而且这种电动车一般都价格不菲。

因此我们放弃了此方案。

方案2：自己制作电动车。

经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。

即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。

这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。

在安装时我们保证两个驱动电机同轴。

当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。

这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。

为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。

对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。

用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。

综上考虑，我们选择了方案2。

小车底盘如图1所示：轮子方案：在选定电机后，我们买了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。

轮子是在工程训练中心用尼龙棒在车床上作出来的，当时我们还戏称我们的小车是“机电一体化”的产品。

轮子的截面图：万向轮：当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。

这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。

为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。

并且可以轻松实现90度甚至180度原地转弯。

电压比较器电路（光电对管检测电路）：可调电阻R3可以调节比较器的门限电压，经示波器观察，输出波形相当规则，可以直接够单片机查询使用。