智能小车优秀毕业论文
编号
本科生毕业设计
基于单片机的智能小车设计
The Design of Intelligent Vehicle Based on MCU 学生姓名xxx
专业自动化
学号xxx
指导教师xxx
学院电子信息工程
二〇一三年六月
毕业设计原创承诺书
1．本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）《基于单片机的智能小车设计》，是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计（论文）工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。
2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。
3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。
4．本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。
以上承诺的法律结果将完全由本人承担！
作者签名：• 年•• 月• 日
摘要
随着我国高科技水平的不断提高和工业自动化进程的不断推进，智能车被广泛应用于各种玩具和其他产品的设计中，极大地丰富了人们的生活。
本文基于ATmega16 单片机设计了一种智能循迹避障小车，由电源模块、红外传感器模块、电机驱动模块、调试模块和MCU模块组成。利用红外对管和超声波检测黑线与障碍物，当左边的红外对管检测到黑线时，小车往左边偏转，右边的红外对管检测到黑线时，小车往右边偏转。以ATmega16单片机为控制芯片控制电动小车的速度及转向，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，速度由单片机控制。
关键词：智能小车单片机自动循迹避障
Abstract
With the increasing levels of high-tech and industrial automation process progresses, the intelligent vehicle is widely used to all kinds of toys and another production’s devise. It is greatly enriched the life of the people.
Based on ATmega16 microcontroller,this paper is about a design of intelligent tracking-avoidance car, which is consist of the power supply module, infrared sensor module, the motor drive module, debug module and the MCU modules. Using infrared and ultrasonic testing on the tube black line and the obstacle, when left on the tube detects infrared black line, the car deflected to the left, the right of infrared tube black line is detected, the car to the right deflection. ATmega16 microcontroller for the control chip to control the speed and steering electric car, enabling automatic tracking avoidance function. Which car is driven by L298N driver circuit completed, the speed controlled by the MCU.
Keywords: Intelligent Vehicle; MCU;automatic tracking; obstacle avoidance
目录
摘要 ....................................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................................ II 目录 ................................................................................................................. III 第1章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2课题研究目的及意义 (1)
1.3课题研究现状及发展趋势 (2)
1.4本文的主要工作 (3)
第2章小车的总体方案设计 (4)
2.1设计思路 (4)
2.2小车循迹避障传感器的选型 (6)
2.3小车循迹避障设计方案 (8)
第3章小车的硬件电路设计 (10)
3.1单片机的选型 (10)
3.2小车的硬件电路设计 (14)
第4章小车的软件设计 (19)
4.1主程序设计及流程图 (19)
4.2避障子程序设计及流程图 (20)
4.3循迹子程序设计及流程图 (21)
结论 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
附录1 系统电路图 (24)
附录2 智能循迹壁障小车完整程序 (27)
第1章绪论
1.1引言
智能，在科技高速发展的今天，已成为一个引领时尚前沿的代名词，智能手机，智能机器人等等已经在工业，军事中得到广泛的作用，在不为人们所熟知的领域，如深海探测，航空航天，地质勘探，智能也发挥着举足轻重的作用[1]。智能车是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。整个系统设计集中运用了自动化控制、传感技术、导航、电子、电气、PC机、机械、人工智能等多个学科的知识[2]，是典型的高新技术综合体。以后智能机器人的应用领域会愈发广泛，如在航天航空技术、海洋能源开发技术、微电子技术、制造与维修技术、农业自动化、生物医学等领域会有很大的突破和进展。
能自动识别道路并完成相关任务是对一类专业机器人的基本要求，本文主要研究的是以Atmel Mega16芯片为核心控制核心的智能车。由电源模块、红外传感器模块、电机驱动模块、调试模块和MCU模块组成，主要通过红外对管及超声波收集的信息实现智能循迹与避障。
1.2课题研究目的及意义
自第一台工业机器人诞生[3]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，制造能替代人工作的机器一直是人类的梦想。其中智能小车可以作为机器人的典型代表。其需要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，实现自动识别路线，选择正确的行进路线，使用传感器感知路线并做出判断和相应的执行动作。智能小车设计与开发涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科。它可以分为三大部分：传感器检测部分，执行部分，CPU。现代智能小车发展很快，从智能玩具到各行业都有实质成果，其基本可实现循迹、避障功能等基本功能。
日本目前投入市场的不再是高性能的工业机器人，微型机器人汽车也正在逐步的进入市场。日前由日本科研人员研发的两款微型机器人汽车与大众见面，汽车内安装有最尖端的视觉识别系统，通过内部的摄像头与传感器能够使小车自动识别障碍物，从而避免碰撞，并判断小车与障碍物之间的距离。目前研究人员已经将小车的这种自动识别系统应用到汽车工业领域去，这将为陷入低靡的汽车行业注入新的活力[4]。
随着计算机、自动控制、微电子技术、人工智能、虚拟现实、微纳米技术、
仿生学、材料等相关学科领域的发展，避障循迹小车可以通过自动感知引导线以及躲避障碍物在工作中取代人力运输，节省人力以及成本。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。此类机器人以后对我们的研究和生活定会发挥至关重要的作用，在以后对车辆的自动驾驶，飞船的自动航行模式及深海自动探测有很大的研究价值。
1.3课题研究现状及发展趋势
智能小车，也就是轮式机器人，主要有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[4-7]。现在智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几年的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。2011-2012年世界智能机器人研究取得了新进展。美国研制出受伤后可自行调整的机器人，英国设计出吃苍蝇老鼠的机器人家具，法国研发出“儿童机器人”，欧洲研发出超级机器人，能预知人类意图等。，这些都与我们的生活息息相关，给我们的生活带来了极大地方便。我国一直比较重视智能机器人的研究，国家“863”智能机器人专家组将智能机器人的研究作为今后发展的重点。许多大专院校和科研机构都在着手智能机器人的研究和开发工作，相继几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果，如沈阳自动化所的AGV小车，上海大学的导购机器人和哈工大研究所的导游机器人，清华大学智能技术与系统国家重点实验室研制的THMR 系列微型移动车，整个系统包括摄像机，磁罗盘，差分GPS，电子地图等车载设备，保证了移动车控制系统能够实现自主驾驶与辅助驾驶。除此之外，以哈尔滨工业大学为首的众多高校也先后在“机器人足球赛”“机器人起重大赛”这些具有国际水平的人工智能竞赛中取得优异的成绩[8]。
此次设计的智能车可以作为机器人的典型代表，主要实现循迹和避障两个功能。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为四大组成部分：传感器检测部分、执行部分、工作状态显示部分、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。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能
的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用Mega16单片机，配合软件编程实现。
1.4本文的主要工作
本文研究的是小车的避障及循迹，主要包括以下2个部分：
(1)以Mega16单片机为中央处理器，对硬件电路进行设计和改进，使其功能更加完善。系统硬件电路主要分为CPU、电源模块、循迹模块、避障模块、显示模块、外围辅助模块六部分。
(2)系统的软件编制。按照软件实现的功能，主要分为主程序、初始化子程序、信息采集子程序、信息分析及处理子程序、运动控制子程序、工作状态显示子程序。在程序的编写过程中，加入了详细的文字注释，便于后期的改进与维护。
第2章小车的总体方案设计
2.1设计思路
2.1.1小车循迹避障的结构
本文所述小车采用RP5大功率坦克车体，它采用带电感的大扭力280马达，组合斜齿+金属齿，形成大扭力、低噪音底盘系统，具有动力性能强、底盘稳定性高、可原地转圈、转弯灵活等特点。负载能力至少3KG以上。可以越障碍物，适合比较高要求的场合。因此可模拟家庭及工业等场合的一些环境。
小车系统结构框图如图2-1所示，系统以Mega16单片机为核心，配合外围电路共同完成信号采集、路线检测、障碍检测、按键输入、信号显示和小车姿态控制等功能。循迹采用单片机查询脉冲调制的反射式红外发射接收器返回的信号以获取道路信息，避障则有中断和查询协同完成，并用发光二极管显示障碍信息及小车运行状态。系统采用高性能的单片机，要求工作稳定、处理速度快、通用性强，保证小车循迹避障的稳定性及可靠性，而且成本低。
图2-1循迹避障小车结构框图
2.1.2小车微处理器部分设计思路
微处理器是小车的核心部分，主要完成对外围各个模块的管理，实现对外围
模块的信号发送，以及对传感器模块的信号采集，并根据软件算法对所采集的信号进行处理，发送信号给执行模块进行任务执行，还对各种突发事件进行监控和处理，保证整个系统的正常运作。这里采用Atmel Mega16单片机，该单片机是高性能、低电压的8位A VR单片机，内含16K字节的系统内可编程Flash和512字节的EEPROM，另外有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，32个可编程的I/O 口[9]。
2.1.3小车循迹避障部分设计思路
小车循迹避障部分是能够采集周围环境障碍物的信息，并返回至单片机进行处理，其组成部分包括：环境信息采集电路、放大电路、单片机控制电路。
路线采集电路一般有脉冲调制的反射式红外发射接收器和信号放大器组成，脉冲调制的反射式红外发射接收器根据不同颜色对光的反射程度不同，将路线信息送至放大器，放大器可作为比较器可作简单的滤波，放大器将从脉冲调制的反射式红外发射接收器返回的信号转化为单片机可识别的电平信号后送入单片机。Mega16单片机可根据接收的信息判断路线的信息，实现对左右两侧直流电机工作状态的控制，以实现左右转向，最终实现循迹功能。
避障部分则有超声波模块和两路脉冲调制的反射式红外发射接收器。超声波可实现测距，利用超声波返回的信号变化使单片机产生中断，实现障碍的判断，当距离大与某个值时可继续前进，当距离小雨某个值时则单片机进行处理，实现避障。
2.1.4小车循迹避障电源部分设计思路
LM2940是输出电压固定的低压差三端稳压器，使用6节干电池供电，通过LM2940稳压芯片将干电池提供的9V电稳压至5V为Mega16单片机及其它电路供电。LM2940最大输入电压为26V，输出电压为5V，最大输出电流为1A，且输出电流为1A时，最小输入输出电压差小于0.8V。工作温度-40～+125℃，内含静态电流降低电路、电流限制、过流保护、电池反接和反插入保护电路。LM2940工作稳定，比7805转换效率高。
故该小车系统选用LM2940稳压芯片提供稳定的5V电源。
2.1.5小车电机驱动部分设计思路
小车车体为RP5-CH02玩具坦克车底盘，为差动式履带车,由于其为大功率，采用带电感的大扭力260型马达，形成大扭力、低噪音底盘系统，具有动力性能
强，因此也需要大电流大功率驱动模块。左右两侧的电机分别由电机驱动芯片
L298N来驱动。L298N是一种内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机，可分别独立驱动两个直流电机。L298N的信号输入端和使能端接收到来自单片机的信号，控制电机的通断以及正、反转，还可以通过向使能端输入不同占空比的方波信号来调整电机转速(PWM方式)。L298N的最大驱动电流为1A，其具体管脚排布如图4所示。其中，input端口接入控制信号，output端口接电机的两端，enable接使能信号。当input 1和input 2接入信号为“1、0”和“0、1”时，相对应的电机分别正转和反转；当两个input管脚接入信号为“1、1”和“0、0”时，相应电机停转。Enable使能端为高电平时，相应输入端口信号有效；反之，则输入信号无效。在enable端接入方波信号，通过调整方波信号的占空比，可实现对电机转速的控制。
2.2小车循迹避障传感器的选型
2.2.1小车循迹避障传感器简介
可实现循迹避障功能的传感器多种多样，如循迹可以选用发光二极管+光敏电阻、脉冲调制的反射式红外发射接收器、CCD传感器等；避障则可选有红外对管、超声波模块、光电开关等。
2.2.2小车循迹避障传感器的选定
小车的循迹主要是循黑线前进，可采取的方案如下：
方案1：采用发光二极管加光敏电阻，该方案缺点：易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况均对检测效果产生直接影响。克服此缺点的方法：采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗。
方案2：脉冲调制的反射式红外发射接收器。由于采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界的干扰；此外红外发射接收管的工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大（50～100mA）（ST-188允许的最大输入电流为50mA），则大大提高了信噪比。此种测试方案反应速度大约在5us。
方案3：采用CCD传感器，此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应，但它存在信息处理满，实时性差等缺点，因此若采用CCD传感器，无疑会加重单片机的处理负担，不利于实现更好的控制策略。
脉冲调制的反射式红外发射接收器工作稳定，价格便宜，又可减轻单片机的
负担。因此，我选用方案二。
避障则可选用超声波模块和脉冲调制的反射式红外发射接收器协同工作。由于超声波反射声波对所测物体的斜度有一定要求，而红外对管对光线有限制，因此，两者协同作用，同时，两侧的红外对管还可实现对左右两侧障碍物的检测，使得小车对障碍物的检测更加准确。即声波通过测距判断障碍物的距离并通过左右两侧的红外发射接收器判断左前右前方障碍的情况，控制小车的行进方向实现避障。
2.2.3小车循迹避障传感器的工作原理
循迹模块有三路红外探测模块，均使用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，又由于所采用的红外反射式传感器属于接近式传感器, 其光电二极管光生电流随所受到的反射光的强度而连续变化，因而会引起其两端电压的连续变化。因此, 若直接把这个电平信号供给单片机，容易产生误读情况,因此使用LM339或LM358比较器（加入迟滞电路），防止临界输出抖动作为核心器件构成中控电路。当有路线为黑色时，则对应的接收管返回给单片机的信号为1；为白色或地面时，则单片机相应端口接收到的信号为0。用电位器产生一个基准电平，当光电二极管的光生电流超过某一值时，运放的正向输入端电平高于基准电平，这时运放的输出电平发生跳变，该信号即可被单片机处理。通过对基准电平的调整, 还可以调整传感器的灵敏度和探测距离，以改变单片机接收到信号的强弱和探测的灵敏度。三路探头协同工作，根据三路探头返回值的不同确定路线的方向，通过单片机改变两个直流电机的运行状态，来调整小车的姿态，以完成随导引线完成循迹的任务。
图2-2 超声波时序图
避障模块应用声波和脉冲调制的反射式红外发射接收器协同工作。其中，超声波模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。其工作时序图如图2-2所示。
以上时序图表明只需要采用IO口TRIG提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并自动检测是否有信号返回。一旦检测到有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。即公式（2-1）：
距离=高电平时间*声速（340M/S）/2 （2-1）
2.2.4小车循迹避障传感器的特性及主要技术参数
红外反射式传感器由1个红外发射管(发射器)和1个光电二极管(接收器)构成。红外发射管发出的红外光在遇到反光性较强的物体(表面为白色或近白色)后被折回，被光电二极管接收到，引起光电二极管光生电流的增大。将这个变化经LM339或LM358比较器处理即可变为电压信号，就可以被处理器接受并处理，进而实现对反光性差别较大的两种颜色(如黑白两色)的识别。其安全工作电压范围在3伏特至6伏特之间。
US-020超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可高达3mm。其电气参数如下表：
表2-1超声波电气参数
2.3小车循迹避障设计方案
本论文中的小车以Mega16单片机为控制核心，采用脉冲调制的反射式红外发射接收器采集道路信息，采用超声波和红外反射式传感器采集前方以及左右放障碍的情况。
首先，脉冲调制的反射式红外发射接收器对道路信息，即对黑线信息进行采
集，并经过LM339比较器转化为稳定的电平信号送至Mega16单片机，然后在Mega16单片机内对信号进行处理，如中间传感器下为黑线时，由于黑色对光的反射能力最弱，因此传感器返回给单片机的信号为高电平，即1，两侧均为白色，则返回给单片机的信号为低电平，即0，此时，小车前进。其余情况则小车根据传感器的信息进行运行状态的调整，以实现准确循黑线行进。
另外，避障模块则由中间的超声波模块和左右两侧的红外传感器组成，由超声波模块对所测物体斜度有要求，并且红外对斜度无要求但对光线有要求，因此，两者协同工作，超声波通过测距实现障碍的判断，一旦距离小于某个定值，便是小车转向，同时考虑左右两侧红外传感器的信息，以确定障碍物的信息，实现小车的准确避障。其中超声波利用Mega16单片机的中断2对小车控制，同时单片机查询左前右前方红外对管返回的信号，确定小车应该采取的控制状态。
第3章小车的硬件电路设计
在小车的设计中，单片机是其核心部件。它一方面要接收来自传感器送来的路线信息和障碍物信号；另一方面要对两种信号进行处理，控制发光二极管的亮灭，以显示其信息，同时控制电机进行相应动作，并且查询模式选择开关的状态。单片机对信息接收选用查询的方式，要求单片机具备较快的运算速度，以实现对信息的实时接收处理，保证循迹避障的精确、及时。并且也要考虑选择低价实用的机型，并为将来的进一步研制同一系列的产品做准备。根据多方面的比较，本设计选用A VR系列单片机。
3.1单片机的选型
3.1.1单片机的选择
单片机是循迹避障小车的核心部件，一方面它要接收传感器送来的路线信息和障碍物信号；另一方面要对两种信号进行处理，控制发光二极管的亮灭，以显示其信息，同时控制电机进行相应动作。并且查询模式选择开关的状态。在单片机实现的功能中，使用查询方式获取传感器返回的信息，即读取传感器返回信号，需要单片机有较快的处理速度，使小车对信息的获取及处理是实时准确的，实现小车的准确循迹与及时避障。同时在能够满足小车设计的速度及接口数的要求的同类型单片机中，要考虑选择价格低廉的机型，在保证了控制准确性及实时性的基础上，能够不提高成本。
如今比较普遍的单片机有51系列与A VR系列。
8051单片机虽然应用普遍、工具多、易上手、片源广、价格低，但是速度慢、功耗大，适合民用，商用，不适合工业用途。
A VR单片机（ATmega16）的时钟源（晶振、内部RC等）可以不经过分频直接提供给CPU使用，而51的CPU主频等于晶振的12分频，ATmega16外部提供16M的晶掁，即CPU频率可达16M，常规51的时钟源为12M，经12分频后CPU频率仅为1M，所以A VR单片机的运行速度比51单片机的运行速度要快的多，并且A VR单片机可提供内容1M、2M、4M、8M等可变的CUP频率。
A VR既具有简单的、可以自制的ISP下载线和Jtag仿真器，又有DIP直插的封装形式。A VR的C语言编程与C语言教科书上学习的标准C语言语法是几乎一样的，不像51的C语言，一些bit、srf之类的变量定义在教科书中是找不到的。A VR I/O口是真正的双向I/O口，单片机读取外部引脚电平直接通过PINX 读取，不需要像51那样先给I/O口全写1操作后才能读取外部引脚电平，使得单片机读取外部数据更容易。A VR I/O具有强大的电流驱动能力，具有大电流(灌
电流)10～20mA或40mA(单一输出)，可直接驱动SSR或继电器。
为适用于本论文设计的循迹避障小车，应选择一种比8051系列速度快、功耗低、抗干扰性好。Atmel推出的A VR系列单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，速度却比8051单片机快8~12倍。而且A VR系列下属的Mega16系列单片机是低功耗Flash单片机，它的高效寻址方式、大容量Flash、EEPROM、A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器(PWM)等功能特点，较好的实现了强大的功能与超低功耗的结合。而且在功能同样的情况下，管脚较少封装体积小，价格比其他型号便宜，因此具有很好的性价比和应用适应性。
3.1.2 ATmega16单片机简介
本系统中所采用的单片机为Atmel Mega16单片机，Mega16是高性能、低功耗的8位A VR[10]微处理器，16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW），512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活定时器、计数器（T/C），片内、外中断，可编程串行USART，有其实条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式，工作于空闲模式CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止震荡，所有功能除了中断系统和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O模块的工作，以降低ADC转换的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得期间只消耗极少的电流，同时具有快速启动的能力；扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于
A VR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区（Application Flash Memory）。在更新Flash存储区时引导Flash区（Boot Flash Memory）的程序继续运行，实现了RWW操作。通过将8位RISC CPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
VCC：数字电路的电源。
GND：地。
端口A（PA7..PA0）：端口A/D转换器的模拟输入端。端口A为8位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。
端口B（PB7..PB0）：端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电
图3-1Mega16单片机引脚图
阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B处于高阻状态。
端口C（PC7..PC0）：端口C为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5（TDI）、PC3（TMS）与PC2（TCK）的上拉电阻被激活。
端口D（PD7..PD0）：端口D为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D于高阻状态。
RESET：复位输入引脚。持续时间超过最小们现实间的低电平将引起系统复
位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。
XTAL2：反向振荡放大器的输出端。
A VCC：A VCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。
AREF：A/D的模拟基准输入引脚。
3.1.3 ATmega16的I/O端口
ATmega16芯片有PORTA、PORTB、PORTC、PORTD（简称PA、PB、PC、和PD）4组8位，共32路通用I/O接口，分别对应芯片上32个I/O引脚。所以这些I/O接口都是双（有的为3）功能复用。这些I/O口同外围电路有机结合，构成各式各样的单片机嵌入式系统的前向、后向通道接口，人机交互接口和数据通信接口，可实现千变万化的应用。
作为数字I/O使用时，所有A VR I/O端口都具有真正的读-修改-写功能。这意味着用SBI或CBI指令改变某些管脚的方向（或者是端口电平、禁止/使能上拉电阻）时不会无意义地改变其他管脚的方向（或者是端口电平、禁止/使能上拉电阻）。输出缓冲器具有对称的驱动能力，可以输出或吸收大电流，直接驱动LED。所有的端口引脚具有与电压无关的上拉电阻。
每个端口都有三个I/O存储器地址：数据寄存器—PORTx、数据方向寄存器—DDRx和端口输入引脚—PINx。数据寄存器和数据方向寄存器为读、写寄存器，而端口输入引脚为只读寄存器。但是需要特别注意的是，对PINx寄存器某一位写入逻辑“1”将造成数据寄存器响应位的数据发生“0”与“1”的交替变化。当寄存器MCUCR的上拉禁止位PUD置位时所有端口引脚的上拉电阻都被禁止。
每个端口引脚都具有三个寄存器位：DDxn、PORTxn和PINxn。DDxn位于DDRx寄存器，PORTxn位于PORTx寄存器，PINxn位于PINx寄存器。
引脚配置为输入时，若PORTxn为“1”，上拉电阻将使能。如果需要关闭这个上拉电阻，可以将PORTxn清零，或者将这个引脚配置为输出。复位时各引脚为高阻态，即使此时并没有时钟在运行。
当引脚配置为输出时，若PORTxn为“1”，引脚输出高电平（“1”），否则输出低电平（“0”）。
在（高阻态）三态（｛DDxn，PORTxn｝=0b00）输出高电平（｛DDxn，PORTxn｝=0b11）两种状态之间进行切换时，上拉电阻使能（｛DDxn，PORTxn｝=0b01）或输出低电平（｛DDxn，PORTxn｝=0b10）这两种模式必然会有一个发生。通常，上拉电阻使能是完全可以接受的，因为高阻环境不在意是强高电平信号输出还是上拉输出。如果使用情况不是这样子，可以通过置位SFIOR寄存器的PUD来禁
止所有端口的上拉电阻。
不论如何配置DDxn，都可以通过读取PINxn寄存器来获得引脚电平。PINxn 寄存器的各个位与其前面的锁存器组成一个同步器，这样就可以避免在内部时钟状态发生改变的短时间范围内由于引脚电平变化而造成的信号不稳定，其缺点是引入了延迟。
3.2 小车的硬件电路设计
3.2.1微处理器模块电路
微处理器用Atmel Mega16单片机构成的最小系统[11]组成，其包括晶振、一个复位电路和一个小车运行模式选择按键。其中晶振大小为16MHz，复位开关为微动开关，模式选择开关则为带锁开关，可实现模式选择的锁定，以便主程序查询。电路图如图3-2所示。
图3-2 Mega16最小系统
3.2.2电源模块电路
电源可以采用4节1.5V电池直接供电，但是6V的电压不能同时给单片机与电机供电，并且由于小车电机功耗大，这种方案中电源容易受电路的影响，因此在此系统中采用LM2940来供电。
LM2940是输出电压固定的低压差三端稳压器；输出电压5V，输出电流1A；输出电流1A时，最小输入输出电压差小于0.8V；最大输入电压26V；工作温度-40～+125℃；内含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插
入保护电路。
该模块采用LM2940作为稳压芯片，其输入用6节干电池供电，输出为+5V，为整个系统提供稳定的+5V电源，该设计可以提高系统的稳定性以及降低系统对工作环境的要求。电路中加入带锁按键可以在停止工作时切断电源，以节省电源，并且在输入输出端分别加入了LED指示灯，指示电源的工作状态。其电路图如图3-3所示。
图3-3电源模块
3.2.3循迹模块电路
脉冲调制的反射式红外发射接收器返回的信号较弱，且直接输入给单片机的话容易产生误判，而对信息处理出现错误的分析，以致出现循迹的错误，因此，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整[12]，满足单片机输入信号的要求。本系统采用的LM339比较器实现滤波及电平调整。常见的运算放大器中，LM339价格低廉、使用简单等优点比较突出，因此本设计中的信号处理、电平调整用LM339作为电路的比较器。
图3-4 循迹模块电路图
LM339是四电压比较器集成电路。其工作电源电压范围宽，单电源、双电源
智能循迹小车毕业论文 一、前言 随着科技的发展，智能机器人已经成为人们关注的热门话题。智能机器人的出现和应用，不仅可以提高生产效率，减少劳动强度，并且可以创造出很多新的应用领域。其中，智能循迹小车作为一种基于仿生学和机器人学的新型机器人，已经逐渐应用到许多领域，如环境监测、病毒检测等。本文着重介绍智能循迹小车的设计和实现，以期为相关研究提供参考。 二、智能循迹小车的需求分析 智能循迹小车主要用于环境监测和物品巡检。为了保证循迹小车的运转效果，需要进行以下需求分析： 1.循迹精度高：循迹小车的自主导航是基于视觉和控制系统完成的，因此需要保证循迹精度高，以便更准确地定位目标位置。 2.交通状况适应性强：循迹小车需适用于不同的路况和环境，如转向直接性、弯道安全性、山地路段行驶性等。 3.控制系统稳定性高：为了确保循迹小车的运转稳定，控制系统需稳定、耐用。 4.多功能性：循迹小车需具备多种传感器和设备，以实现环境监测和物品巡检等多项功能。 三、智能循迹小车的设计方案 1.硬件设计
智能循迹小车由四个电动轮驱动，需要具备以下硬件配置： 1) 微型处理器：采用单片机实现控制、通信等功能。 2) 直流电机：用于驱动小车前进和后退。 3) 舵机：控制小车方向。 4) 金属质量传感器：检测循迹目标的位置，并对小车进行控制。 5) 视觉传感器：采集路面图像，并进行图像处理。 6) 电源模块：提供小车稳定的电力来源。 2.软件设计 1) 系统设计：采用嵌入式系统，将设备的物理特性和功能与程序环境相结合，实现对小车的控制和行为规划。 2) 控制算法设计：采用视觉处理和运动控制算法实现对小车的控制，并对其交通状况和循迹精度进行优化。 3) 通信协议设计：采用串口通信协议实现与上位机的数据传输。 四、智能循迹小车的实现演示 智能循迹小车的实现演示中，需要注意以下几点： 1. 使用电源模块为小车提供稳定的电力来源。 2. 通过视觉传感器采集并处理路面的图像信息。 3. 通过金属质量传感器检测循迹目标的位置。 4. 通过舵机控制小车方向。 5. 与上位机通过串口通信协议进行数据传输。 五、总结
智能循迹小车毕业论文 本篇论文主要研究了基于Arduino控制器的智能循迹小车设计与实现。智能循迹小车是一种常见的机器人应用，其主要应用于物流和仓库管理、生产工艺控制等领域。本文利用Arduino Uno作为核心控制器，通过电机控制模块和红外避障模块等外部组件，实现了小车的轨迹匹配和避障功能。同时，通过DHT11湿度传感器和MQ-2烟雾传感器，实现了小车的环境检测功能。论文最后进行了实际测试，验证了智能循迹小车的正确性和实用性。 关键词：智能小车；Arduino；循迹；避障；环境检测 1.引言 随着科技的不断进步，人工智能、机器人等技术的发展越来越快速。智能小车作为机器人领域的典型应用，主要应用于物流和仓库管理、生产工艺控制等领域。因此，设计和制作一种高效、准确的智能小车成为当今热门的研究方向。 2.设计方案 2.1硬件设计 （1）Arduino Uno Arduino Uno是一个基于ATmega328P微控制器的开源电子原型平台，其支持无需编程或者其他硬件电路就可以快速轻松地开发嵌入式系统。 （2）红外避障模块
红外避障模块是一种基于红外线探测距离的传感器模块，通过测量物体与小车之间的距离，判断小车前方是否有障碍物。 （3）电机控制模块 电机控制模块是小车的驱动部分，其主要作用是控制小车的行进方向和速度。 （4）DHT11湿度传感器 DHT11湿度传感器是一种能够测量环境温度和湿度的传感器，通过该传感器可以实现小车的环境检测功能。 （5）MQ-2烟雾传感器 MQ-2烟雾传感器是一种能够检测空气中是否含有有害的烟雾气体的传感器，可以实现小车的环境检测功能。 2.2软件设计 设计程序采用C++编写，主程序根据小车周围环境的变化情况，不断地调用各部分模块，实现小车的循迹、避障、环境检测等功能。 3.实现方法和结果 3.1循迹实现 在小车轮下安装两个红外传感器，实现对黑线的检测和识别。根据黑线的信号变化情况，调整小车行进的方向和速度。 3.2避障实现 在小车前端安装红外避障模块，通过判断距离来实现小车遇到障碍物时自动停车，避免发生碰撞。 3.3环境检测实现
自动避障循迹小车毕业论文 自动避障循迹小车毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1智能小车的研究与意义 (1) 1.2智能小车的现状 (3) 1.2.1国外移动机器人研究 (3) 1.2.2国移动机器人的状况 (4) 1.2.3小车避障现状综诉 (4) 1.2.4智能小车的现状 (4) 1.3论文研究容与主要结构 (5) 1.3.1基于单片机控制的智能循迹避障小车 (5) 1.3.2文章主要结构 (5) 2 方案选型设计 (6) 2.1车体设计 (6) 2.2电机驱动设计 (6) 2.2.1电机选择 (6) 2.2.2驱动选择 (7) 2.2.3H桥式电路工作原理 (9) 2.2.4PWM调速技术 (9) 2.3循迹模块 (9) 2.3.1光电传感器的工作原理 (9) 2.3.2光电传感器的分类和工作方式 (9) 2.3.3光电传感器的选择 (10) 2.4避障模块 (11) 2.4.1超声波测距的原理 (11) 2.4.2超声波传感器的分类 (12) 2.4.3超声波测距特点 (12) 2.4.4超声波模块选择 (13)
2.5显示模块 (14) 2.5.1数码管的结构及工作原理 (14) 2.5.2数码管的选择 (15) 2.6控制系统模块 (15) 2.6.1单片机的发展 (15) 2.6.2AT89C52单片机的简单介绍 (17) 2.7电源模块 (17) 3 硬件设计 (18) 3.1总体设计 (18) 3.1.1小车总体概述 (18) 3.1.2小车总体设计框图 (19) 3.2驱动电路设计 (19) 3.3信号检测模块电路设计 (21) 3.3.1循迹模块信号检测电路 (21) 3.3.2壁障模块和显示信号检测电路 (22) 3.4显示模块电路设计 (24) 3.5主控电路设计 (27) 3.5.1单片机最小系统设计 (27) 3.5.2主控电路图 (30) 4 软件设计 (31) 4.1主程序设计 (31) 4.1.1主程序框图 (31) 4.1.2主程序流程图 (32) 4.2循迹模块程序设计 (33) 4.3显示模块程序设计 (33) 4.4避障模块程序设计 (34) 5 制作安装与调试 (35) 5.1小车的安装 (35) 5.2小车的调试 (35) 5.3智能小车的功能 (36)
智能循迹小车毕业论文 智能循迹小车毕业论文 引言： 智能循迹小车是一种基于人工智能技术的智能机器人，它能够通过感知环境中的路径信息，自主地沿着预定的轨迹行驶。本文将探讨智能循迹小车的原理、应用以及未来的发展前景。 一、智能循迹小车的原理 智能循迹小车的核心原理是通过传感器感知环境中的路径信息，并通过算法进行实时处理和决策。传感器通常包括红外线传感器、摄像头等，它们能够感知地面上的路径线或标志物。通过收集和处理传感器数据，智能循迹小车能够判断自身位置和方向，并做出相应的行驶决策。 二、智能循迹小车的应用 智能循迹小车在现实生活中有着广泛的应用。首先，它可以用于物流行业，实现自动化的仓储和运输。智能循迹小车能够准确地遵循预定的路径，将货物从仓库中送到指定地点，提高了物流效率。其次，智能循迹小车可以应用于智能家居领域。它可以根据用户设定的路径，自动清扫地面或搬运物品，为人们的生活提供便利。此外，智能循迹小车还可以应用于农业领域，用于自动化的播种、施肥和除草等操作，提高农作物的生产效率。 三、智能循迹小车的挑战 虽然智能循迹小车在应用领域有着广泛的前景，但是它也面临着一些挑战。首先，路径感知的准确性是关键。由于环境的复杂性和不确定性，智能循迹小车需要具备高精度的传感器和算法，以确保准确地感知路径信息。其次，智能循
迹小车的自主决策能力也是一个挑战。在复杂的环境中，智能循迹小车需要能 够根据实时的路径信息做出灵活的决策，以应对各种情况。最后，智能循迹小 车的安全性也是一个重要问题。在行驶过程中，它需要能够识别和避免障碍物，确保行驶的安全性。 四、智能循迹小车的未来发展 随着人工智能技术的不断发展，智能循迹小车有着广阔的未来发展前景。首先，智能循迹小车可以与其他智能设备进行联动，实现更加智能化的操作。例如， 智能循迹小车可以通过与智能家居设备的连接，实现更加智能化的家庭服务。 其次，智能循迹小车可以进一步提高自身的感知和决策能力，实现更加高效和 安全的行驶。例如，通过引入深度学习算法，智能循迹小车可以学习和优化自 身的行驶策略。最后，智能循迹小车还可以应用于更多的领域，如医疗、教育等，为人们的生活带来更多的便利和创新。 结论： 智能循迹小车作为一种基于人工智能技术的智能机器人，具有广泛的应用前景 和发展潜力。通过不断的技术创新和应用拓展，智能循迹小车将为人们的生活 带来更多的便利和创新。然而，智能循迹小车的发展还面临着一些挑战，需要 进一步的研究和探索。相信在不久的将来，智能循迹小车将成为人们生活中不 可或缺的一部分。
智能小车毕业论文 智能小车毕业论文 引言： 随着科技的不断进步，智能小车作为一种新兴的交通工具，逐渐进入了人们的 视野。智能小车以其自主导航、智能感知等特点，为人们的出行提供了更加便 捷和安全的选择。本篇论文将探讨智能小车的发展现状、技术原理以及未来的 发展前景。 一、智能小车的发展现状 智能小车的发展可以追溯到上世纪，但直到最近几年才迎来了爆发式的增长。 目前，世界各地的科技公司都在积极研发智能小车，如特斯拉、谷歌等。这些 智能小车利用激光雷达、摄像头等传感器，通过感知周围环境，实现自主导航 和避障。同时，智能小车还可以通过云端数据分析，实现智能交通管理和路况 预测等功能。 二、智能小车的技术原理 智能小车的核心技术包括自主导航、智能感知和智能决策。自主导航是指智能 小车能够根据预设的目标和地图信息，自主规划路径并实现准确的导航。智能 感知是指智能小车通过传感器对周围环境进行感知和识别，包括道路、障碍物、行人等。智能决策是指智能小车根据感知到的信息，通过算法和模型进行决策，如避障、超车等。 三、智能小车的应用领域 智能小车的应用领域广泛，包括城市交通、物流配送、农业等。在城市交通领域，智能小车可以实现自动驾驶，减少交通事故和拥堵问题。在物流配送领域，
智能小车可以实现自动化的货物运输，提高效率和准确性。在农业领域，智能 小车可以用于农田的巡视和作物的采摘，提高农业生产的效益。 四、智能小车的挑战和未来发展 虽然智能小车在技术上取得了一定的突破，但仍然面临着一些挑战。首先是安 全性问题，智能小车在自主导航和避障等方面仍有待提高，需要进一步优化算 法和传感器技术。其次是法律和道德问题，智能小车的出现引发了一系列的法 律和道德争议，如自动驾驶时的责任问题等。未来，智能小车的发展需要政府、企业和学术界的共同努力，加强技术研发和法律法规的制定。 结论： 智能小车作为一种新兴的交通工具，具有巨大的发展潜力。通过自主导航、智 能感知和智能决策等技术，智能小车可以为人们的出行提供更加便捷和安全的 选择。虽然面临着一些挑战，但随着技术的不断进步和社会的不断发展，智能 小车必将成为未来交通系统的重要组成部分，并为人们的生活带来更多便利。
智能避障小车毕业论文 智能避障小车毕业论文 引言： 随着科技的不断进步，智能机器人在各个领域的应用越来越广泛。智能避障小 车作为机器人领域的重要研究方向之一，具有广阔的发展前景。本篇论文将围 绕智能避障小车展开讨论，并探讨其在未来的应用前景。 1. 智能避障小车的背景和意义 智能避障小车是一种能够通过传感器感知周围环境并避免障碍物的机器人。它 的研究和应用对于提高自动化程度、减少人力资源浪费具有重要意义。智能避 障小车可以应用于工业生产线、仓储物流、军事侦察等领域，为人们的生产和 生活带来巨大的便利。 2. 智能避障小车的技术原理 智能避障小车主要依靠传感器和控制系统实现。传感器可以通过激光、红外线、超声波等方式感知周围环境，将感知到的数据传输给控制系统。控制系统根据 传感器的数据分析判断，控制小车的运动方向和速度，以避开障碍物。其中， 路径规划、障碍物检测和避障算法是智能避障小车的核心技术。 3. 智能避障小车的关键技术挑战 智能避障小车的研究面临着一些技术挑战。首先，传感器的准确性和稳定性对 于小车的运行至关重要，需要解决传感器误差和干扰问题。其次，路径规划算 法需要考虑到环境的复杂性和实时性，以确保小车能够快速、准确地避开障碍物。此外，障碍物检测算法的高效性和鲁棒性也是需要解决的难题。 4. 智能避障小车的应用前景
智能避障小车在工业生产、物流仓储、军事侦察等领域具有广泛的应用前景。在工业生产中，智能避障小车可以替代人工搬运，提高生产效率和安全性。在物流仓储领域，智能避障小车可以实现自动化仓储和物流运输，减少人力资源浪费。在军事侦察中，智能避障小车可以代替士兵进行侦察任务，提高作战效果和保障士兵的安全。 结论： 智能避障小车作为机器人领域的重要研究方向，具有广阔的发展前景。通过不断改进传感器技术、控制系统和算法，智能避障小车将在各个领域发挥重要作用，为人们的生产和生活带来更多的便利。未来，我们可以期待智能避障小车的更加智能化、高效化和多功能化的发展。
避障小车毕业论文 避障小车的研究与设计 摘要 避障小车是一种可以自主避开障碍物的智能小车，其具有重要的应用价值。本文从机器人控制原理、图像处理技术以及硬件设计等方面出发，对避障小车的设计及其实现方法进行了详细论述。在硬件设计方面，本文采用了单片机控制器进行控制，采用了基于超声波和红外线的避障传感器，以及直流电机进行驱动。在软件系统设计方面，本文采用了C语言进行编写，针对避障小车实现了避障、控制、传感器数据处理等功能。通过实验验证，本文的避障小车能够比较准确地避开障碍物，具有一定的实用价值。 关键词：机器人控制原理、图像处理、硬件设计、软件设计、避障小车 Abstract The obstacle-avoiding robot car is an intelligent car that can autonomously avoid obstacles, with significant application value. This paper elaborates on the design and implementation methods of the obstacle-avoiding small car from the aspects of robot control principle, image processing technology, and hardware design. In
terms of hardware design, this paper uses a single-chip microcontroller for control, obstacle-avoiding sensors based on ultrasonic and infrared, and DC motors for driving. In the software system design aspect, this paper uses C language for writing, and realizes the functions of obstacle avoidance, control, and sensor data processing for the obstacle-avoiding small car. Through experiments, the obstacle-avoiding small car in this paper can accurately avoid obstacles and has practical value. Keywords: robot control principle, image processing, hardware design, software design, obstacle-avoiding car 引言 随着人工智能的发展，智能小车在日常生活和工业环境中得到了广泛的应用。其中，避障小车是一种可以自主避开障碍物的智能小车，其具有重要的应用价值。 本文的研究目的是基于机器人控制原理、图像处理技术以及硬件设计等方面，设计一款高效的避障小车，能够实现自动避障，提高其在日常生活和工业环境中的应用价值。 1. 系统结构设计 避障小车的基本结构由控制系统、传感器系统以及驱动系统组成。 1.1 控制系统
a r d u i n o循迹小车毕业 论文 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
摘要 (2) 2 3 Arduino智能小车设计方案简介 (3) 3 4 5 5 5 5 5
6 6 6 7 8 8 8 9 0 2 3 3 4
5 1 22 Arduino循迹小车设计与实现 摘要：循迹小车是Arduino单片机的一种典型应用。本智能小车是由ardiuno单片机和外部电路组成，包括检测模块，控制模块，电源模块。 循迹车设计采用Arduino单片机作为小车的控制核心，采用灰度传感器 作为小车的检测模块来识别绿色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信 号转换为能被ardiuno单片机识别的数字信号；采用驱动芯片L298N构 成双H桥控制直流电机。其中软件系统采用C程序。 关键词：Arduino单片机，自动循迹，驱动电路。 引言 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的民展已经遍及机械、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，制造能替代人工作的机器一直是人类的目标。单片机是一种可通过编程控制的微处理器，虽其自身不能单独用在某项工程或产品上，但当其与外围数字器件和模
拟器件结合时便可发挥强大的功能，现在单片机已广泛应用于众多领域。例如：工业自动化，智能仪器仪表，消费类电子产品，通信方面，武器装备等。 作为与自动化技术和电子密切相关的理工科学生，掌握单片机是最基础的要求。为进一步丰富和巩固单片机知识，也为能更好的联系实际应用，本次毕业设计选择了基于单片机Arduino循迹车，并做出实物。鉴于电子技术、计算机技术以及各种更先进的仿真软件的出现，使用高级语言如C代替汇编语言进行编程和控制已成为现实，单片机C语言编程相对于MC51汇编语言编程有如下优点： 对单片机的指令系统不需要有很深的理解就可以编程操作单片机。寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节完全由编辑器自动处理。程序有规范的结构，可分为不同的函数，可使程序结构化。库中包括许多标准子程序，具有较强的处理能力，使用方便。具有方便的模块化编程技术，使已编好的程序便于移植，可极大缩短开发时间，增加程序的可读性和可维护性。 事实上，当今许多硬件的开发都已开始用C语言编程，如各种单片机、DSP、ARM等，用C语言进行工业控制也已成为一种趋势，为了更好的适应当今社会形势，为了更好的面对挑战、把握机遇，此次毕业设计决定尝试用C 语言编程完成。也希望能在进一步熟悉单片机控制的同时，对数字电子技术、模拟电子技术、计算控制技术以及常用外围芯片有更深层次的了解，提高自己的综合能力。 1 Arduino智能小车设计方案与参数 根据设计要求，Arduino智能小车要沿着山道环山跑一圈。Arduino智能小车主要由四部分组成：分别为大脑-微控制器Arduino、眼睛-灰度传感器、躯体-电机驱动模块和心脏-电源模块。
智能避障小车设计毕业论文 智能避障小车设计毕业论文 目录 1引言 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2论文的研究任务与容 (2) 2方案设计与论证 (3) 2.1主控系统 (3) 2.2直流调速系统 (4) 2.3检测系统 (5) 2.4电机驱动系统 (6) 2.5 机械系统 (8) 2.6电源模块 (9) 3硬件设计 (10) 3.1总体设计 (10) 3.1.189C52单片机硬件结构 (11) 3.1.2单片机最小系统设计 (15) 3.2避障模块 (17) 3.3驱动电路 (19) 3.4总控制系统 (23) 4软件设计 (24) 4.1程序设计 (24) 4.1.1电机驱动程序 (24) 4.1.2避障程序 (25) 4.1.3电机调速程序 (28) 5总结与展望 (32) 致谢 (33) 参考文献 (34) 外文资料 (35)
附录1程序清单 (40) 附录2电路图 (53) 1引言 1.1课题背景 机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。 机器人经历了三个发展阶段：第一代机器人也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令。第二代机器人，也被称作带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉。第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能。 中国机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。我国在某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、
智能小车毕业论文 智能小车是一种由人工智能技术驱动的自主导航的小型车辆。它通过感知环境、分析数据、做出决策，并执行相应的动作。智能小车不仅在科技领域有着广泛的应用，还在日常生活中发挥着重要的作用。本文将介绍智能小车的工作原理、主要应用领域以及未来发展方向。 首先，智能小车的工作原理主要包括感知、处理和行动三个步骤。感知阶段通过使用各种传感器（如红外线传感器、超声波传感器和摄像头等）来获取环境信息。处理阶段通过使用人工智能算法对感知到的数据进行分析和处理。最后，在行动阶段智能小车根据处理结果做出相应的决策并执行相应的动作。 智能小车在多个领域有着广泛的应用。首先，在仓储和物流行业中，智能小车可以代替人工进行库存管理和物品搬运，提高工作效率。其次，在智能城市建设中，智能小车可以用于无人配送、环境监测和智能停车等方面，提高城市运行效率和生活质量。此外，智能小车还在医疗行业中用于自动运输药品和器械，以及在军事领域中用于无人侦察和搜救。 未来，智能小车有着许多发展方向。首先，它可以进一步提升感知能力，使其能够更准确地获取环境信息。其次，智能小车可以与其他智能设备进行联动，形成智能交通系统，实现交通的自动化和智能化。此外，智能小车还可以结合机器学习算法进行自主学习，提高其决策能力和适应性。 总之，智能小车是一种由人工智能技术驱动的自主导航的小型
车辆。它通过感知环境、分析数据、做出决策，并执行相应的动作。智能小车在仓储物流、智能城市建设、医疗行业和军事领域等多个领域有广泛应用。未来，智能小车有着提升感知能力、与其他智能设备联动以及进行自主学习等发展方向。智能小车的技术将继续推动科技进步，对社会产生积极影响。
智能小车毕业论文完整 版 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
学士学位论文 系别：计算机科学与技术 学科专业：计算机科学与技术 姓名： @@@@ @@@ 2011年 06月
智能小车引导控制系统 的设计与实现 系别：计算机科学与技术 学科专业：计算机科学与技术 指导老师： @@@ 姓名： @@@ @@@ 2011年 06月
智能小车引导控制系统的设计与实现 摘要：面对诸多恶劣的工作环境(如灭火、救援等)，为了有效的避免人员伤亡，就需要采用智能小车去现场来完成相应的任务。因此研究和开发智能小车引导控制系统具有十分重要的意义。本系统采用STC89C51单片机作为核心控制芯片，设计制作了一款通过红外光电传感器检测路径信息、红外火焰传感器检测火源的智能寻迹灭火小车。本系统由单片机控制模块、寻迹传感器模块、驱动电机模块、火源传感器模块、风扇模块、电源模块等组成。实际应用表明，该小车可以在专门设计的场地上实现自主发现火源，自主识别路线，自主行进接近火源并灭火，最终完成灭火的任务。 关键词：单片机小车引导控制传感器
Smart cars guide control system design and implementation Abstract: Confronted with so many bad working environment (such as fire fighting, rescue etc), in order to effectively avoid casualties, need to use intelligent go by car scene to complete relevant tasks. Therefore, the research and development of intelligent car guide control system has the extremely vital significance. This system uses STC89C51 as the core control chip, design and make a new electric sensor detection by infrared sensor information, infrared flame path of intelligent tracing test fire extinguishing car. The system is composed of single-chip microcomputer control module, tracing sensor module, drive motor module, ignition sensor module, fan module, power supply module. The practical application indicates that the car can be in a specially designed field on fire, to realize the independent found autonomous recognition route, independent sources and marching close to the fire extinguishing, finally complete task. Keywords: Microcontroller Car Control system Sensors
智能送餐小车毕业论文 题目：智能送餐小车技术研究与应用 摘要： 随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，人们对于生活质量的要求也越来越高。为了满足人们对便捷、高效的生活方式的需求，智能送餐小车的研发应运而生。本论文对智能送餐小车的技术研究与应用进行了探讨。首先介绍了智能送餐小车的背景和意义，然后分析了目前市场上主要的智能送餐小车技术，并对比了它们的优缺点。接着，详细分析了智能送餐小车的核心技术，包括路径规划、障碍物检测与避障、定位与导航等。最后，本文基于以上技术，设计并实现了一个智能送餐小车原型。实验表明，该智能送餐小车能够准确并高效地完成送餐任务，具备较高的实用价值和推广应用前景。 关键词：智能送餐小车；路径规划；障碍物检测与避障；定位与导航；原型设计 1. 引言 随着外卖行业的迅速发展，传统的人工送餐方式已经难以满足人们的需求。为了提升送餐效率和质量，智能送餐小车逐渐成为了研究热点。智能送餐小车通过自动导航、自主避障等技术，能够准确、高效地完成送餐任务。本论
文旨在研究智能送餐小车的技术，并设计并实现一个智能送餐小车原型，以提供一种新的、便捷的送餐方式。 2. 目前智能送餐小车的技术研究与应用 目前市场上存在多种智能送餐小车技术，例如基于视觉的导航技术、基于激光雷达的障碍物检测技术、基于SLAM的定位技术等。本论文将重点分析比较这些技术的优缺点，以确定最适合智能送餐小车的技术。 3. 智能送餐小车核心技术 智能送餐小车的核心技术主要包括路径规划、障碍物检测与避障、定位与导航等。路径规划是智能送餐小车能够快速到达目标地点的关键。障碍物检测与避障技术能够使小车在遇到障碍物时能够及时避让。定位与导航技术则是保证小车能够准确找到目标地点并进行送餐。 4. 智能送餐小车原型设计与实现 基于以上技术，本论文设计并实现了一个智能送餐小车原型。该小车采用激光雷达进行障碍物检测与避障，同时结合SLAM技术进行定位与导航。实验结果表明，该智能送餐小车能够准确、高效地完成送餐任务，并具有较高的实用价值和推广应用前景。 5. 结论 智能送餐小车作为一种新的、便捷的送餐方式，具有较高的发展潜力。本论文对智能送餐小车的技术研究与应用进行了全面的探讨，设计并实现了一个智能送餐小车原型。实验结果表明，该小车能够准确、高效地完成送餐任
智能汽车论文17篇 智能汽车论文:人工智能汽车制造论文 1人工智能在汽车制造业中的应用 概述制造业是国家的经济命脉，而汽车制造又是战略性支柱产业，它包括了整车、各种零配件厂等生产商，也包括了各地经销企业和销售企业。近年来，我国汽车行业面临着前所未有的挑战，原材料、生产、物流成本上涨、利润下降，以及国际经济形势的影响。因此，汽车企业可以运用具有智能分析功能的商务智能系统，通过分析历史数据快捷、准时地输出各类报告，猜测将来的客户需求和销售趋势，在宏观上为企业管理人员供应决策依据。计算机人工智能技术进展到了今日，已经开头使用浩大的学问库来有效地取代人类器官或机构的记忆方法，近些年来许多的专家决策系统在考虑肯定规章的基础上对人类的诊断和阅历上的分析都能够做出很好的推断，甚至处于主导地位。这个系统可以很好地利用学问库，并从中挖掘出我们想要的问题答案、胜利地查找到其中的关联性，并提取相应的模式等。而实际上，这样的专家系统已经在许多领域都有了特别不错的应用，关心许多企业在很短的时间内就做出相应的生产方案、调度方案、运输方案等，特别有效率，而且可以大大地增加收益，并很好地掌握企业的人力成本。我国工业机器人是从20世纪80年月开头起步。经过二十年余年的努力已经形成了一些具有竞争力的工业机器人讨论机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额
已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0.56%，其中完全国产工业机器人行业内规模比较大的前三家工业机器人企业，行业集中度占30%左右。其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上。多年来我国汽车零部件生产始终是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位、劳动强度大、作业环境恶劣、焊接质量不易保证，而且生产的柔性也很差，无法适应现代汽车生产的需要。 1.1搬运机器人在汽车制造业中应用 汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、外形简单、重量重的特点。为提高其加工精度及生产效率，各重型汽车生产厂家纷纷采纳数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时，要求工件在工作台上具有特别高的定位精度，且需要保证每次上料的全都性。由于人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好掌握等缺点现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高、牢靠性高、生产柔性化、自动化程度高等、突出的优势，与人工相比，能够大幅度提高生产效率和产品质量，与专机相比具有可实现生产的柔性化、投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节，虽然已经在国内重型汽车厂内取得胜利的应用，但依旧尚未普及。在国家经济建设飞速进展的进程中，重型载重汽车的生产力量及生产力水平亟待有一个质的飞跃，而工业机器人即是提升生产力水平的强力
摘要 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作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或更高的目标。 本文设计是基于AT89s52微处理器的机器人车体系统和XL02—232AP1微功率无线透明传输模块的无线通信系统，以此实现小车的前进、后退、停止、及直角特别是圆弧形拐弯,本设计主要体现多功能小车的智能模式,设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿机器人、家用自动清洁机器人,特别是智能足球机器人的设计与普及有一定的参考意义.同时小车可以作为玩具的发展方向,为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。 关键词：单片机，智能小车，AT89s52，XL02-232AP1
ABSTRACT As a new product of modern society，intelligence is the trend in future development.It can work in some specific environment according to the mode which sets in advance。Dispensing with behavior adjustment management,but it can achieve the expected，even higher goal. This design is based on the robot body AT89s52 microprocessor system and XL02-232AP1 transparent micro—power wireless transmission module of the wireless communication system，to achieve the car forward, backward，stop， especially the arc-shaped bend at right angles The design mainly reflected a smart-car model，The theoretical scheme,analysis method，uniqueness and innovation etc.that pointed in this paper,I think they are will be certain reference value in design an popularity of automatic or semi—automatic robot such as automatic transportation robot，prospecting robot，cleaning household robot，especially intelligent socce r robot。This car can be used as a model of development of toy，to make up the deficiency of technical content in the Chinese toy market，to realize economic profit and to form commercial value. KEY WORDS:MCU,smart-car robot, AT89s52，XL02-232AP1
目录 摘要 (2) 第一章前言 (3) 第二章方案设计与论证 (4) 2.1 直流调速系统 (4) 2.2 检测系统 (5) 2.2.1．行车起始、终点及光线检测： (5) 2.2.2．行车距离检测 (9) 2.3显示电路 (10) 2.4 系统原理图 (10) 第三章硬件设计 (10) 3.1 80C51单片机硬件结构 (11) 3.2 最小应用系统设计 (11) 3.2.1 时钟电路 (12) 3.2.2 复位电路 (13) 3.3 前向通道设计 (13) 3.3.1前向通道的含义 (14) 3.3.2前向通道的设计 (14) 3.4 后向通道设计 (16) 3.4.1脉宽调制原理： (17) 3.4.2逻辑延时环节： (17) 3.4.3电源的设计 (18)
3.5 显示电路设计 (18) 第四章软件设计 (20) 4.1 主程序设计 (20) 4.2 显示子程序设计 (21) 4.3 避障子程序设计 (22) 第五章测试数据、测试结果分析及结论 (24) 5.1 测试方法与仪器： (24) 5.1.1测试仪器 (24) 5.1.2 测试方法 (24) 致谢 (25) 参考文献 (26) 附录A 程序清单 (27) 附录B 硬件原理图 (34)
摘要 80C51单片机是一款八位单片机，它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80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，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80C51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，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。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80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车
1 绪论 1．1 设计背景和意义 智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中的运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体[1]。目前，智能小车在军事、民用及科学研究等领域都已得到了广泛的应用。 随着人们物质生活水平的提高，汽车已经越来越普及，但交通事故也随之增加，危及了人们的财产及生命安全。与此同时，随着科学技术的发展，探险、排爆等危险场合工作的机器人，以及自动化生产中运输小车的应用也日益广泛，汽车已经不再只是拥有四个轮子的交通工具，人们更加希望汽车作为日常生活以及工作范围的一种延伸。 因此，研制智能自动驾驶车已成为急需和必要，它对解决道路交通安全提供了一种新的途径[2]。本设计的智能电动小车能够实时显示速度、里程，具有自动寻迹、避障功能，具有较强的实际意义。 1．2 国内外研究现状 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，智能车的发展也更加细致与多元。 早期的智能车研究侧重于应用，从单纯的作业考虑把智能车作为某个特定条件下作业的专用工具，即程序控制车，它完全按照事先装入到存储器中的程序安排的步骤进行工作，能有效地从事安装、搬运等工作。这一代智能车的最大缺点是它只能刻板地完成程序规定的动作，不能适应环境变化。 随着电子技术和人工智能学科的发展，配备有传感器的第二代自适应智能车应运而生。这种智能车通过传感器获取作业环境、操作对象的简单信息。由于它能随着环境的变化而改变自己的行为，故称为自适应智能车。第二代智能车虽然具有一些初级的智能，但还没有达到完全“自治”的程度。 当前，人们正在研制能在广泛范围内对物体进行搜索、识别和测距等功能的智能车机构。它们能对感知到的信息进行处理，以控制自己的行为，具有作用于环境的行为能力。一个理想化的、完善的智能车系统通常由3个部分组成：移动机构、
目录 摘要.................................................................................................................................I 关键词.............................................................................................................................I Abstract ...........................................................................................................................I Key words ..................................................................................................................... II 1 前言.. (1) 1.1 研究背景 (1) 1.2 研究意义 (1) 1.2 智能小车的现状 (3) 1.3 本次设计任务与要求 (3) 2 方案设计与论证 (4) 2.1 主控系统 (4) 2.2 电源模块 (5) 2.3 电机驱动模块 (5) 2.4 电机选择 (5) 2.5 避障模块 (6) 2.6 循迹模块 (6) 2.7 寻光模块 (7) 2.8 声光报警系统 (7) 3 硬件设计 (8) 3.1 总体设计 (8) 3.2 电源模块 (8) 3.3 单片机最小系统 (9) 3.3.1 单片机电源 (9) 3.3.2 复位电路 (10)