救援小车设计.doc

1、摘 要自动循迹避障小车在工业和生产上都有广泛运用，为了培养大学生对循迹避障的运用，循迹避障机器人最近几年一直是各类全国大学生机电类比赛的主要题目。而本次题目要求小车能根据外部环境的变化而做出智能的判断并成功执行题目要求的循迹、避障和发现目标的任务。本设计采用单片机控制技术为核心，通过对各类传感器的合理运用以达到设计要求。本系统主要由单片机、红外传感器、光电接近开关、直流电机、稳压芯片组成。系统采用可充电电池作为总电源，并通过稳压芯片进行稳压分别对各部分电路进行供电。其中系统的数据采集部分采用5组红外对管对地面信息进行数据收集，并且再利用两组光电接近开关对障碍物进行数据的收集；然后将收集到的外部

2、数据信息传输到单片机上根据程序进行相应的数据处理，从而使小车系统能准确、快速地采集处理外部环境信息并反馈到小车系统执行部分去。最后根据单片机对外部信息的处理结果对两个直流电机进行控制从而实现小车根据外部环境自动进行循迹、避障、发现目标的操作；并通过单片机对蜂鸣器和LED的控制实现光电报警。整个系统的电路机构简单，可靠性好。并且本救援小车系统具有执行效率高、反应快速和低成本等优点。根据小车调试运行情况来说，本次设计能很好地根据外部环境的变化执行预定任务。关键词：救援小车；L298N；红外对管；STC89C52；直流电机；光电开关Abstract Automatic tracking obstac

3、le avoidance for car industry and production, widely used, in order to develop the use of college students on the tracking of obstacle avoidance, tracking, obstacle avoidance robot in recent years has been the main subject of thevarious types of National College Students of machinery and electronic

4、game. The subject car changes in the external environment and to make intelligent judgments andthe successful implementation of the subject requirements tracking, obstacle avoidance,and found the target task. This design uses a single-chip control technology as the core, through the rational use ofv

5、arious types of sensors to meet the design requirements. The system mainly consists of the microcontroller, infrared sensors, photoelectric proximity switches, DC motors,voltage regulator chip. The system uses a rechargeable battery as the total power supplyvoltage regulator and the regulator chip o

6、n the part of the circuit power supply. The system includes data acquisition part of group of infrared tubes on the ground information data collection, and use of two sets of photoelectric proximity switch on the obstacles to data collection; then collected from the external data transmission to the

7、 MCU according to the procedures the corresponding data processing, so that the car system can accurately and quickly collecting and processing the external environment for information and feedback to the operative part to go to the car system. The last two DC motor control in order to achieve the c

8、ar is automatically carried out according to theexternal environment, tracking, obstacle avoidance, found that the operation of the target;and photoelectric alarm buzzer and LED control by the microcontroller according to the results of single-chip processing of external information. Circuit body of

9、 the whole system is simple and good reliability. And the rescue vehicle system with high efficiency in the implementation, fast response and low cost advantages. For debugging and running under the car, the design changes in theexternal environment perform the intended task. Key words: Rescue car ;

10、 L298N; nfrared Emitting Diode ; STC89C52; DC motor ；Photoelectric switch 目 录引言11 方案的设计与论证21.1 小车车体结构21.2 主控系统21.3 电机模块31.4 电机驱动模块41.5 电源模块51.6 稳压模块61.7 循迹传感器模块61.8 避障模块72 硬件设计82.1 总体设计思路和方案的确定82.2 声光报警电路设计92.3小车驱动部分的电路设计102.4小车传感部分的电路设计122.5主控电路设计133 软件设计143.1 主程序流程框图153.2 电机驱动153.3 循迹模块153.4 避障模块1

11、64 制作安装与调试184.1 PCB的设计制作与安装184.2 小车的调试185 结论19致 谢20参考文献21附 录22引言随着科技的发展，机器人的运用和发展已经遍及机械，冶金，电子，交通，宇航，国防等领域。随着科技的发展，机器人的智能水平也在不断发展着，并且在不断的影响着人们的生活方式。人们探索，发展机器人技术的最终梦想是能制造出替代人们劳动并且从各方面服务人们生活的机器人，并且坚信着未来这个梦想会慢慢实现的。随着科学技术的发展和现实生产的需求，机器人的种类也越来越多，而作为机器人中重要的感觉器传感器的种类也随之越来越多，机器人中的传感器就相当于人的感觉器官，是机器人自动行动和智能完成任

12、务的重要部件。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经相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器的视觉要通过大量的运算才能识别一些简单的目标。就目前而言视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已经能自动聚焦，但从价格，使用方式等各方面而言在机器人运用中CCD并不占优势。因此在只要求粗略感觉的机器人运用中使用普通传感器无论从编程还是价格上更有优势。作为机器人的核心技术是CPU和软件系统的执行效率和智能化程度，经过人们不断的开发和积累并随着科技和嵌入式系统的不断发展优化，现在的机器人已经具有了很大程度的智能，并且能初步具有自主学习能力，在这方面日本

13、做的比较好，已经能生产用于生活实用的智能机器人。同时在开发机器人的同时开发出来的技术有很多也在不断被用于生活生产的各方面。本次设计的机器人要实现自动导引和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，就相当也要给机器人一个视觉功能。循迹避障系统是救援小车的智能系统，使小车能根据传感器收集到的外部环境数据实现自动识别路线，判断并自动避开障碍物，选择正确的进行路线，并根据传感器收集到的信息完成任务。作为循迹小车，可以分为三大组成部分：传感器检测部分，执行部分，CPU。小车要实现自动循迹，自动避障等功能，要能感知引导线和障碍物。实现小车自动寻线，选择正确的路线，并在检测到障碍物时能自动避障。基于上述要求，小车

14、传感器就不要求有清晰的图像，只要求能粗略感知。因此可考虑红外反射式传感器。在小车执行部分，由直流电机来充当，主要控制小车的行进速度和转向。单片机驱动直流电机有两种方案：第一，不占用单片机资源，选择带有PWM功能的单片机；第二，通过程序，模拟PWM输出调剂，占用一定的资源，但单片机型号比较多，利于应用。所以考虑实际情况，本次选择第二种方案。CPU选用国产的stc12C5A60S2就已经能很好完成任务了。现智能小车发展很快，从智能玩具到各行各业到有运用。其基本上功能有循迹，避障，检测，入库等。随着传感器的发展和嵌入式技术的发展，智能小车已经获得越来越多的人工智能，并且智能小车的体积也越来越小，功能

15、趋于集成化，智能化。在人工智能方面做的比较好的是日本方面，并且有很多技术运用到了实际生活生产中了。就智能小车现状来说，虽然说运用的并不是十分多但生产中还是扮演着很重要的角色，并在一些危险工作地方一定程度上代替人的工作，去完成危险繁琐重复的工作。1 方案的设计与论证根据要求，确定如下方案：在现有玩具车的基础上，加装红外光电检测器。通过传感器实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据执行预先编写好的程序以应对外部环境变化以实现对电动车的智能控制完成在相对复杂的环境下的任务。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、

16、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。1.1 小车车体结构方案一：四轮式。利用现成的玩具车，现在市场上有完整的车模购买，能直接拿来就可以用，能减小小车的制造时间和整个小车的制造复杂程度。小车四个轮全部采用独立驱动轮，采用四轮独立驱动虽然在控制方面比较复杂但是在路况比较复杂和要进行各种转向时比较容易做到精确操作和转向快速的特点，四轮使小车具有无可比拟的行进平稳性。方案二：三轮式。三轮式是小车常用的车体结构，后轮用两轮独立驱动，前轮用万向轮构成辅助轮，机构组成简单，可任意旋转，容易控制。小车前进的时候左右驱动轮和万向轮，构成三点结构，小车相对平稳，为防止小车重心偏移，车前的万向轮起到支撑的作用。针对本次要求，从简单，易制做和执行任务速度等的角度出发，选择方案