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1、xx 大学毕业设计说明书基于自动循迹避障的智能小车的硬件设计基于自动循迹避障的智能小车的硬件设计摘摘 要要：本设计的主控芯片是在单片微信计算机的基础之上设计的一款能够实循迹功能遥控功能和避障功能三个功能的智能小车。可以实现智能小车通过在小车前方的四个红外传感器的检测使小车能够沿着在白色地面上面的黑线进行循迹功能和当小车发现前方有障碍物时通过超声波模块进行避障并自动选择没有障碍物的一方进行运动的功能以及可以通过安卓手机与小车蓝牙模块之间形成的虚拟蓝牙线路进行通信，使小车按照手机上位机发出的指令做出相应的动作三个功能。本设计的机械部分是使用前方两个驱动轮后方一个万向轮的结构，使得小车在运动过程中可
2、以灵巧，运动自如。本次的设计已经做出了相应的实物，实物可以按照预定的方案实现。 关键字关键字：智能小车：智能小车, ,单片机单片机, ,超声波模块超声波模块, ,蓝牙模块蓝牙模块, ,循迹模块循迹模块Abstract:This design is an intelligent tracking avoidance remote control Vehicle, which is based on single chip microcomputer.the design leads to the achievement of three functions. The first function
3、 is that the Vehicle can track along the black lines above the white ground by using the four infrared sensors in front of the Vehicle to detect. The second function includes obstacle avoidance and selecting the side of no obstacle .Last, communicating by the virtual Bluetooth communication lines pa
4、ssed between Android phones and car Bluetooth module ,the Vehicle can make the appropriate action in accordance with instructions issued by the phone. In the mechanical aspect ,the design uses the structure of two driving wheel and a universal wheels to make the vehicle runs smoothly and flexibly. T
5、he design has made the appropriate kind, kind can achieve according to a predetermined plan.This design has made the corresponding physical according to the predetermined plan implementation. Keywords:Smart car, MCU,the Ultrasonic Module,the Bluetooth module,the Tracking Modulexx 大学毕业设计说明书目目 录录1 1 前
6、言前言 1 1 1.1 智能小车的研究背景及意义.1 1.2 智能小车的现状与发展前景.2 2 2 方案设计方案设计 3 3 2.1 基于单片机的方案设计 3 2.2 基于 CPLD 的方案设计 .4 2.3 主控模块的方案选择 5 2.4 驱动模块的方案选择 6 3 3 单片机硬件设计单片机硬件设计 9 9 3.1 主控电路 9 3.2 主控芯片.9 3.3 脚口介绍11 3.4 模块功能介绍11 3.4.1 晶振电路11 3.4.2 复位电路 .12 3.4.3 时钟电路 .14 3.4.4 LED 流水灯及蜂鸣器15 3.4.5 插接件、按键及去抖电路的设计 .16 4 4 驱动电路驱动
7、电路 1919 4.1 H 桥式电路介绍19 4.2 L298N 驱动模块介绍20 4.3 电机驱动指示电路24 5 5 循迹避障遥控模块设计循迹避障遥控模块设计 2525 5.1 循迹模块 .25 5.1.1 循迹模块方案选择25 5.1.2 信号检测模块27 5.2 避障模块 .28 5.2.1 发射部分电路 .31 5.2.2 接收部分的电路32 5.3 无线控制模块设计34 5.3.1 无线模块的选择 .34 5.3.2 蓝牙模块 .36 6 6 制作安装与调试制作安装与调试 4040 6.1 智能小车的制作与安装 .40 62 小车测试 40 6.2.1 测试驱动模块 L298N 模
8、块 40 6.2.2 测试主控系统单片机学习板 .40 6.2.3 调节智能小车上的四路循迹电位器 .40 6.3 在调试过程中遇到的问题 .41 6.3.1 单片机学习板下载不了程序 .41xx 大学毕业设计说明书6.3.2 小车不能正常运动 .41 7 7 结论结论 4242 8 8 总结与体会总结与体会 4343 9 9 谢辞（致谢）谢辞（致谢）4545 1010 参考文献参考文献 4646 1111 附录附录 1 1 单片机整体电路图单片机整体电路图 4747 1212 附录附录 2 2 外文翻译资料外文翻译资料 4848xx 大学毕业设计说明书第 1 页1 1 前言前言1.11.1
9、智能小车的研究背景及意义智能小车的研究背景及意义智能现在已成为科学技术的发展方向，是现代社会一种新型的产物。智能的含义是在一种特定的环境为前提之下，人们通过预先设定的方案使其能够高效的完成各种工作任务而不用人亲自和直接的去操作。本设计的智能小车是一种能够完成循迹避障和遥控三个功能的智能移动机器人，在设计之中的理论、方案设计、分析的方法等可以为智能运输机器人、自动采矿机器人、民用家居清洁机器人等自动与半自动的机器人的设计制造和运用普及具有或多或少的参考意义。智能小车也是玩具市场发展的一部分，研究和开发好智能玩具小车能够实现一定的经济利益和商业价值。智能小车是一种轮式机器人，属于移动激动机器人的一
10、种。智能小车是一种能够按照认得意愿在特定的环境之中完成对现场环境的感知决策并完成各种特定的任务。智能小车的运动轨迹、启动和停止已经不再需要人为的去干预，通过单片机的控制已经得到了智能的实现。它的运动方向的改变时通过对单片机烧写的程序的改变来实现。智能小车要实现循迹功能、避障功能和遥控的功能，这就要求智能小车必须要自动的感知黑线和障碍物并且对接收到的信号能够自行正确的进行处理。本设计的智能小车其遥控部分功能是主要是在基于 Android 手机上的蓝牙功能和智能小车上面后端插有的蓝牙模块之上，通过 Android 手机的上位机发出指令通过虚拟的蓝牙串口线对小车的运动做出相应的指示，使智能小车能够完
11、成预定的各项功能，从而实现了通过手机对智能小车的遥控控制功能。智能小车的避障功能是在小车的前端装有一个超声波避障模块，在超声波避障模块下面有一个舵机，舵机能够实现 180 度的旋转，通过舵机带动超声波模块的旋转能够实现对周围环境的感知，当超声波模块前方出现障碍物时，超声波模块发出信号给单片机，单片机处理过后发出指令使小车停止前进，此时舵机将带动超声波模块进行旋转，旋转到一方没有障碍物时，小车将继续向前行驶，从而实现了智能小车的避障功能。智能小车是运动轮式机器人的一种。本设计的组成可以分为五大组成部分：红外传感器检测部分、超声波测距部分、蓝牙遥控部分、执行部分和 CPU。对汽车产业产业的发展具有
12、重要的意义，在这种背景之下研究智能小车的意义就显得十分重要了。智能小车的循迹功能在汽车自动控制领域得到了广泛的应用，汽车可以实现不需要人为的直接操作进行智能的倒车等功能，避障功能在汽车自动控制领域的应用及其广泛，汽车的尾部装有超声波避障设施，可以自动感知汽车后方的障碍物距离，同时随着距离的变换能够放出提示音使驾驶员注意行驶的安全。遥控作为现代新型的产物在汽车xx 大学毕业设计说明书第 2 页自动控制方面也得到了广泛的应用，汽车上面的遥控钥匙实现了不需要人直接的去用钥匙打开汽车的车门，站在一定距离的地方通过遥控钥匙就可以实现了对汽车的开锁，关锁功能。智能在汽车自动控制行业的应用数不胜数，上面只讲
13、了其中的一部分内容，总之智能现在在人类生产生活的各个行业的发展情景是十分大的。1.21.2 智能小车的现状智能小车的现状与发展前景与发展前景智能小车在现代的生活之中随处可见，其发展速度迅猛，从最简单的智能玩具小车到社会上的各行各业。智能小车的功能基本上可以实现了循迹功能、避障功能、红外走迷宫功能、倒车入库功能、蓝牙遥控无线遥控等基本功能。就近几年全国范围内举行的各种电子设计大赛来看，智能小车的发展将向着声控方面进行发展。飞思卡尔电子设计大赛时现在国内电子设计大赛的最高级别的比赛走在了前列。而本设计的智能小车实现了三个功能主要是循迹功能、避障功能和遥控功能。现在对智能小车的开发已经涵盖了传感、电
14、气以及智能等多个智能控制技术，然而智能控制技术是一门综合的跨科学技术。在现在对智能控制技术的研究异常的火热，在其应用方面变得越来越广泛。当今社会的新产物智能，变为了当今社会的发展方向，其主要功能是在预先就设定好了的功能能够在特定的环境之中自动的运行而不需要人为的控制。现代凡是人类不宜亲自或者直接接触的事物，均可以用智能机器人代为完成，并且可以达到人直接完成效果的更高的水平之上。智能机器人可以适应各种复杂的环境，与人类无法亲自触及的危险复杂环境，智能小车就是其中的一种体现，智能也被称之为轮式机器人。如果能把这门技术运用到我们现实的生活当中，无疑我们的生活会变得更加的方便、快捷和智能。智能小车的研
15、究开发具有潜在的军用价值，还被广泛的运用在了科学研究方面、抢险救灾方面和地质勘探等人类生产和生活的多个方面。xx 大学毕业设计说明书第 3 页2 2 方案设计方案设计本次设计的总体方案的系统流程框图如图 2.1 所示：主控模块的选择可以采用CPLD 方案和单片机方案，2.1 和 2.2 部分对 CPLD 和单片机做了详细的介绍 循迹模块避障模块 MCU 驱动模块蓝牙模块图 2.12.12.1 基于单片机的方案设计基于单片机的方案设计单片微型计算机是单片机（MCU）的全称，单片微型计算机是嵌入式微控制器一种很典型的代表。单片微型计算机的组成部分是由计算器部分、控制器部分和存储器部分还有各种输出和
16、输入设备组成的。单片微型计算机是一种集成芯片其集成了大型计算机的控制芯片。在社会发展的各个行业之中在工业控制行业等行业之中单片微型计算机得是最早被应用的。单片机内部结构图如图2.2所示：单片机的优点：1、系统的结构简单，使用方便，实现模块化；2、单片微信计算机可靠性很高，其可以工作 106 107 个小时没有任何故障；xx 大学毕业设计说明书第 4 页3、处理功能强，速度快；4、低电压，低功耗，便于生产便携式产品；5、控制功能强；6、坏境适应能力强；图 2.2 单片机内部结构图2.22.2 基于基于 CPLDCPLD 的方案设计的方案设计复杂的可编程逻辑器件 CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种由可编程逻辑阵列 PLA 器件和可编程逻辑器件 GAL 器件发展而来的。复杂的可编程逻辑器件 CPLD 是一种大规模的集成电路，CPLD 拥有的特点是结构及其之复杂，规模异常的大，用户在对 CPLD 应用时可以依据自己的需求来对其自行构造逻辑功能的一种数字集成电路。对原理图的设计
