基于单片机寻迹巡线避障智能小车系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机寻迹巡线避障智能小车系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于单片机寻迹巡线避障智能小车系统设计是一个结合了硬件与软件技术的综合性项目。该系统的目标是设计一款能够自主寻迹、巡线并具备避障功能的智能小车。以下是对该系统设计概要的详细描述：

一、系统总体设计

系统以单片机为核心控制器，结合传感器技术、电机驱动技术和控制算法，实现小车的自主寻迹、巡线和避障功能。整体设计注重稳定性、可靠性和智能化水平，以适应复杂环境中的任务需求。

二、硬件设计

单片机：选用高性能、低功耗的单片机作为核心控制器，负责处理传感器数据、执行避障和寻迹算法，以及控制小车的运动。
传感器模块：
红外线传感器：用于检测地面上的黑线，实现寻迹功能。通过选择合适的红外线传感器，并设计合适的安装位置和角度，以确保小车能够准确跟随线路。
超声波传感器：用于检测前方障碍物的距离，实现避障功能。超声波传感器通过发射超声波并测量其反射回来的时间，来计算障碍物的距离。
电机驱动模块：设计合适的电机驱动电路，根据单片机的控制信号驱动电机工作，实现小车的前进、后退、转向等动作。
电源模块：设计一个稳定可靠的电源模块，为整个系统提供电力。考虑使用高效、安全的电池或适配器供电方案。
车身结构和轮子：设计合适的车身结构和轮子，以确保小车稳定地行驶并适应各种地面环境。考虑使用轻质材料减轻整车重量，同时优化轮子的材料和设计以提高行驶效率。
三、软件设计

系统初始化：在单片机启动时进行必要的初始化操作，包括引脚配置、定时器设置等。
线路检测与寻迹：通过红外线传感器检测小车下方的线路，判断小车是否偏离线路。根据检测到的信号，单片机调整电机的转速和转向，使小车能够沿着线路行驶。
避障检测与处理：通过超声波传感器检测前方是否有障碍物存在。当检测到障碍物时，单片机根据障碍物的距离和位置信息，计算出合适的避障策略，如减速、转向或停车等，以确保小车能够安全避开障碍物。
控制算法实现：根据寻迹和避障的需求，设计合适的控制算法。这些算法可以根据传感器的实时数据和小车的当前状态，计算出最优的控制参数，以实现小车的高效、稳定运行。
四、系统优化与调试

在系统设计和实现过程中，需要进行多次优化和调试工作，以确保系统的稳定性和性能。这包括传感器数据的校准、控制算法的调整、电机驱动模块的优化等。同时，还需要在实际环境中进行测试和验证，以评估系统的实际表现和效果。

五、应用前景

基于单片机寻迹巡线避障智能小车系统在智能机器人、自动化设备等领域具有广泛的应用前景。它可以用于仓库管理、物流配送、环境监测等场景，提高生产效率、降低人力成本以及实现智能化管理。随着技术的不断发展和完善，该系统的应用范围和性能还将进一步提升。

综上所述，基于单片机寻迹巡线避障智能小车系统设计是一个具有挑战性和实用价值的项目。通过合理的硬件和软件设计，可以实现小车的自主寻迹、巡线和避障功能，为智能机器人和自动化设备领域的发展提供有力支持。

二、功能设计

三个模拟红外传感器进行检测循迹，具体模式如图所示，使用超声波进行避障，避障距离可以进行调整，预设为200cm

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25