1、智能避障小車實驗報告與總結學 院： 機 電 工 程 學 院 專業年級：09級電氣工程及其自動化 隊員姓名： 智能避障小車實驗報告與總結摘要：本設計制作的是單片機控制的自動避障小汽車，以單片機為小汽車的“大腦”，紅外線探頭為小汽車的“眼睛”，電機為小汽車的“雙足”。“大腦”控制“眼睛”去看前方是否有障礙物，當“眼睛”看到障礙后，由大腦來控制“雙足”的行動方向。從而實現小汽車的自動避障。關鍵詞： 單片機 紅外線 傳感器 避障 小車一、設計任務與要求小車從無障礙地區啟動前進，感應前進路線上的障礙物后，根據障礙物的位置選擇下一步行進方向。二、方案設計與論證本設計制作的是單片機控制的自動避障小汽車，以單

2、片機為小汽車的“大腦”，紅外線探頭為小汽車的“眼睛”，電機為小汽車的“雙足”?！按竽X”控制“眼睛”去看前方是否有障礙物，當“眼睛”看到障礙后，由大腦來控制“雙足”的行動方向。從而實現小汽車的自動避障。電路原理簡單，結構明了。如圖為整個系統的框圖。根據設計要求，我們的自動避障小車主要由六個模塊構成：車體框架、主控模塊、探測模塊、電機驅動模塊組成。 各模塊分述如下：1、 小車車體在設計車體框架時，我們有兩套起始方案，自己制作和直接購買車身。 方案二：自己設計制作車架 自己制作小車底盤，用兩個直流減速電機作為主動輪，利用兩電機的轉速差完成直行、左轉、右轉、左后轉、右后轉、倒車等動作。減速電機扭矩大，

3、轉速較慢，易于控制和調速，符合避障小車的要求。而且自己制作小車框架，可以根據電路板及傳感器安裝需求設計空間，使得車體美觀緊湊。但這種方法費時費力且成本較高。方案二：購買半成品小車底盤改裝，此種方案方便簡潔而且價格低廉，小車各個機械部分安裝完整，只需稍加改裝就可以使用。而且我們主要是目的是小車控制系統的設計，因此我們采取該方案。2、 主控板小車的主控系統，即小車的大腦，我們采用了STC89C52單片機制作的最小系統。3、避障模塊避障方案選擇，方案一：采用超聲波避障。超聲波受環境影響較大，電路復雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統對障礙物的判斷。    

4、方案二：采用紅外線避障。利用單片機來產生38KHz信號，并用250HZ的方波對紅外線發射管進行調制發射，發射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進行解調，輸出TTL電平。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現，價格也比較便宜，故采用方案二。4、電機驅動模塊使用L293D芯片驅動電機 。L293D是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號，而且帶有使能端，方便PWM調速，電路簡單，性能穩定，使用比較方便。L293D芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，正好符合我們小車兩個二

5、相電機的驅動要求。三、硬件設計1、小車改裝我們使用的小車是專門用來制作智能小車的底盤套件，我們發現它的萬向輪是用的牛眼輪，這種輪子在行走時摩擦較大而且容易產生噪聲，因此我們用自制的萬向輪取代了牛眼輪。小車其他部件性能均良好。3、 最小系統設計4、 電機驅動設計5、 避障模塊設計本模塊由三組紅外光電對管傳感器和一塊lm393電壓比較器中控板組成。紅外光電傳感器采用紅外線發射與接收原理，發射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進行解調，輸出TTL電平。輸出的TTL電平經過電壓比較器進行二值化處理后輸入單片機處理。（圖）四、軟件設計五、運行情況測試每一件產品的生產完成后都

6、要對其各項性能指標進行測試和調試，在本設計制作完成后，對其轉彎和檢測障礙的距離進行了調試和測試。 首先，小汽車的轉彎時間。根據不同的路面，小汽車轉過90°彎時所用的轉彎時間各不相同，在光滑的路面上轉彎的時間是0.4s左右，在粗糙的路面則需要0.6s左右的時間，所以經過綜合考慮后，把小汽車的轉彎時間調整為0.5s，使小汽車在行駛過程中能夠做到最佳的運行狀態。 其次，檢測障礙的距離。因為小汽車的避障是采用紅外線避障的，而采用紅外線避障的缺點就是，紅外線遇到黑色的障礙物后，其光線容易被黑色物體吸收，使得單片機無法檢測到黑色障礙物，所以小汽車遇到黑色障礙物時將不能很好的避障，甚至不能避障。但

7、在對一般的障礙物進行避障時，要根據小汽車的行駛速度來決定避障的距離。經試驗當在車體前方放置白色物體時，小汽車距離障礙物20cm左右就能避障，當在車體前方放置深色物體時，小汽車距離障礙物10cm左右才能避障。所以綜合考慮后決定把紅外線發射強度適當提高，使得小汽車在遇到深色物體時離障礙20CM左右就能避障。以便使小汽車能夠很好的避障。調節紅外線發射電路中RW的阻值可以調節紅外線的發射強度，以此來調節避障的距離。六、實驗總結按照要求,小車很好的完成題目要求的任務.本作品涉及到一系列的光電一體化的技術,其中機械結構是小車能否穩定運行的基礎,硬件電路決定了小車實現的功能,而軟件部分是控制的靈魂,算法的好壞直接決定了完成任務的質量,在設計的過程中,我們遇到很多的困難,首先小車的底座上,考慮很久,最后我們結合實現的功能選擇一款有兩個固定車輪和一個萬向小輪. 采用了STC89C52單片機制作的最小系統。我們充分體會了這款單片機的性能優越性和便利性,其單芯片設計方案對提高產品集成,降低系統成本有很大的幫助,最后核算,整個小車的成本不超過180元.其二,關于紅外避障探頭的安置問題,由于小車車身并不具備完善我安置紅外避障探頭的鉆孔,經過多次試驗,最后采取另外自制與車