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。JIANGSUUNIVERSITY藍牙智能小車專業(yè)：測控技術(shù)與儀器班級：測控1301小組成員：何凱旋學(xué)號：112310152016年4月-可編輯修改-

1。目錄摘要1第一章藍牙智能小車簡介2第二章藍牙智能小車機械結(jié)構(gòu)3第三章藍牙智能小車電路53.1系統(tǒng)原理框圖53.2電機驅(qū)動模塊53.3信號檢測模塊63.3主控電路模塊7第四章藍牙智能小車軟件結(jié)構(gòu)84.1主程序程序圖94.2循跡流程圖104.3紅外避障流程圖124.4遇到的困難和解決辦法14第五章心得體會16致謝19-可編輯修改-。-可編輯修改-。-可編輯修改-。-可編輯修改-

2。摘要智能車輛作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，智能小車的研究和開發(fā)正成為廣泛關(guān)注的焦點。這次創(chuàng)新課程，我們小組主要對藍牙智能小車進行設(shè)計，利用了循跡傳感器實現(xiàn)了循跡功能，利用紅外傳感器實現(xiàn)了避障功能，并將循跡和避障功能結(jié)合起來，完成了小車循跡跑一周并避障。關(guān)鍵詞：藍牙智能小車循跡傳感器紅外傳感器循跡避障功能-可編輯修改-

3。第一章藍牙智能小車簡介機器人可以分為三部分——傳感器部分、控制器部分、執(zhí)行器部分?？刂破鞑糠郑航邮諅鞲衅鞑糠謧鬟f過來的信號，并根據(jù)事前寫入的決策系統(tǒng)（軟件程序），來決定機器人對外部信號的反應(yīng)，將控制信號發(fā)給執(zhí)行器部分。好比人的大腦。執(zhí)行器部分：驅(qū)動機器人做出各種行為，包括發(fā)出各種信號（點亮發(fā)光二極管、發(fā)出聲音）的部分，并且可以根據(jù)控制器部分的信號調(diào)整自己的狀態(tài)。對機器人小車來說，最基本的就是輪子。這部分就好比人的四肢一樣。傳感器部分：機器人用來讀取各種外部信號的傳感器，以及控制機器人行動的各種開關(guān)。好比人的眼睛、耳朵等感覺器官。無線部分：用藍牙從機的TTL接口接收信號反饋給單片機，還可以通過電腦的無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡來控制路由器的TTL串口來控制單片機的狀態(tài)。由于藍牙模塊容易得到且接口方便，電壓可以用+5V控制，攜帶方便，便于在小車上安裝。電機驅(qū)動：電機驅(qū)動需要大電流，較高的電壓，考慮到單片機的負載能力，用L298N驅(qū)動模塊來驅(qū)動電機，單片機輸出邏輯信號控制L298N模塊輸出正反向電壓，由此控制電機的正反轉(zhuǎn)。-可編輯修改-

4。第二章藍牙智能小車機械結(jié)構(gòu)充電狀態(tài)顯示燈蜂鳴器單片機尋跡傳感器四個紅外接收傳感器電源顯示燈下載成功顯示燈紅外發(fā)射器智能小車的機械結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：電源系統(tǒng)、電機驅(qū)動、主板系統(tǒng)和系統(tǒng)板系統(tǒng)。下圖具體介紹了小車各部分結(jié)構(gòu)。充電狀態(tài)顯示燈輪胎車燈控制接口-可編輯修改-

5。舵機穩(wěn)定電源以下是主要部件的主要功能和用途：一、循跡傳感器：一般用來識別黑白線，小車沿著這條黑白線行走，就需要循跡傳感器?原理：循跡傳感器通常采用紅外的方式，紅外管發(fā)射出來的紅外光通過地面（白色）反射回來，在接收管理收到信號，一旦碰到黑線，那么紅外光都被吸收，接收管沒有接收到信號，從而得知傳感器是否壓線：從而調(diào)整小車運行方向。二、單片機或者微處理器：主要承擔(dān)將軟件部分所編好的程序加載到小車中，使小車可以按照自己的思路做出相應(yīng)的變化。三、舵機：它由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給舵機，經(jīng)由電路板上的IC-可編輯修改-

6。判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心馬達開始轉(zhuǎn)動透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當(dāng)舵機轉(zhuǎn)動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉(zhuǎn)動的角度。一、紅外傳感器：基本原理是利用物體的反射性質(zhì)。因為在一定范圍內(nèi)，如果沒有障礙物，發(fā)射出去的紅外線，因為傳播距離越遠而逐漸減弱，最后消失。而如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達傳感器接收頭。傳感器檢測到這一信號就可以確認正前方有障礙物，并送給單片機，單片機通過輸入內(nèi)部的算法，協(xié)調(diào)小車兩輪工作，從而完成躲避障礙物動作-可編輯修改-

7。第三章藍牙智能小車電路3.1系統(tǒng)原理框圖小車是以STC12C5A60S2為主控制器。開始由電腦或者手機發(fā)送藍牙無線信號來啟動并復(fù)位小車，由超聲波傳感器或紅外光電傳感器進行障礙檢測，通過單片機控制小車行駛、顯示、避障和調(diào)速。智能車使用4WD驅(qū)動，以提高整車運動的平穩(wěn)性；在智能車進駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)快速、平穩(wěn)地的調(diào)速；通過紅外光電傳感器實現(xiàn)自動避障，自動循跡等功能；最后通過藍牙無線傳輸功能將智能車的行駛信息實時地傳送給上位機，以實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。當(dāng)然也可通過藍牙無線遙控來控制小車的行駛狀態(tài)。這就是本設(shè)計的總體設(shè)計思路。-可編輯修改-

8。3.2電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動一般采用橋式驅(qū)動，芯片內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動電路，課通過單片機給與電路PWM信號來控制小車速度，起停等。其驅(qū)動原理如圖3-1所示。圖3-1電機驅(qū)動原理圖3.3信號檢測模塊小車循跡原理是小車在有黑線的路面上行駛，由于黑線和白色地面對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷黑線。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外遇到白色地面時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號，再通過比較強來采集高低電平，從而實現(xiàn)信號的檢測。避障的原理亦是如此。信號檢測原理如圖3-2所示。-可編輯修改-

9。圖3-2信號檢測原理圖3.4主控電路模塊本模塊主要是對采集信號進行分析，同時給出PWM波控制電機速度，起停，以及檢測到障礙報警等作用。其電路圖如3-3所示。圖3-3主控電路圖-可編輯修改-

10。-可編輯修改-

11。第四章藍牙智能小車軟件結(jié)構(gòu)在這次設(shè)計中，我們所用到的是LAD軟件編程和串口助手。LAD軟件編程是一小眾化的編程軟件，利用它可以很好的對小車進行編程，該軟件是一個簡單有效的軟件編程。它里面包含條件選擇模塊，功能模塊還有控制模塊。條件選擇模塊中包含單重選擇、雙重選擇、循環(huán)、條件循環(huán)等，功能模塊中包含定義變量、變量賦值、變量運算、調(diào)用模塊、執(zhí)行模塊、程序注釋、模擬信號采集及延時等，控制模塊中包含很多：有速度控制、轉(zhuǎn)向控制、數(shù)字輸入/輸出、串口發(fā)送/接收、紅外發(fā)射及超聲波模塊等。就是通過這些模塊，讓我們控制小車的循跡、避障、轉(zhuǎn)向等，通過模塊的調(diào)用和程序注釋，使程序可讀性更強，更方便理解和運用。串口助手是一個可以根據(jù)小車的運動狀態(tài)得到的串口數(shù)據(jù)的工具，這在控制小車的過程中幫了很大的忙。開始使用傳感器時，不知道傳感器能否檢測到信號，也不知道傳感器的返回值，就可以利用串口助手來幫助我們看到串口的返回值，并且可以調(diào)試程序，發(fā)現(xiàn)程序的問題，直至成功利用傳感器。在本次智能小車設(shè)計中，我們讓小車實現(xiàn)了循跡、避障等功能，其思路如以下流程圖所示：-可編輯修改-

12。4.1主程序程序圖主程序說明：-可編輯修改-

13。主程序?qū)ほE和避障程序結(jié)合，在尋跡的過程中，如果發(fā)生了黑線上有障礙的情況，則進入避障程序，繞過障礙物。-可編輯修改-

14。4.2循跡流程圖開始打開循跡開關(guān)否檢測返回值a1……a8a1……a8＞k是檢測到黑線轉(zhuǎn)向角度，控制速度結(jié)束-可編輯修改-

15。尋跡程序：尋跡程序說明：首先打開尋跡傳感器開關(guān)，然后將8個傳感器的返回數(shù)值進行條件比較，當(dāng)a1，a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8大于給定的閾值的時候，則判斷檢測到了黑線，如果不滿足大于閾值的條件的情況下，則為檢測到了白色區(qū)域。由于黑色尋跡線的區(qū)域的寬度為一厘米左右，那么就至少會有一個傳感器，最多兩個傳感器檢測到黑線，則判斷每個傳感器，最后再重新判斷中間兩個傳感器的狀態(tài)，然后得出最后的尋跡過程。-可編輯修改-

16。-可編輯修改-

17。4.3紅外避障流程圖開始打開紅外開關(guān)接受返回值aA=0？否是轉(zhuǎn)向和速度控制結(jié)束延時-可編輯修改-

18。避障程序：避障程序說明：首先打開紅外傳感器開關(guān)，然后設(shè)定傳感器返回數(shù)值，然后對傳感器的數(shù)-可編輯修改-

19。值進行判斷，如果檢測到前方出現(xiàn)障礙物，則返回數(shù)值為0，如果沒有檢測到障礙物，則返回數(shù)值為1。由于我們的車檢測到的距離比較短，因此我們設(shè)置了倒車的部分，以確保不會撞到障礙物，然后前進一段距離，通過障礙物。-可編輯修改-

20。4.4遇到的困難和解決辦法在小車的前期制作過程中，我們首先研究了傳感器的原理和使用方法，包括在網(wǎng)上查找資料，并且向老師提問等多個方面，了解尋跡傳感器的工作方式及其軟件實現(xiàn)。但是藍牙的下載方式相對比較麻煩，每次下載都會出現(xiàn)一定的問題，后來經(jīng)過多次試驗和實踐總結(jié)出了藍牙下載方式可能遇到的問題及解決方案：1、藍牙適配器未連接：可能是藍牙與電腦未連接，首先檢查藍牙是否接在電腦端口，如果已連接，則可以換電腦的其他端口嘗試，因為可能會由于電腦的端口壞掉，最后就是檢查是否安裝了藍牙驅(qū)動，驅(qū)動一般為自動安裝；2、藍牙小車無法連接：這個問題可能有多個原因（1）、小車電源未打開，這時要取消下載，打開小車的開關(guān)，待小車進入工作模式的情況下繼續(xù)下載；（2）、小車的藍牙接收端出現(xiàn)故障：這種可能性比較小，如果經(jīng)過多次嘗試，仍然不可以，則考慮使用有線下載方式或更換車模；（3）、可能是由于小車未進入工作時就進行了下載，這樣是無法下載進入小車的程序的，推測單片機在初始化，無法進行下載工作。（4）、檢查串口助手等是否處于開啟狀態(tài)，其他端口處于占用狀態(tài)，因為藍牙的下載端口是單通道的，不能并用；（5）、有時候可以通過多次重新下載來最后實現(xiàn)下載。程序下載成功后，就是進行傳感器的調(diào)試和軟件調(diào)試了：在調(diào)試過程中，尋跡傳感器需要進行測量返回數(shù)值的檢測，并且對返回數(shù)值進行分析。這一步進行的還是比較順利的，檢測到尋跡傳感器的白色的區(qū)域數(shù)值約為48左右，黑色線約為200左右，因此我們設(shè)定當(dāng)檢測到的變量大于閾值160-可編輯修改-

21。的時候便檢測到了黑色區(qū)域，但是在實際的車輛測試過程中，卻發(fā)現(xiàn)小車在某些特殊的彎道會發(fā)生誤判，并且沖出賽道，在不斷的調(diào)試中找到了問題所在，原來地板之間的縫隙，返回數(shù)值也比較高，并且在160左右，然后我們加高了閾值，并且取得了較好的效果。接下來就是對避障的功能調(diào)試了，本小車采用紅外傳感器進行避障功能的實現(xiàn)，紅外傳感器的原理是，當(dāng)檢測到前方一定距離有障礙的時候，返回數(shù)值0，沒有障礙的時候，則返回數(shù)值1。于是，我們首先測試了紅外傳感器是否可以使用，在軟件中，我們設(shè)置了紅外傳感器的開關(guān)為常開，并且對返回數(shù)值進行串口發(fā)送，并且接收到返回數(shù)值。然后我們對紅外傳感器進行了一定的配置，但是在實際操作過程中，小車會發(fā)生撞擊障礙物的情況，這是因為我們檢測到的障礙物距離車的距離太小，于是我們調(diào)節(jié)了車的速度，并且設(shè)置了倒車的過程，最終完成了避障功能，并且與小車的尋跡功能相結(jié)合。在與其他組別交流過程中，我們發(fā)現(xiàn)，紅外檢測需要使用脈沖的形式完成，并且開關(guān)的延時時間加長，會發(fā)現(xiàn)紅外檢測的距離也會變遠。-可編輯修改-

22。第五章心得體會致謝在學(xué)習(xí)中,老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學(xué)精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設(shè)計，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在這學(xué)期快要結(jié)束的時候，能夠?qū)W(xué)到的知識應(yīng)用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這三年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。-可編輯修改-

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