张东晖 徐浩 葛敬帅 袁向荣
山东英才学院 山东济南 250000
摘要：小车设计用的是51单片机开发板作为控制模块，采用的是舵机+超声波的云台模块来检测与障碍物的距离，在小车前进的时候会通过超声波不断测距，当前方障碍在小车设定的报警距离范围内，也就是说当小车马上撞到障碍物的时侯，小车就会停止前进，通过舵机带动超声波模块左右转动并测量小车左前方和右前方的障碍距离，从而智能识别小车要避障的方向，从而达到智能规划路线进行避障的效果。测速模块，不仅能实现自主避障，而且也可以进行人工控制，通过红外遥控器可以实现遥控小车的目的。
关键词：XB-2S51单片机；红外遥控；测速；超声波避障
引言：随着社会的发展，智能化越来越受到人们的关注。本设计通过模拟小车的自动行驶及避障功能，来实现智能化。在此设计中，用XB-2S51单片机作为主控芯片，处理接收到的各种信号，并作出相应的反馈:用红外对管来进行黑线检测，从而达到循迹和避障的目的:通过编写的程序，保证了电机的左右转动，从而达到小车设计时预定的目标。
由于小车在设计过程中，采用了模块化的设计思路，所以在进行调试时非常方便。我们可以分别对每一个功能部分来进行调试，驱动部分调试时，只要给电机向前或者向后的信号，就可以调试出其功能。循迹部分调试时，只要通过检测到黑线，判断是否泓黑线行驶，即可以调试出。在进行避障调试中，我们可以把障碍物放在小车前方，然后看小车两个轮子的转向。这种模块化的设计思想不仅简化了设计过程，而且对我们以后的设计也会有一定启发。
智能小车的研究、 开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科,智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究+分活跃，应用日益广泛的领域。众所周知机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。因此日前世界各国都在开展对机器人技术的研究。机器人由于有很高的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产晶质量等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用。智能小车正是模仿机器人的一种尝试。它是一种以汽车电子为背景，涵盖多学科的科技创新性设计，一 般主要由路径识别、速度采集、角度控制以及车速控制等模块组成。
一、智能小车组成
主要采用51单片机开发板作为控制模块，红外避障模块，红外遥控模块，舵机+超声波模块，显示模块等。
二、小车的工作原理
避障寻迹小车是通过红外探头以及寻迹模块感知外围状况,将所感知到的数据以1、0的信号形式返回给单片机,然后再通过单片机针对不同的情况进行控制,从而实现避障寻迹的功能。
该小车采用单片机作为整个系统的核心,用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制，而在这一-点上，单片机就显现出来它的优势--控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。
基于51单片机的智能小车，采用XB-2S51单片机开发板为智能小车的主控芯片，采取超声波传感器和舵机云台组合成超声波云台，用来测量小车附近的障碍物距离，还有红外 避障模块，这个小车采用两路红外避障模块，识别左右两侧道路情况，从而实现小车的循迹等基本功能。红外接收小车可以实现循迹、测距避障、红外遥控等功能。还使用了测速模块，可以实时的显示小车行驶的速度，从而计算出小车走过的距离。
三、智能小车的硬件设计
（一）控制模块 该智能小车选择 XB-2S51 单片机芯片作为控制模块，51单片机用的是 Flash 存储器技术，成本花费低，有较高的兼容性，程序的编写也方便和简捷，通过编程软件对XB-2S51单片机进行编程，实现对小车的控制。
（二）电机模块 电机模块选用UNL2003 电机驱动芯片，UNL2003 可实现电机正 反转及调速、具有良好的启动性，可同时驱动两台直流电机，价格也比较便宜。
电机驱动电路原理图：
（三）超声波测距避障模块 该智能小车采用超声波避障模块。超声波传感器可忽略光 敏因素的限制，白天晚上都可以避障；而且避障精度高、范围广。
超声波接收发生电路原理图 ：
（四）红外遥控模块 红外遥控由发送和接收两个部分组成。通过遥控器发射红 外信号到接收芯片上，使小车在相应的信号下做出反应以达到遥控的目的。
红外遥控模块电路图：
（五）循迹模块
本小车采用两路红外循迹模块，智能识别左右两侧的障碍。
寻迹模块原理图：
（六）显示模块
该智能小车的显示模块选用12864液晶屏插座和1602液晶屏插座还有6位共阴极数码管，它体积小、廉价、在大小和形状上更加灵活，可以显示数字、字符， 可以集成到一个电路板上，和其他模块一起，节约了空间，使电路变得没有那么复杂，降低了拼装难度，操作更加方便。
四、智能小车的设计思路
启动小车的同时 DS1302时钟芯片开始计时，小车启动并且开始前进，液晶屏上会显示小车的速度还有小车运动的时间。当小车前进的时候红外模块会自动检测是否有遥控信号，如果有遥控信号的话就会执行遥控器发出的指令。如果遥控信号没有介入，超声波避障传感器和两侧的红外模块前方障碍物，如果探测到前方有障碍物则会执行停止测距避障，当左右两边的障碍物距离小车 20cm 以上，小车就执行后退右转弯进行避障，要是左右两边障碍物距离小车很近，小车就执行后退 20cm 再次进行测距。遥控信号的介入能够让小车在避障模块坏掉了的情况下使小车正常工作。
五、智能小车的意义和作用
自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。??随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。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相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。避障控制系统是基于自动导引小车系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并做出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分:传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。
智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。
通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。
结语：
1、课题研究的目的
目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。
2、前景和应用
（1）军事侦察
智能小车相对于其他设备就具有无敌的优势，行动迅速，体积小，机动性和随机性就决定了他在战场的地位。
(2)探测危险与排除险情
在民用方面，可以进行灭火消防作业，以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等等。
(3)安全检测受损评估
在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测;对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制造领域，可用于工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。
(4)智能家居
在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。对这种小车的研究，将为未来环境探测术上的有力支持。
参考文献
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