基本信息
- 项目名称：
- 智能红外避障小车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本车采用用简单的电路实现小车高精度、快速的对障碍物的检测及规避，使小车在自主行驶过程中实现对障碍物的自动规避。小车沿直线行驶，当探测到前方有障碍物时停车，再后退，然后转弯，最后继续前进，如此反复。实现电路功能模块化，以单片机作为检测和控制核心，用红外发射接收传感器。。
- 详细介绍：
- 一.设计思想与总体方案 1，设计思想 小车沿直线行驶，当探测到前方有障碍物时停止，再后退，然后右转弯，最后继续前进，如此反复。 2，总体设计方案和框图 本设计以AT89C2051单片机作为检测和控制核心，用红外光电开头探测障碍物，RP5履带式坦克底盘作车体。 二.系统硬件组成及设计原理 本系统硬件部分由单片机单元，红外传感器单元，电机驱动单元，蜂鸣器单元，键盘输入单元及电源单元组成。 1，单片机单元 本系统采用AT89C2051单片机作为中央处理器，其主要任务是扫描键盘输入的信号启动小车，读P3.5判断前方有无障碍物,并执行相关动作(本设计中P3.5=0时，前方有障碍；P3.5=1时前方无障碍），P1.4----P1.7是电机驱动口；P3.7是蜂鸣器信号输出；P3.5接红外传感器。 2，电机驱动单元 PR5履带式坦克底盘为双电机驱动，转弯非常灵活，本系统用常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准的TTL逻辑电平信号，可驱动36V，2A以下的电机。2，7，10，15接输入控制电平；3，6和11，14脚分别接两只电机，1，9脚接控制使能端，控制电机停转，单片机输出两组PWM信号，每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。 3，蜂鸣器单元 设计为上电蜂鸣，按启动按键和有障碍物时蜂鸣一次。由三极管，蜂鸣器和电阻组成。 4，键盘输入单元 设计两只按键，S2启动，由单片机扫描P3.4，此脚为低电平时启动；S1是停止，把S1装在复位电路中。 5，电源电路 系统采用两组电压供电，+8.4V是电机驱动电压，+5V供给单片机，L239D及蜂鸣器电路等。 三.软件设计 由于系统要实现的功能比较简单，所以程序也比较简单。想要实现小车的前进，停止，后退和右转弯，单片机在各个阶段P1口的状态如下： P1=01100000=60H(十六进制), P1.7=0 P1.6=1 P1.5=1 P 1.4=0 , 小车前进 P1=10010000=90H(十六进制), P1.7=1 P1.6=0 P1.5=0 P1.4=1, 小车后退 P1=00000000=00H(十六进制), P1.7=0 P1.6=0 P1.5=0 P1.4=0, 小车停止 P1=01010000=50H(十六进制), P1.7=0 P1.6=1 P1.5=0 P1.4=1, 小车右转 2，源程序 ORG 000H ，开机初始化 MOV A,#00H MOV P1,A ，P1口清零 LCALL BING ，上电蜂鸣START:MOV C, P3.4 MOV 22H,C JB 22H,START ，按键扫描 LCALL BING ，按下按键时蜂鸣 JNB 22H,QIDONG ，按下按键转QIDONGQIDONG:LCALL DEL ，延时启动 LCALL DEL LCALL DELDETECT:MOV C,P3.5 ，检测程序 MOV 24H,C JB 24H,ADVAN JNB 24H,STOPADVAN:MOV A,#60H ，前进子程序 MOV P1,A LCALL DEL AJMP DETECT ，返回检测程序STOP:LCALL BING ，停止子程序，调蜂鸣程序 MOV A,#00H MOV P1,A LCALL DEL ，此处可设置停止时间 LCALL DEL LCALL DEL LCALL DEL LCALL DELRETRE:MOV A,#90H ，后退子程序 MOV P1,A LCALL DEL ，此处可设置后退时间 LCALL DEL LCALL DEL LCALL DEL LCALL DEL LCALL DELRIGHT:MOV A,#50H ，右转子程序 MOV P1,A LCALL DEL ，此处可设置右转弯时间 LCALL DEL LCALL DEL LCALL DEL LCALL DEL AJMP DETECT ，一个避障动作结束，返回检测程序BING:CLR P3.7 ，蜂鸣器蜂鸣子程序 LCALL DEL1 SETB P3.7 RET DEL:MOV R7,#220 ，延时子程序 D2:MOV R6,#220 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D2 RET DEL1:MOV R4,#200 ，延时子程序 D1:MOV R3,#200 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D1 RET END ，程序结束
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的:用简单的电路实现小车高精度、快速的对障碍物的检测及规避，使小车在自主行驶过程中实现对障碍物的自动规避。思路：小车沿直线行驶，当探测到前方有障碍物时停车，再后退，然后转弯，最后继续前进，如此反复。创新点：电路功能模块化，以单片机作为检测和控制核心，用红外发射接收传感器。技术关键：单片机系统；红外方波的发射、检测；H电桥的参数设置。技术指标：障碍物识别距离:0—42cm；前视宽度：8cm。
科学性、先进性
- 现有的避障小车的传感器大致有微动开关、超声波传感器等，而该小车采用了红外传感器，性能和超声波传感器相当，但成本远低于上述传感。该避障小车采用单片机为控制核心，可以根据实际情况修改程序，方便灵活，并可实现复杂功能。电机驱动电路采用普通的直流电机，价格适宜，电路相对简单，经济实用。整体上来说，采用简单的电路实现了高精度、快速壁障的功能。与以往的同类产品相比，我们采用了简单的电路设计，便于技术推广。
获奖情况及鉴定结果
- 第七届“雄鹰杯”大学生发明创造竞赛获银奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品，图纸，磁盘，现场演示，图片，录像，样品 。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该产品采用了简单的电路设计，可以有效地对前方的障碍物进行检测、规避，速度快、精度高，而且整体成本较低，便于实际应用。应用范围广，配合无线视频、音频传感器可以对危险环境监测，例如反恐现场环境探测、有害毒气泄露场所、野外监测等。也可用于教育、娱乐等，由于采用模块化便于升级，可以以此为基础开发成教育机器人和娱乐机器人。因为采用了简单的电路，整体成本较低，便于推广，可以获得良好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 现行的避障小车多采用微处理器或单片机作为电路的核心，譬如以AT89SC51/52、AVR或者PIC等作为整个小车的硬件核心，以算法作为软件核心，以单片机仿真、编程作为基础。这些产品多以超声波传感器作为探测传感器，也有采用微动开关的。这样一来，小车的成本就比较高。小车本体的机械结构设计多采用矩形或者方形，双轮独立驱动，但往往配有两个辅助轮，这样就不利于小车实现壁障转弯等动作。
