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编号：
HJJ-32-2021-005
设计简介：
本设计是基于单片机的红外避障、循迹小车，主要实现以下功能：
- 小车可通过手机控制
- 实现红外避障与循迹功能
标签：STM32单片机、红外避障、循迹、小车
题目扩展：循迹小车、避障小车、小车
1. 中控部分
- 核心控制器：采用STM32F103单片机，负责获取输入数据、进行数据处理，并控制输出部分的操作。
- 功能：实现红外避障和红外循迹的逻辑控制，包括模式选择、避障检测、循迹检测、小车方向控制、运动状态控制等功能。
2. 输入部分
- 红外模块：用于选择红外避障模式和红外循迹模式，检测障碍物或循迹路径。
- 供电电路：为整个系统提供稳定电源。
3. 输出部分
- 舵机：用于控制小车的前进方向，实现转向功能。
- 蓝牙模块：JDY-31蓝牙模块用于连接手机，通过手机控制面板控制小车的运动状态。
- 电机驱动模块：MX1508模块用于同时驱动转向电机和前进后退电机，实现小车的运动控制。
5调试测试
5.1硬件测试
5.1.1电机驱动模块测试
驱动模块如图5.1所示，直流电机如图5.2所示。使用万用表，将万用表档位调至二极管，分别接在IGBT的集电极和发射级，万用表数值均在400左右，驱动模块完好。
图5.1驱动模块
图5.2直流电机
5.1.2其他模块测试
图5.3蓝牙模块启动后可以连上手机，且按键有效。
图5.3蓝牙模块
图5.4红外模块红外发射接收管均可接收信号，功能正常。
图5.4红外模块
5.2避障功能测试
5.2.1蓝牙功能测试
打开电电源，连接到手机蓝牙。根据软件程序中对蓝牙模块的编写，7为导航避障模式。4时进入基础避障模式，按键为5时为循迹模式、1为开始运行、0小车停止、2为左转键、3为右转键和6为后退，在如图5.5的页面中打开编辑模式，按钮1对应输入“4”表示进入基础避障模式；按钮2输入“5”进入寻迹模式按钮3输入“7”进入导航避障模式；UP对应输入“1”表示启动（默认直线行走）；LEFT、OK、RIGHT、DOWM分别输入“2、0、3、6”分别表示左转、停止、右转和后退。经过测试，功能正常。
图5.5蓝牙界面
5.2.2基础避障功能测试
将蓝牙调至避障模块，第一帧小车在起始点，第二帧小车默认直线前进，第三帧小车红外检测到前方有障碍物所以执行左转，第四帧和第五帧左转后仍能检测前方有障碍物，继续左转，直至前方没有障碍物，第六帧小车向无障碍物的前方行驶。行驶轨迹如图5.7所示
图5.7基础避障展示
5.3循迹功能测试
寻迹功能利用一张贴着黑线的图纸实验，小车检测到黑线自动沿着黑迹行驶。将蓝牙调至寻迹模块，行动轨迹如图5.12所示
图5.12循迹功能运动轨迹
5.4本章小结
硬软件都已经调试编写完成，本章主要对硬件测试的描述和实验成果的验收。通过实验，设计出的程序已实现所需功能。经蓝牙辅助下，可以实现避障和寻迹功能。
设计摘要：
由于当今科技的不断发展和自动化行业的推进，智能车辆的应用越来越广泛。在应急救助搜救中，智能应急搜救车可以解决地质情况复杂，搜救人员难以进入、空间狭小、有不确定危险发生等问题，而它的有效避障循迹报警等功能能加快搜救进度且减少人员伤亡。智能车辆应用最多的还是在生产链货物搬运中。经济的迅速发展，购物链的崛起，从而快递行业也蓬勃发展起来。但是频繁的搬运与长时间的重复同一个工作很容易发生碰撞事故。智能车辆就有效的解决了这一问题，成熟的避障技术可以避免碰撞能保证货物和人身的安全，提高了搬运效率。
本文设计了一款基于STM32单片机的系统，利用红外模块进行避障和循迹。硬件设计中，系统采用STM32F103中央主控模块、舵机、红外模块、驱动模块和蓝牙模块。舵机是主要用来控制转向。红外模块选用的是发射接受型。在此设计中用到了三个，一个用作避障功能，另外两个用作循迹功能。当红外发射器发射的红外光束遇到物体后反射回来，这是舵机判断右转还是左转完成避障功能。驱动模块采用MX1508型号，主要为整个小车提供一种集成的有刷直流马达。这里主要用来轮子转向工作。蓝牙模块采用JDY-31型号，通过串口的收发信息进行控制小车。配合蓝牙串口的手机软件实现控制功能。在算法分析中主要对循迹算法和避障算法进行研究，结合红外传感器和舵机使它们相互配合尽可能的实现避障功能。在软件设计中，主要利用C语言开发代码在KEIL5中进行系统调试。
最后，在测试完驱动模块、红外模块的性能后根据方案对小车进行焊接组装。通过最终实验验证，硬件电路安全稳定满足设计要求。在后续测试中，小车能实现避开障碍物和沿着黑色循迹的功能。符合毕业设计的要求。
关键词：单片机 避障 红外线
字数：14000+
内容预览：
目录
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究思路及章节介绍
1.4 本章小结
2 系统总体方案设计
2.1 项目需求分析
2.2 系统整体介绍
2.3 单片机方案设计
2.4 驱动电机的选择
2.5 红外发射器的选择
2.6 本章小结
3 硬件电路设计
3.1 主控模块
3.1.1 主控模块介绍
3.1.2 主控模块的原理
3.2电机驱动模块
3.2.1 驱动模块的选型
3.2.2 驱动模块结构及其原理
3.2.3 驱动模块电路设计
3.3 避障模块
3.3.1 避障模块器件结构及其原理
3.3.2 红外避障模块硬件电路设计
3.4 循迹模块设计
3.4.1 循迹模块结构及其原理
3.4.2 循迹模块电路设计
3.5 舵机
3.6 降压芯片
3.7 硬件整体设计
3.8 本章小结
4 软件程序设计
4.1 软件编程介绍
4.2 通讯模块设计
4.3 红外避障程序设计
4.4 循迹模块程序设计
4.5 主程序流程设计
4.6 本章小结
5 调试测试
5.1 硬件测试
5.1.1 电机驱动模块测试
5.1.2 其他模块测试
5.2 避障功能测试
5.2.1 蓝牙功能测试
5.2.2 基础避障功能测试
5.3 循迹功能测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
6.2.1 关于避障小车与社会
6.2.2 关于环境和可持续发展
6.2.3 关于工程项目管理
参考文献
致谢
