编号：
HJJ-32-2021-005-LW
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+
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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
1 绪论
从18世纪的蒸汽汽车到19世纪的内燃汽车再发展到20世纪80年代，汽车步入电子化智能化时代[1]。最早在1925年，Francis Houdina向我们展示了第一辆无人控制的汽车。此后，无人驾驶汽车的研究从未间断。本篇论文主要是做一个基础的智能小车设计，实现了基于stm32f103单片机的红外线避障红能。另外设了循迹模块，让小车做避障以外也做简单的循迹功能。本小车是由蓝牙连接手机，方便操作。
1.1 研究背景及意义
《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确提出实施具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目时需要瞄准一些前沿领域，人工智能为其中之一。在此领域中做出创新，突破前沿基础理论，研发专用芯片，构建开源算法平台等。本文案中将智能制造与机器人技术作为提升制造业核心竞争力的方法之一。
大致来看，机器人经历了三个阶段。1、程序控制机器人阶段。此阶段的机器人已经有了雏形，可以根据人给定的指令的实行命令。缺点在于对未知的环境没有识别作用，只能一味的执行不知变通。2、自适应机器人阶段。此类机器人与本次论文设计相似，对外部坏境有初步的感应，可以做到运行中简单的避障。但适应环境有点局限，实现功能也相对来说比较少，能自主但是不能完全自主。3、智能机器人阶段。这阶段的机器人已经相对成熟。能够精准识别外部环境并做出最优判断。
智能机器人对21世纪的社会各个领域都有举足轻重的作用。随着工业化的发展，机器人进入到生活中的各个领域，研究重点也逐渐偏向自主式机器人。代表是仓储物流机器人。仓储物流机器人是工业机器人之一。其应用在仓储环节，通过输入预定指令或者手动操作，完成转移、搬运等动作使物品到达指定地方。AGV机器人是仓储物流机器人中的一种，又称为自动引导车，是一种可以通过一定程序自主运输的设备。与AMR机器人类似。AMR又称自主移动机器人，与AGV自动引导车不同的是能够利用传感器等设备实现灵活避障，自主选择最优路线，在运输中更加方便。AGV是更符合第三阶段的机器人。
除了工业上的作以外，智能机器人在其他领域也有重大发展。在日常生活中自动驾驶车辆已经普及，如今智能汽车的辅助驾驶技术和半自动驾驶技术得到广泛应用，并成为提升市场竞争力的重要手段。前碰撞预警、车道偏离预警、车道保持系统、自动泊车辅助等在内的自主式辅助驾驶技术处于普及推广阶段。在美国、欧洲、日本等汽车发达国家和地区，协调式辅助驾驶技术正在进行实用性技术开发和大规模试验场测试[2]。自动驾驶技术堵车辅助系统是自适应巡航控制和车道保持辅助系统的集成与延伸。智能汽车将减少交通安全事故。无人驾驶汽车由行车电脑精确控制，可以有效减少酒驾、疲劳驾驶、超速等人为不遵守交通规则导致的交通事故[3]。智能汽车将提高车辆利用率，减轻汽车对环境的污染。智能汽车将对交通运输业产生深远而革命性的影响[4]。
在军事上，军用无人车可以代替人类适应恶劣的环境执行任务。2020年基本实现军事机械化与信息化，使国家军事能力大幅提升。在警用中，智能无人车有效的缓解了警力人员不足和存在人员安全隐患等问题。巡逻无人车提升了公安的信息化与实战化。
