论文总字数：18999字

摘 要

随着国民经济的快速发展和自动控制技术的发展，智能小车在各行各业都得到了充分的发展，特别监控巡逻、火灾报警监测、仓储物流领域，使用更为广泛。在科学探索和紧急抢险中，经常会遇到一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，并且对所检测的情况进行显示和报警,这些就需要用智能小车来完成，智能小车在复杂地形中行进时自动避障、循迹和信息回传是必不可少的功能。因此,基于单片机的循迹避障信息回传智能小车也就顺势而生。

本系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心，结合循迹检测模块、避障模块、电机驱动模块、WIFI通讯模块及电源模块，构成循迹避障信息回传智能小车，具备循迹功能、避障功能、WIFI传输信息功能。通过4组红外对管传感器，小车可以检测黑色跑道信息，完成循迹任务。利用超声波测距传感器检测前方是否有障碍物，通过驱动电机转动完成避障功能，通过WIFI模块，实现小车与手机APP端的信息回传和控制功能，具备很大的市场效应和投资价值。

关键词：智能小车；STC12C5A60S2单片机；循迹检测；WIFI通讯模块；超声波测距传感器。

Intelligent car based on single-chip microcomputer for tracking and avoiding obstacles information

Abstract

With the rapid development of the national economy and the development of automatic control technology, smart cars have been fully developed in all walks of life, especially in the fields of monitoring and patrol, fire alarm monitoring, warehousing and logistics, and are more widely used. In scientific exploration and emergency rescue, we often encounter some dangers or detection of areas that humans cannot directly reach, and display and alarm the detected conditions. These need to be completed with smart cars, which are in complex terrain. Automatic obstacle avoidance, tracking and information return are essential functions when traveling. Therefore, the intelligent car based on the tracking and avoiding information of the single-chip microcomputer was born.

This system uses the STC12C5A60S2 single-chip microcomputer as the control core, and combines the tracking detection module, obstacle avoidance module, motor drive module, WIFI communication module and power supply module to form a tracking and obstacle avoidance information return smart car, with tracking function, obstacle avoidance function, WIFI transmission information function. Through 4 sets of infrared pair tube sensors, the car can detect the black track information and complete the tracking task. Use the ultrasonic ranging sensor to detect whether there are obstacles in front, and complete the obstacle avoidance function by driving the motor to rotate. Through the WIFI module, realize the information return and control function of the car and the mobile phone APP, which has great market effect and investment value.

Keywords— Smart car; STC12C5A60S2 single-chip microcomputer; tracking detection; WIFI communication module; ultrasonic ranging sensor.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 2

1.4 论文结构 2

第二章 系统整体方案 3

2.1 方案论证 3

2.1.1 主控芯片选型 3

2.1.2 电机驱动模块选型 4

2.1.2 无线通讯模块选型 4

2.2 总体设计方案 5

第三章 硬件系统设计 6

3.1 STC12C5A60S2单片机控制模块 6

3.1.1 晶振电路 7

3.1.2 复位电路 8

3.2 循迹模块 9

3.3 超声波避障模块 10

3.3.1 HC-SR04模块工作原理 10

3.3.2 超声波模块电路 11

3.4 WIFI通讯模块 12

3.5 电机驱动模块 13

3.6 摄像头采集模块 14

3.7 电源模块 14

第四章 软件系统设计 16

4.1 开发工具 16

4.2 系统主程序设计 16

4.3 主要模块子程序设计 17

4.3.1 摄像头模块采集程序 17

4.3.2 超声波测距程序设计 18

4.3.3 循迹算法程序设计 19

4.3.4 WIFI通讯程序设计 21

4.3.5 避障功能程序设计 21

第五章 系统调试 25

5.1 硬件调试 25

5.2 软件调试 28

5.2.1 软件测试方案 28

5.2.2 软件测试过程 28

5.2.3 软件测试结果分析 28

第六章 总结 29

致 谢 30

参考文献 31

引 言

研究背景及意义

21世纪的到来，计算机网络和通信技术正逐渐的取代原始落后的沟通渠道，不管是日常生活还是工作沟通中，这已经成为不可缺少的工具。一个国家的综合实力增强，科学技术的研发是首当其冲的，不论是自主研发或者是国际引进的，最终都将为社会带来效应，对于推动智能小车的发展也有着重大意义^[1]。

智能小车在各行各业都得到了充分的发展，特别监控巡逻、火灾报警监测、仓储物流领域，使用更为广泛。在科学探索和紧急抢险中，经常会遇到一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，并且对所检测的情况进行显示和报警，这些就需要用智能小车来完成。自动巡线避障小车可应用于仓储物流领域，通过设定的运行跑道，将物品传送到指定区域，解决传统人工搬运方式效率低下、耗时费力的问题，极大节约了人力成本，提高物流管理智能化水平^[2]。传统小车寻迹方式普遍采用机械控制的方式，这种方法效率低下、耗时费力，不够智能化，无法满足现代人对于智能小车的需求^[3]。在现阶段快节奏的生活方式，数据的准确性和实时性是非常重要的，人工采集的传统方式显然与之相悖论，不符合人们对于智能小车的需求。

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