智能小车C语言程序控制 课件 秦磊 第1--5章 初始智能小车 --- 制作模拟交通灯.pptx

智能小车C语言程序控制

第一章：初识智能小车

1.1PARTONE智能小车简介

随着现代科学技术的快速发展，智能机器人已被广泛应用于人类社会的各个领域，如生产制造、物流仓储、轨道交通、工程机械、医疗手术等。智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为基础，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、计算机、机械等多学科知识的科技产品。它一般由信息采集、循迹识别及避障等模块组成。从生产制造业的无人搬运车，到特种行业的灾难救援、拆弹机器人，再到军事领域的防御和侦察机器人，以及航天领域的星球表面探测器，处处可见智能小车的身影。尤其是在危险和未知的环境下，智能小车的优势更为明显。基于Arduino平台的智能小车如图所示。1.1智能小车简介

1.2PARTTWO智能小车的基本结构

前言智能小车能够按照预先设定的模式自动运行，不需要人为管理，可应用于科学勘探、无人驾驶等领域。智能小车能够实时显示时间、速度、里程，具有自动循迹、寻光、避障功能，可实现控制行驶速度、准确定位停车、远程传输图像等功能。一般来说，智能小车可以分为传感器部分、控制器部分、执行器部分和其他部分。

1.2.1传感器部分1．金属传感器通常选用电感式金属接近开关传感器，用于检测金属物质的存在。当靠近金属物质时，开关打开；当远离金属物质时，开关关闭。在智能小车行进的过程中，可在赛道的固定位置放置铁片，利用智能小车的金属传感器来实现对赛道特定位置的检测。金属传感器实物图如图所示。

1.2.1传感器部分2．霍尔传感器霍尔传感器是一种磁敏传感器，利用霍尔效应来检测磁感应信号并转换成数字量，然后传输给控制器，从而实现对智能小车行驶速度的监测。具体操作方法是在智能小车电机的旋转部位安装一个导磁性能好的磁钢，电机每旋转一圈，磁钢便接触一次霍尔传感器，即发送一个磁感应信号，霍尔传感器电路以此进行计数操作，通过一定的数据转换后得到小车的行驶速度或行驶里程。霍尔传感器实物图如图所示。

1.2.1传感器部分3．红外传感器红外传感器是红外发射和红外接收一体式传感器，根据不同颜色对红外线反射程度不同（黑色反射红外线较少，白色反射红外线较多），传输不同的信号给控制器，从而控制智能小车电机的旋转方向，实现循迹功能。具体操作方法是将两个红外传感器安装在贴近地面的智能小车底盘前侧，若赛道铺设的是白底黑线，则正常行驶时，发射管发射的红外线被黑线吸收，导致接收管无法接收到红外线，传感器传输低电平给控制器；偏离轨道时，发射管发射的红外线被白色地面反射，接收管正常接收红外线，传感器传输高电平给控制器，以此来控制智能小车正常循迹行驶。红外传感器实物图如图所示。

1.2.1传感器部分4．超声波避障传感器这种传感器利用超声波测距的非接触式测量方法，根据超声波在物体表面会显著反射成回波的特性，来测量智能小车与障碍物之间的距离，从而实现智能小车的避障功能。超声波避障传感器实物图如图所示。

1.2.1传感器部分5．火焰传感器根据红外线对火焰的敏感性，利用特殊手段制成的红外线接收管可作为智能小车的火焰传感器。火焰传感器基于不同的火焰亮度向控制器传输高/低电平信号，控制器据此判断是否发现火源，再根据具体情况进行灭火操作。火焰传感器相当于智能小车的眼睛，可发现危险情况并进行处理。火焰传感器实物图如图所示。

1.2.2控制器部分本项目中控制器选用了Arduino单片机平台，其开发简单，便捷灵活，操作简便，能跨平台使用，软硬件开源可扩展，非常适合初学者和业余爱好者们使用。智能小车通过各类传感器来采集相关信息，将信息传送到控制器Arduino单片机处理相关数据，然后发送相关指令控制执行器进行相应动作。接下来我们来介绍一下Arduino的相关内容：

1.2.2控制器部分（1）认识ArduinoArduino意为“强壮的朋友”，是一种便捷灵活、易于上手的开放源码的电子原型平台，最初是专为没有编程基础的设计师、工艺美术人员、业余爱好者和对开发互动装置或互动式开发环境感兴趣的人而设计的。设计者的初衷是完成一个廉价好用的微控制器开发板，普通人也能利用Arduino开发板做出实用有趣的东西。随着Arduino的广泛应用，世界上的各大生产商也在生产和销售与Arduino兼容的电路板和扩展板。所以，Arduino是一个完全开源的兼有软件和硬件两方面的电子开发平台，具有互助和奉献的开源精神以及团队力量。

1.2.2控制器部分（2）Arduino特点1）开放源代码的电路图设计，程序开发接口可免费下载，也可依需求自己修改。2）可以采用USB接口供电，也可以外部供电，双向选择。3）Arduino支持ISP在线烧写，可以将新的“Bootloader”固件烧入ATmega168或ATmega328芯片。有了Bootloader之后，可