基于单片机控制的避障小车设计

PAGEPAGEIV基于单片机控制的避障小车设计摘要随着智能化技术的飞速发展，对于该技术的研究也越来越受研究者的关注。近年来国内外的教育部门都在组织有关智能化技术的比拼赛，由此证明智能化技术是时代发张的必经之路也只至关重要的。智能小车在这方面有很大的探索意义和代表性。智能小车广泛应用于自动化生产线、智能仓储管理及物流配送等方面。在特殊的坏境中，常需要多智能小车协作完成任务，因此多智能小车协作的控制就显得尤为重要。随着网络技术的快速发展，通过网络实现远程监控智能小车已成为当前一个重要的研究方向。本文主要以STM32单片机为控制核心，通过红外遥控实现前进后退和转向行驶；通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到红外遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后，将调试成功的模块集成到车身中，结合程序，通过单片机的控制，将模块有效地集成到一起，达到预期的目的，完成最终的设计和生产，可以使汽车智能化。在一定环境下操作。本设计的智能小车结构简单，技术发展成熟，较容易实现，但各模块之间的联系、软件设计以及整个系统的优化都具有很大的灵活性。不管采用什么思路，智能化、人性化，一定程度在小车上得以体现。关键词：智能小车；远程监控；单片机

AbstractInWiththerapiddevelopmentofintelligenttechnology,peoplepaymoreandmoreattentiontotheresearchofthistechnology.Inrecentyears,educationaldepartmentsathomeandabroadareorganizingintelligenttechnologycompetitions,whichprovesthatintelligenttechnologyistheonlywayforthedevelopmentofthetimes,anditisveryimportant.Intelligentvehiclesareofgreatsignificanceandrepresentativenessinthisrespect.Intelligentvehiclesarewidelyusedinautomatedproductionlines,intelligentwarehousingmanagementandlogisticsdistribution.Underspecialcircumstances,multi-intelligentvehiclesoftenneedtocooperatetocompletetasks,somulti-intelligentvehiclecollaborativecontrolisparticularlyimportant.Withtherapiddevelopmentofnetworktechnology,ithasbecomeanimportantresearchdirectiontorealizeremotemonitoringofintelligentvehiclesthroughnetwork.Inthispaper,theSTM32singlechipcomputerasthecontrolcore,throughinfraredremotecontroltoachieveforwardandbackwardandsteering;throughinfraredsensors,toachieveautomotiveself-adaptivecruise,obstacleavoidanceandotherfunctions.Thedesignadoptsthemethodsofcomparativeselection,moduleindependenceandcomprehensivetreatment.Throughreadingalargenumberofrelevantliterature,analyzingandsortingoutrelevantinformation,onthisbasis,listingdifferentsolutions,combiningwiththeactualsituation,comparingtheadvantagesanddisadvantagesofthescheme,choosethebestschemefordesign.Fromelectriclocomotivebody,minimumsystemtoinfraredremotecontrol,infraredtubeautomatictrackingtoinfraredautomaticobstacleavoidanceandvoicecontrol,thedesignofeachmoduleiscompleted.Throughdebuggingandtestingofeachmodule,thecorrectsignaloutputisobtained,anditsproperfunctionisrealized.Finally,thesuccessfuldebuggingmoduleisintegratedintothecarbody,combinedwiththeprogram,throughthecontrolofsingle-chipcomputer,themoduleiseffectivelyintegratedtogethertoachievethedesiredpurpose,completethefinaldesignandproduction,andmakethecarintelligent.Workinacertainenvironment.Theintelligentvehicledesignedinthispaperissimpleinstructure,matureintechnologyandeasytoimplement,buttheconnectionbetweenmodules,softwaredesignandoptimizationofthewholesystemhavegreatflexibility.Whateverwayofthinking,intellectualizationandhumanizationcanbeembodiedinthecartoacertainextent.Keywords:intelligentcar;remotemonitoring;singlechipcomputer

目录摘要 IAbstract II1绪论 11.1课题背景 11.2研究目的及意义 11.3研究现状 22总体设计 42.1各模块分析选择 42.1.1主控单元方案比较与选择 42.1.2寻迹单元方案比较与选择 42.1.3遥控单元方案比较与选择 42.2总体设计框图 53硬件设计 63.1单片机控制模块 63.1.1时钟电路 63.1.2复位电路 63.1.3烧写接口电路 73.2蓝牙遥控模块 73.2.1蓝牙遥控工作原理 73.2.2PT2262/2272芯片 83.3红外对管寻迹模块 93.3.1模块系统分析 93.3.2LM393芯片介绍 103.4电机驱动模块 113.5避障模块 113.6语音模块 124软件设计 144.1模糊控制算法 144.1.1模糊控制算法原理 144.1.2智能小车中的模糊控制算法 144.2软件设计框图 155制作和调试 165.1使用的仪器仪表及软件 165.2系统制作 165.3系统调试 165.3.1硬件调试 165.3.2软件调试 176结论与展望 19参考文献 20致谢 21附录1电路图 22附录2源代码 23PAGE171绪论1.1课题背景随着计算机、网络、机电一体化、信息、自动化、人工智能等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个新的阶段。同时，空间和海洋资源的开发利用为移动机器人的发展提供了广阔的空间。目前，智能移动机器人、无人自主车辆等领域的研究已进入应用阶段。随着研究的深入，对移动机器人的自主导航能力、实时监控功能、动态避障策略和时间提出了更高的要求。智能无线控制汽车技术研究集成了红外遥控、视频传输、定位和运动控制技术。它包括红外遥控、视频采集和路径控制等模块，是移动机器人的主要组成部分。移动机器人的运动控制主要是完成移动机器人的运动平台，提供移动机器人的控制模式。性能良好的移动机器人运动控制系统是移动机器人运行的基础，可以作为移动机器人研究的通用开发平台。运动控制是智能无线控制汽车的执行机构，对汽车的平稳运行起着重要的作用。随着新型智能控制算法的出现，移动机器人正向智能化方向发展，对运动控制系统的性能提出了更高的要求。智能无线控制小车控制系统的设计与实现，可以熟悉移动机器人软硬件的开发，掌握移动机器人的运动控制特性，为移动机器人的功能扩展搭建一个可行、稳定的平台。其次是移动机器人，它可以成为各种机器人发展的共同基础平台。智能移动机器人控制系统的开发具有一定的现实意义，将为移动机器人的未来发展打下坚实的基础。1.2研究目的及意义本设计主要是以简单的智能机器人为开发平台，以通用廉价的stm32单片机为控制平台，以普通的汽车模型为机械平台，通过详细的设计要求，结合传感器技术，设计了一种新型的智能机器人。设计完成了由无线遥控、红外自动跟踪管、红外自动避障和语音控制等硬件模块与软件相结合的设计，形成了多功能智能车。该车可前后移动，根据地面黑线自动转向和导航，发现障碍物后停车并讲话。音频信号控制功能可以实现智能控制，达到设计目标。1.3研究现状世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年的历史。美国和前苏联是从20世纪60年代末期开始进行月球表面探测任务的。美国曾在1966-1968年间向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997年由美国JPL全称JetPropulsionLaboratory美国太空总署喷气推进实验室研制的Sojourner号探测车登上了火星。它验证了小型火星车的性能并完成了一系列技术试验。2004年1月美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在1959-1976年间，总共成功发射了两个月球探测车。单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活生产上单片机无处不在STC89C52可以说是单片机领域的主流产品其应用如此广泛，所以有必要去学习和应用该单片机以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。通过构建智能小车系统培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路。采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中加深对控制理论的理解和认识。目前已经开发出了多种类型机器人机构，运动自由度从3自由度到7或8自由度不等，其结构有串联、并联及垂直关节和平面关节多种。目前研究重点是机器人新的结构、功能及可实现性，其目的是使机器功能更强、柔性更大、满足不同目的的需求。另外研究机器人一些新的设计方法，探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。同时机器人机构向着模块化、可重构方向发展。现已实现了机器人的全数字化控制，控制能力可达21轴的协调运动控制；基于传感器的控制技术已取得了重大发展。目前重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。同时机器人的控制器的标准化和网络化以及基于pc机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为重点研究内容。机器人已经实现了全数字交流伺服驱动控制，绝对位置反馈。目前正研究利用计算机技术，探索高效的控制驱动算法，提高系统的响应速度和控制精度；同时利用现场总线（FILDBUS）技术，实现的分布式控制。为了进一步提高机器人的智能性和适应性，各种传感器的应用是解决问题的关键。目前，视觉传感器和激光传感器已成功应用于机器人中。下一步研究的重点是有效可行的多传感器融合算法（特别是在非线性和非平稳非正态分布情况下）和传感器系统的实际问题。机器人应用技术主要包括机器人工作环境的优化设计和智能作业。优化设计主要利用各种先进的计算机手段，实现设计的动态分析和仿真，特高设计效率和优化。智能作业则是利用传感器技术和控制方法，实现机器人作业的高度柔性和对环境的适应性，同时降低操作人员参与的复杂性。目前，机器人的作业主要靠人的参与实现示教，缺乏自我学习和自我完善的能力。这方面的研究工作刚刚开始。目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目前机器人研究中的热点之一。

2总体设计2.1各模块分析选择通过收集各硬件模块资料信息，对其进行有效的分析选择，最终选出最合理的设计方案。2.1.1主控单元方案比较与选择方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，自动寻迹信号，红外遥控信号，语音控制信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。方案二：采用STM32单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过比较芯片调制处理后由控制系统接收。路线寻找采用红外线管对路面信号采集，送到单片机系统处理，同样包括红外遥控信号和语音控制信号。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，更能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。2.1.2寻迹单元方案比较与选择方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。方案二：采用集成红外对管作为跟踪单元的传感器，红外发射器发射红外线，红外二极管接收红外线。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较可靠，因此采用方案二。当小车底部的某边红外线收发对管遇到黑带时，可以检测到输入电平为高电平，反之为低电平。结合单片机查询方式，通过程序控制小车哪边轮胎转动来改变方向。这样不断循环检测，方向控制，使小车按黑线行走。2.1.3遥控单元方案比较与选择方案一：红外遥控系统由发射和接收两部分组成。控制操作通过使用asic芯片进行编码和解码来执行。发射部分包括键盘矩阵、编码调制和led红外发射器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。相对结构比较复杂，而且使用的时候必须将遥控器前的红外发射孔对准接收管才可以。方案二：无线电遥控也由发射和接收两大部分组成，由于无线电遥控模块在市场上非常普及，加上无线电遥控有传输距离远、抗干扰能力强、无方向性等优点，对于小车的控制是一个不错的选择。方案三：超声波遥控是利用超声波来传送指令的遥控，可以应用于需要遥控、遥测的场合。采用AX5326与AX5327等构成的遥控系统具有体积小、功耗低、功能强大、抗干扰能力强等优点。但由于超声波遥控价格相对上面两种价格较贵，而且对于小车的遥控也太过于夸大化。结合三种方案，最终选择用电量、发射、接受功率都不大，一般的小障碍也可以穿越，而且遥控无方向性的无线电遥控。采用带有PT2272解码的TDL-9915接收模块和带有PT2262编码的TDL9988-4发送模块完成。2.2总体设计框图该系统以单片机为控制核心，对各种外部传感器检测到的液位信号进行处理。外部信号由四部分组成：循迹模块、避障模块、遥控模块和语音模块。最后，将处理结果传送给汽车电机，达到相应的效果。如图2-1总体设计框图单片机核心控制单片机核心控制语音控制自动寻迹避障模块无线遥控电机转动图2-1总体设计框图

3硬件设计3.1单片机控制模块3.1.1时钟电路单片机的时钟产生有两种方法：内部时钟方式和外部时钟方式。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。虽然对外电容值没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器的频率、振荡器的稳定性、启动振荡的速度和温度的稳定性。因此，本系统电路中晶体振荡器的值为12MHz，应尽量选用陶瓷电容器。电容值通常为30pF。电刷电路板焊接时，晶体振荡器和电容器应尽量靠近单片机芯片安装，以减小寄生电容，保证振荡器工作稳定可靠。3.1.2复位电路复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。所谓上电复位，是指计算机加电瞬间，要在RST引脚出现大于10MS的正脉冲，使单片机进入复位状态。按钮复位是指用户按下“复位”按钮，使单片机进入复位状态。如图3-2是上电复位及按钮复位的一种实用电路。上电时，+5V电源立即对单片机芯片供电，同时经电阻R对电容C3充电。C3上电压建立的规程就产生一定宽度的负脉冲，经反向后，RST上出现正脉冲使单片机实现了上电复位。按钮按下时，RST上同样出现高电平，实现了按钮复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片的复位端的复位电平与单片机的复位电平相同，则可以与单片机的复位脚相连。因此，无栅极不仅在这里起到反向作用，而且提高了驱动能力。电容c1和c2起到令人担忧的作用，以防止干扰进入复位端并导致误操作。3.1.3烧写接口电路RST置高电平，然后向单片机串行发送编程命令。P1.7(SCK)输入移位脉冲，P1.6(MISO)串行输出，P1.5(MOSI)串行输入。被烧写的单片机一定是最小系统（单片机已经接好电源，晶振，可以运行）。如图3-3烧写接口电路。图3-3烧写接口电路3.2蓝牙遥控模块此模块实现了无线电远距离控制小车的停启、方向行驶的功能，在整个小车系统中起到不可忽视的作用。3.2.1蓝牙遥控工作原理图3-4是无线电遥控设备方框图，由发射机、接收机及执行机构三部分组成。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操纵器(操纵开关或电位器等)控制，操纵者通过操纵器；使编码电路产生所需要的控制指令。这些控制指令具有一些特点，易于区分。例如，用270Hz的正弦信号作为控制左舵的命令，用350Hz的正弦信号作为控制右舵的命令。即不同频率的正弦信号代表不同的控制指令。除了可利用频率特征外，还可用正弦信号的幅度及相位特征、脉冲信号的幅度、宽度及相位特征以及码组特征等表示各种指令。图3-4无线电遥控设备方框图本模块采用的红外遥控是市场上现成的带有PT2272解码的TDL-9915接收模块和带有PT2262编码的TDL9988-4发送模块，如图3-5。图3-5TDL-9915和TDL9988-43.2.2PT2262/2272芯片编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，经过两次地址码的比较和检查，VT脚输出一个高电平。同时，相应的数据脚输出高电平。如果发送者一直按这个键，编码芯片就会连续传送。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。如图3-6PT2262图3-6PT2262编码电路PT2262和解码电路PT2272的第一到第八英尺是地址设置英尺。有三种状态可供选择：悬挂、正电源和接地。只有当发射机pt2262和接收机pt2272的地址码相同时，它们才能成对使用。同一系统的地址码必须相同，不同的系统可以用不同的地址码来区分。3.3红外对管寻迹模块跟踪是指汽车沿着白色地板上的黑线行走。该系统采用红外检测方法。也就是说，在汽车行驶过程中，利用红外光在不同颜色物体表面反射特性不同的特点，不断地向地面发射红外光。当红外光碰到白纸地板时，就会发生漫反射。反射光由安装在汽车上的接收器接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。由此过程来改变接收管的输出电压，单片机以电压的变化为依据来执行小车电机确定行走路线。3.3.1模块系统分析图3-7为红外线寻迹安装图，图3-9为寻迹模块实现原理图，分析如下：图3-7红外线寻迹安装图图3-8寻迹模块原理图如图3-8是整个红外线寻迹过程实现的原理图。四针接口处P3，P4的1，2脚是跟红外线发射管连接，3，4则是跟接收管相连，放置插针是为了更容易实现红外线管的放置。由于红外接收光的变化可以改变接收管上的电压，相当于可变电阻，这一特性为设计提供了基本保证。比较芯片LM358（LM393）将接收管的电压与参考电压进行比较，输出相应的电平。当红外管遇到黑线时，反射减弱，输入电压升高，输出端输出电压高。在上拉电阻R12（R20）后，输出电压达到单片机的有效接收电平。3.3.2LM393芯片介绍双电压比较器电路—LM393，如图3-10LM393原理结构图和表3-1引脚功能表。图3-9LM393原理结构图表3-1引脚功能表引出端序号功能符号引出端序号功能符号1输出端1OUT15正向输入端21N+(2)2反向输入端11N-(1)6反向输入端21N-(2)3正向输入端11N+(1)7输出端2OUT2续表3-14地GND8电源VCC3.4电机驱动模块小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，所以采用电机驱动芯片L293D。L293D是著名的SGS公司的产品。单集成电路，高压，大电流，四通道驱动，设计用于接收DTL或TTL逻辑电平，驱动电感负载（如继电器，直流和步进电机）和开关功率晶体管。它包含4路逻辑驱动电路。L293D可以直接控制电机而无需隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，可以实现电机的反转和停止。用程序输入相应的代码值非常方便，可以实现相应的动作，有效地控制电机的运动，如图3-10电机驱动原理图所示。J16和J17控制左边电机，J18和J19控制右边电机。取左边电机为例，当J16输入数字电平“1”，J17输入数字电平“0”时实现正转；当J16输入数字电平“0”，J17输入数字电平“1”时实现反转；当J16输入数字电平“0（1）”，J17输入数字电平“0（1）”时实现停止；最后结合左右电机通过单片机共同实现小车的前后左右四个方向行驶。图3-10电机驱动原理图3.5避障模块HC-SR04超声波测距模块测量范围在2cm-400cm之间，可以实现无接触式测距功能。HC-SR04超声波测距模块由一个超声波发射器、一个超声波接收器和控制电路组成为了防止发射信号对回向信号的影响，我们的测量周期不易过小。并且由于HC-SR04的感应角度不大于15°，所以测距时，为了防止发射信号丢失，我们要求被测物体的面积不应小于0.5平方米，否则可能导致测量结果不准确。避障模块硬件原理图如下图所示：图3-11避障模块原理图HC-SR04模块主要由发射器、接收器和部分电路组成。在此试验中，我们只需简单了解电路的设计，对于其基本原理可以不用过多涉猎，我们只需明白它们的工作原理，并且能够简单运用即可。3.6语音模块音频电路由音频输出和音频输入两部分组成。SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图中的SPY0030是凌阳的一款音频放大芯片，可以工作在2.4~6V范围内，最大输出功率可达700mW。SPCE061A芯片中已经集成了音频输入专用ADC以及AGC放大电路，因此芯片外部的电路比较简单。图3-12音频电路音频输入部分如图3-13，MICP和MICN将随着MIC产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给ADC转换为数字量，这个时候就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说进行语音数据压缩、语音识别等。图3-13音频输入外围电路

4软件设计4.1模糊控制算法4.1.1模糊控制算法原理模糊控制的核心和关键是模糊控制规则，它用人的自然语言描述操作者的手动控制策略，得到一些不精确、定性和判断性的规则，这些规则是模糊控制技术中的模糊控制规则。这些模糊控制规则的产生是基于操作者对被控对象动力学的理解、表达和被控对象的控制经验，从中提取和描述输入输出关系，本质上是数学模型。控制对象的EL。在实际应用中，特别是在手动操作控制中，不需要建立被控对象的数学模型。为了模拟人工控制过程，总结和总结了人工控制的经验和策略，建立了一系列模糊控制规则。对这些规则进行处理后，生成相应的模糊控制算法。这些模糊语句是由计算机实现的。此时，形成模糊控制器。模糊控制算法描述了控制器的行为特性。模糊控制的控制过程，如果由人来实现，则按观察感官（获取信息）－思考、判断（存储和处理信息）－手动调节（实现信息）的顺序进行。4.1.2智能小车中的模糊控制算法本设计中模糊控制规则的建立方法是智能车通过经验和试验数据建立模糊控制规则。其主要控制过程如下：跟踪避障红外发射机发送信息，由接收装置接收。接收装置相当于人体感觉器官获取信息并传送给单片机。MCU相当于人脑，它可以存储和处理信息。通过训练样本库，测试车辆跟踪的最佳偏角和避障距离，包括其他遥控信号。语音信号等，指挥智能车进行相应的操作，完成智能驾驶。4.2软件设计框图在该系统中，遥控启动后，车辆一直处于自动跟踪和障碍物信号搜索状态。当任何一个避障信号和遥控信号被采集到单片机上时，它将在相应的遥控状态和方向上停止并驱动。另外中断控制程序语音控制则是实现当外部有一定强度的信号进入控制核心就对整个小车实现状态停止等待功能，其主程序流程如图4-1所示。开始开始初始化各端口查询按键向前D按下？NY寻迹行驶遥控控制？方向行驶避障控制？避障控制？停止结束YYYNNN中断保护现场语音控制行驶停止中断返回恢复现场图4-1程序流程图

5制作和调试5.1使用的仪器仪表及软件（1）数字万用表DT9203；（2）单片机仿真器WAVE6000；（3）烧写器GF2100；（4）直流稳压稳流电源DH1718E-5；（5）示波器DF1641D；（6）画图制板软件PROTELDXP；（7）编译软件ISP在线编译；（8）电烙铁TLW-30。5.2系统制作根据系统设计方案，本系统的制作主要是硬件制作，包括三个部分：面包板上的调试，PCB电路板的制作，各元器件的焊接和模块的连接。面包板上的调试是保证系统功能稳定实现的基础，在各个模块都能产生相应的信号后可以根据电路图制作集成PCB电路板，使系统电路美观而且更能保证稳定性，最后通过焊接元器件，实现有效功能后连接到小车平台上，形成完美整体。集成电路板的制作过程最为复杂。在实验板上调试后，根据已有的电路，用电路绘图软件绘制出原理图，并进一步转换成PCB图。得到PCB电路图后，将PCB电路板按1:1的比例印刷到传热纸上，转移到截留的铜板上，腐蚀成三氯化铁溶液。最后，根据电路板上的焊盘钻孔制作出PCB电路板。5.3系统调试本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于系统设计采用模块化设计方法，便于逐步测试各电路模块的功能：单片机控制模块、红外遥控模块、红外跟踪模块、红外避障模块、电机控制模块、语音控制模块的调试。最后，可以方便地逐步测试各个电路模块的功能。这些模块通过软件进行组合和测试。5.3.1硬件调试对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。1.电机控制该模块的调试功能是通过软件组合实现的。当i/0与单片机和电机控制芯片加上一定的电平连接时，可以实现电机的左右转向、前后转向和停止功能。同时，通过程序延迟可以降低电机的转速。如表5-1为电机测试记录。表5-1电机测试记录P3.4P3.5P3.6P3.7小车行驶状态0110小车向前行驶1001小车向后行驶010（1）0（1）小车向前右转0（1）0（1）10小车向前左转100（1）0（1）小车向左后退0（1）0（1）01小车向右后退0（1）0（1）0（1）0（1）小车停止行驶2.红外遥控此功能实现四个按键控制四路方向，按下“D”，小车向前行驶，“B”对应向后，“C”对应向左，“A”则实现向右行驶功能。经过多次的测试与数据记录，得出相应的结果，如表5-2。表5-2遥控测试记录分析次数第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次按键DACBCDA驶向前右左后左停停距离1M0.9M1M0.5M1.5M3M2.5M次数第8次第9次第10次第11次第12次第13次第14次按键BDCABCD驶向后前停右后左前距离0.5M2M2M1M0.5M1.5M0.3M续表5-2最佳距1.5M以内成功率11/14=89.6%5.3.2软件调试软件调试采用单片机仿真器WAVE6000及微机，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误并确认硬件完整无误。由于本系统是分模块进行程序设计的，所以调试时先分模块进行调试。虽然在软件的调试过程中，综合利用了设定断点、单步、跟踪等调试手段，使得调试工作更易进行。但是也出现了一定的问题，如语音程序只能实现第一次调用，电机延时没起到效果等等。通过了多次分离合并，修改测试语句以及单片机外加LED灯观察现象等方法得以解决，达到综合效果。

6结论与展望本设计方案按照任务书的要求，以STM32单片机为控制核心，结合红外遥控模块、红外对管寻迹模块、红外线避障模块、电机控制模块和语音控制模块实现小车的自动寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶），自动避障功能，红外遥控和语音控制功能。基本完成各项指标，实现小车的智能化行驶。系统是通过软硬结合的方式，得到硬件检测信号后输入单片机各个对应的I/O接口，通过汇编程序控制过程，小车由遥控启动后，自动寻迹，并不断检测遥控、避障和语音信号，只要得到其中任何一种信号都将转入它们对应的功能模块，实现有效控制。由于时间不足以及客观多方面的困难，整个小车相比任务书中的要求已经简化的比较多，伴随着也出现多个地方的不足：遥控只能达到前进后退左右转向，不能控制停止；电机转速过快使寻迹灵敏度不高；语音控制的麦克风接收的击掌声需非常响才有效果等等。不过，这些一定的不足有利于激发我的兴趣，不断改进完善小车：遥控达到以上功能外还将加入速度控制，停启等；语音则应用语音芯片实现人类语音智能控制；同时也可以加入里程计算显示或则其他温度、湿度、气压的控制检测等多方面的功能，达到智能机器人的效果。这些也需从工作中学习实现，让自己更上一个台阶。

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致谢本人在做设计期间，得到了导师的精心指导，多次寻找相关资料，为我指点迷津，帮助我开拓思路。老师以其严谨求实的治学态度，高度的敬业的精神，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时老师致力要求我自己独立完成设计，培养我以后做事的独立性。持续几个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，虽然不是特别完美，但它凝聚了多方的心血，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指