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姓名：吴融冰指导教师：姜占鹏基于Arduino智能小车设计与实现智能小车摘要本设计采用arduinouno为核心，利用安卓手机Bluetooth无线控制小车进入自动运行和手动运行模式。自动运行模式实现智能小车进行透过超声波来智能避障自动行驶的功能；手动运行模式实现手动控制智能小车进行前进、后退、左转、右转和停止动作。利用L293D芯片驱动直流电机，来对双驱动进行正反转的控制，实现小车前进、后退、左转、右转和停止的需求；利用SG90舵机来180度旋转HC-SR04超声波模块，使其可以对左方、前方和右方才进行测距，并交给主机判断哪一方可以通行，来进行避障操作。利用手机蓝牙发送控制信号，智能小车上的HC-05蓝牙接收智能手机控制信号，实现对小车的远程无线遥控功能，可以远程无线对小车左右转弯，以及前进后退，并利用超声波传感器进行避障。整个系统的电路模块化高，结构简单，可靠性能高。为此我设计了一款手机APP来进行操作智能小车，来简化了控制繁琐的操作。Part1功能介绍功能简介主要功能手动控制停止转向自动控制自动避障前进后退结构框图ARDUINOUNOPart2硬件介绍智能小车是以超声波模块为基础，再辅以蓝牙遥控模块的综合控制，通过arduino处理采集到的信号，与串口接收到的信号，实现对智能小车的转向、前进、后退的控制，识别障碍物且避开障碍物的自动避障。智能小车实物图模块功能设计思路Arduinouno超声波测距模块电源模块舵机模块电机驱动模块蓝牙控制模块微处理机控制模块Arduinouno是重要的处理核心，其功能是透过蓝牙模块传来的指令来确定智能小车的工作模式是手动模式还是自动模式。若为手动模式则透过蓝牙，手机实时操作，arduino来控制驱动模块使电机工作，智能小车按需进行各种移动；若为自动模式，则通过手机下达指令，arduinouno控制小车自动避障。电源模块如图所示，电源模块由充电电池组成，其中两枚18650型充电电池给Arduinouno、舵机模块、超声波模块和蓝牙模块供电。两枚充电电池总电压为7.4v。舵机模块控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘位置为0－180度，呈线性变化。超声波测距模块采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号;模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间．测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2超声波舵机控制云台本设计将超声波模块和舵机模块结合起来负责的主要功能是在智能小车的前方进行180度超声波测距，判断其左方、前方和右方，何处无阻碍可前行。舵机带动超声波模块固定时间段沿0˚、90˚、180˚进行转动，超声波测量在不同方向上离障碍的距离。电机驱动模块本设计使用L293D电机驱动模块，可以直接驱动2路3V-16V直流电机，并提供了5V输出接口（输入最低只要7V），就可以给5V单片机电路系统供电（低纹波系数）,支持5VMCUARM控制，可以方便的控制直流电机速度和方向，也可以控制1相步进电机，5线4相步进电机。透过arduinouno便于控制小车的两个电机。蓝牙控制模块本设计是从机模块，选择HC-05型号的蓝牙模块通过手机APP来操作智能小车，其实是通过手机蓝牙与小车上搭载的蓝牙进行通信。两方蓝牙配对成功后就可以进行串口通信，并把信号传送给arduinouno主机，实现实时通信，完成控制操作。Part3软件介绍程序逻辑通过超声波传感器测距来判断小车的行驶方向，当左方、前方和右方测到距离都大于30cm时，小车前进；若是有一方小于30cm，则判断左边距离和右边距离，若是左边距离小于右边距离，则小车右转，相反的，小车左转；这时还需判断左边和右边的距离是不是都小于15cm，若是，则小车后退，若不是，返回判断左边距离小于右边距离？APP界面选单界面氛围上中下三部分，其中上半部分是手机蓝牙跟智能小车上安装的蓝牙进行配对连接与断开的部分。中部是手机控制切换智能小车手动驾驶与自动驾驶下半部分是手动驾驶部分，共有前进、后退、左转、右转和停止五个动作Part4应用前景我的设计具有以下可扩充性–可在小车上搭载小型风扇和火焰检测器，这样可以实现自动检查火情，并现场灭火。–可在小车上搭载一个微型摄像头，这样可以实现，在人眼无法达的地方将图像实时传回给手机界面，可以看到。–可以将双驱的小车改装成四驱的小车，有更多的延展性。