摘要:自动寻迹机器人是指能够按照预定的线路自动寻线行驶，为了功能扩展，本人又给小车加入了避障功能。用于检测地面黑色引导线的红外传感器是采用光敏电阻制作和发光二极管制作而成的，检测障碍物的功能模块则采用反射式红外光电传感器实现，采用简单的51单片机开发板作为控制器，通过控制电平的高低来驱动电机运转，并根据路面和周围的环境进行转向。一次次的试验得知，使用光电传感器作为主要的信号监测模块，可以很好的完成寻迹和避障功能。该控制系统的核心部件是单片机，具有体积小、易操作、成本小、性能可靠稳定等特点。

    该系统是根据自己对其特点的要求所设计的机械结构，并利用了网上购买的小车的底盘、直流电机驱动模块L298N、51单片机最小系统、2个直流电机，通过结构和性能的重新组合，自制的小车能够按照规划好的黑色路线行驶。

该系统是以单片机为控制核心，主要由电源模块、避障检测模块、电机驱动模块、寻迹检测模块等功能模块组成。通过光电传感器对地面进行检测，反馈回来的信号经过驱动模块中的比较器处理后，传送给单片机最小系统进行实时的控制，单片机则输出相应的信号给L298N驱动芯片，然后驱动电机进行转动，从而控制小车的转向和启停。

关键词： 自动寻迹 避障 51单片机 光电开关

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1 机器人的定义-1

1.1.1寻迹及智能机器人的概述-1

1.1.2 智能机器人的发展方向-2

1.2 国内外机器人的发展现状-3

1.3 教学机器人的目的和意义-4

1.4设计目的-4

1.5设计内容-5

1.6设计预期-5

2 方案设计与论证-6

2.1 各模块分析与选择-6

2.1.1 主控单元方案比较与选择-6

2.1.2 驱动单元方案比较与选择-6

2.1.3 避障单元方案比较与选择-7

2.1.4 转向单元方案比较与选择-7

2.1.5 寻迹模块方案比较与选择-8

2.1.6 电源模块方案比较与选择-8

2.2小车最终选择方案-8

3 硬件设计-10

3.1总体设计理念-10

3.1.1系统结构图-11

3.1.2 系统结构框图-11

3.2 L298N电机驱动模块-12

3.2.1 L298N-12

3.2.2 模块参数-12

3.2.3模块内部功能模块及逻辑图-13

3.2.4 L298N原理图及驱动直流电机原理图-14

3.2.5 模块接口说明-15

3.2.6 接线端子以及接口介绍-16

3.3 红外避障光电开关-17

3.3.1 光电开关的工作原理-18

3.3.2 光电开关参数-19

3.3.3避障传感器工作情况-20

3.3.4 避障电路功能表-21

3.4 寻迹模块红外传感器电路设计及制作-22

3.4.1 光电检测模块设计-22

3.4.2 寻迹传感器工作情况-22

3.4.3 寻迹传感器的组成和工作原理-23

4.软件设计-25

4.1 系统流程图-25

4.2 寻迹控制流程图-26

4.3 避障模块流程图-27

4.4 寻迹避障程序-27

5.总结与展望-32

参考文献-33

致谢-34

附图