AVR单片机控制的红外寻迹小车设计与实现

"这篇资源是关于基于AVR单片机的寻迹小车设计与制作的本科课程设计说明书，由学生马涛完成。项目主要内容包括小车本体、控制系统和检测系统的构建，以实现轨迹跟踪。小车采用双轮结构，每个轮子由直流电机独立驱动，通过差分驱动实现灵活转向。单片机（ATmega16）用于控制电机，通过光电编码盘获取速度反馈，结合数字PID控制算法和PWM调速技术，确保小车能精确跟踪预定轨迹。此外，还建立了小车的数学模型进行运动学分析。智能车的寻迹功能基于红外探测，通过红外光电传感器判断黑色线条位置。硬件部分包括单片机核心控制单元、电源管理、路径识别、转向控制、电机驱动和速度检测等模块。" 在本项目中，AVR单片机，特别是ATmega16，被选为控制核心，因为其高效能、低功耗、性价比高且具备丰富的资源。它能够支持高级语言编程，简化了系统的开发和调试。红外探测法用于实现寻迹功能，传感器能够根据颜色差异反射红外光，从而识别行驶路线。小车通过差分驱动技术进行转向，即通过单片机分别控制两个直流电机的转速，以改变小车的行进方向。 电机驱动模块使用PWM（脉宽调制）技术来控制电机速度，这是一种有效且精确的调速方法，通过调整脉冲宽度来改变电机平均电压，进而改变电机转速。数字PID（比例-积分-微分）控制算法则用于优化跟踪性能，通过连续调整电机速度以减小实际轨迹与目标轨迹之间的偏差。 在硬件架构上，智能小车还包括电源管理模块，负责为各个部件供电；路径识别模块依赖于红外传感器阵列，识别地面的黑白线条；转向控制模块则根据单片机的指令来调整电机转速，实现小车的转向；速度及路程检测模块通过光电编码盘测量轮速，提供实时的行驶信息。 这个项目展示了AVR单片机在小型移动机器人领域的应用，结合了机械设计、电子控制、计算机编程等多个领域的知识，实现了复杂环境下的自主寻迹行驶。这样的设计不仅锻炼了学生的实践能力，也为未来智能交通和自动化系统的研发提供了参考。