智能小車(chē)開(kāi)題報(bào)告

1、表6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告浙 江 科 技 學(xué) 院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 開(kāi) 題 報(bào) 告題 目 基于STC89C51單片機(jī)智能小車(chē)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 信息與電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 電信081 學(xué) 號(hào) 108023022 學(xué)生姓名 魏偵飛 指導(dǎo)教師 李鑫 開(kāi)題日期 2011年12月5號(hào) 一、選題的背景與意義智能化作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無(wú)需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。同遙控小車(chē)不同，遙控小車(chē)需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進(jìn)退，比較先進(jìn)的遙控車(chē)還能控制其速度，而智能小車(chē)，則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)

2、其對(duì)行駛方向、啟停以及速度的控制，無(wú)需人工干預(yù)，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。國(guó)外智能車(chē)輛的研究歷史較長(zhǎng)，始于上世紀(jì)50年代。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個(gè)階段：第一階段 20世紀(jì)50年代是智能車(chē)輛研究的初始階段。1954年美國(guó)Barrett Electronics 公司研究開(kāi)發(fā)了世界上第一臺(tái)自主引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng)AGVS（Automated Guided Vehicle System）。第二階段 從80年代中后期開(kāi)始，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)智能車(chē)輛開(kāi)展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅

3、米修斯項(xiàng)目開(kāi)始在這個(gè)領(lǐng)域的探索。在美洲，美國(guó)成立了國(guó)家自動(dòng)高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟（NAHSC）。在亞洲，日本成立了高速公路先進(jìn)巡航/輔助駕駛研究會(huì)。第三階段 從90年代開(kāi)始，智能車(chē)輛進(jìn)入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。最為突出的是，美國(guó)卡內(nèi)基.梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）機(jī)器人研究所一共完成了Navlab系列的10臺(tái)自主車(chē)（Navlab1Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。1相比于國(guó)外，我國(guó)開(kāi)展智能車(chē)輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開(kāi)始于20世紀(jì)80年代。而且大多數(shù)研究處在于針對(duì)某個(gè)單項(xiàng)技術(shù)研究的階段。雖然我國(guó)在智能車(chē)輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，并且存在

4、一定得技術(shù)差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有：（1）中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司和國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院與2003年研制成功我國(guó)第一輛自主駕駛轎車(chē)。（2）南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)等多所院校聯(lián)合研制了7B.8軍用室外自主車(chē)，該車(chē)裝有彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等傳感器?？梢灶A(yù)計(jì)，我國(guó)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力將為智能車(chē)輛的研究提供一個(gè)更加廣闊的前景。因此，對(duì)智能小車(chē)進(jìn)行深入細(xì)致的研究，不但能加深課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，更能將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用，為將來(lái)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題本課題主要開(kāi)發(fā)一個(gè)能自動(dòng)循跡，自動(dòng)避障，自動(dòng)避懸崖，

5、超聲波測(cè)距和紅外遙控的智能小車(chē)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)主要以簡(jiǎn)易智能機(jī)器人為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選擇通用、價(jià)廉的STC89C51單片機(jī)為控制平臺(tái)，選擇常見(jiàn)的電機(jī)模型車(chē)為機(jī)械平臺(tái)，通過(guò)細(xì)化設(shè)計(jì)要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的各種功能。設(shè)計(jì)完成以由紅外線對(duì)管的自動(dòng)尋跡、紅外線自動(dòng)避障避懸崖、超聲波測(cè)距、紅外線遙控組成的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計(jì)組成多功能智能小車(chē)，共同實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛，自動(dòng)根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，檢測(cè)障礙物或懸崖后停止，紅外人工遙控等功能，實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。本設(shè)計(jì)以?xún)芍绷麟妱?dòng)機(jī)為主驅(qū)動(dòng)，通過(guò)各類(lèi)傳感器件來(lái)采集各類(lèi)信息，送入主控單元STC89C51單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后完成相

6、應(yīng)動(dòng)作，以達(dá)到自身控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用H橋驅(qū)動(dòng)模塊-雙L298步進(jìn)/直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板 ，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)直流電機(jī)和2個(gè)步進(jìn)電機(jī)3；避障和避懸崖采用紅外光電開(kāi)關(guān)來(lái)完成，自動(dòng)尋跡采用紅外發(fā)射管和接收管光電對(duì)管尋跡傳感器完成，超聲波測(cè)距采用超聲波發(fā)射器和接收器經(jīng)鎖相環(huán)電路檢波完成，最后由控制單元處理數(shù)據(jù)后通過(guò)編程有序合理的將各模塊信號(hào)整合在一起并完成相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡(jiǎn)易機(jī)器人。STC89C51紅外接收頭尋跡模塊探測(cè)金屬模塊避懸崖模塊避障模塊磁鋼探測(cè)模塊電源模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)遙控發(fā)射器根據(jù)設(shè)計(jì)的作品要達(dá)到的效果，本系統(tǒng)以STC89C51為核心控制器，主要由電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、尋跡模塊、避障

7、模塊、避懸崖模塊、超聲波測(cè)距模塊、紅外線遙控模塊、磁鋼探測(cè)模塊和探測(cè)金屬模塊構(gòu)成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：三、研究的方法與技術(shù)路線1準(zhǔn)備工作 認(rèn)真詳細(xì)的閱讀任務(wù)書(shū)，深刻了解主要的內(nèi)容和要求。 查閱與智能小車(chē)相關(guān)的書(shū)籍，了解智能小車(chē)的工作原理。 了解歷年全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽有關(guān)智能小車(chē)的資料。 根據(jù)控制要求初步確定所使用的元器件。 復(fù)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，查閱與所需硬件相關(guān)的電路設(shè)計(jì)。2. 實(shí)施步驟 明確控制要求，繪制電路連接圖。 參考文獻(xiàn)，檢查電路圖的正確性。 根據(jù)電路連接圖焊接電路板，制作智能小車(chē)模型。 分析操作流程，繪制程序流程圖。 編寫(xiě)程序代碼。 運(yùn)用電腦軟件初步對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。 配合智能小車(chē)硬

8、件部分，并完善功能，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3設(shè)計(jì)方案（1）電機(jī)單元方案采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便，小車(chē)電機(jī)內(nèi)部裝有減速齒輪組，所以并不需要考慮調(diào)速功能，很方便的就可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)單片機(jī)對(duì)直流減速電機(jī)前進(jìn)、后退、停止等操作4。（2）電源單元方案方案二：采用雙電源供電，通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的電源分別對(duì)單片機(jī)和直流減速電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少波動(dòng)，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車(chē)更好的運(yùn)作起來(lái)，唯一的缺點(diǎn)就是會(huì)增加小車(chē)的重量56。（3）避障和避懸崖單元方案用漫反射式光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行避障。光電開(kāi)關(guān)的工作原理是根據(jù)光線發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，其接收電路據(jù)此做出判斷反應(yīng)，

9、物體對(duì)紅外光由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。當(dāng)沒(méi)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出高電平78。（4）尋跡單元方案利用尋跡來(lái)引導(dǎo)小車(chē)到達(dá)用戶(hù)所指定的地點(diǎn)。采用紅外發(fā)射管和接收管光電對(duì)管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平910。四、研究的總體安排與進(jìn)度：時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容2011年11月30日2011年12月5日畢業(yè)設(shè)計(jì)選題2011年12月6日2011年12月23日開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述2012年2月13日2012年4月8日

10、畢業(yè)設(shè)計(jì)2012年3月26日2012年3月30日期中檢查：軟硬件成果及外文翻譯2012年4月9日2012年5月6日畢業(yè)設(shè)計(jì)，論文撰寫(xiě)2012年5月7日2012年5月13日畢業(yè)設(shè)計(jì)期末驗(yàn)收2012年5月19日2012年5月25日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯五、主要參考文獻(xiàn)：1. 曾增烽，劉浩，李雪，基于51單片機(jī)的串行通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)J，中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 信電學(xué)院，221008；2. 趙海蘭，基于單片機(jī)的紅外遙控智能小車(chē)的設(shè)計(jì)J，無(wú)線互聯(lián)科技-2011年3期；3. 何立民 單片機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)J 中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào) 1995年 No：30；4. 周淑娟，基于單片機(jī)智能尋跡小車(chē)的設(shè)計(jì)方案J，工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育-20

11、11年6月第9卷第2期；5. 韓毅，楊天. 基于HCS12單片機(jī)的智能尋跡模型車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：1535-1955；6. 于連國(guó),李偉,王妍瑋, 基于單片機(jī)的智能小車(chē)設(shè)計(jì)J, 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備-2011年4期；7. 趙振德，多功能遙控智能小車(chē)的制作J，電子制作-2011年4期；8. RowelO.Atienza，MarceloH.AngJr. A Flexible Control Architecture for Mobile Robots: An Application for a Walking RobotJ. Journal of Intelligent and Robotic Systems, Springer Netherlands, 2001,1(30), 2948.9. M. J Potasek andGP. Agrawal,Single-Chip microcomputer data / Prepared by Technical Information Center. IEEE J.Quantum Electron, 1995, Vol. 3l, No. I, 183-189.10. Zhu,