藍(lán)牙小車開題報告

藍(lán)牙小車開題報告天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計開題報告屆：2015學(xué)院：自動化專業(yè)：自動化2015年3月5天津理工大學(xué)教務(wù)處制表天津理工大學(xué)教務(wù)處制表天津理工大學(xué)教務(wù)處制表天津理工大學(xué)教務(wù)處制表篇二：智能小車開題報告電氣與信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告《基于單片機的智能小車設(shè)計》開題報告一、課題的目的和意義.研究目的1、通過此次課程設(shè)計進一步學(xué)習(xí)和鞏固單片機及其相關(guān)的知識，并能在設(shè)計過程中綜合運用所學(xué)的知識內(nèi)容。2、 進一步熟悉和掌握MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其外圍電路的設(shè)計，掌握匯編語言的編程方法，為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎(chǔ)。3、 培養(yǎng)掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力。.研究意義智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)—它集中地運用了計算機、傳感、信息、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)一是典型的高新技術(shù)綜合體。本文設(shè)計的自動尋跡小車就是這種綜合體的一種嘗試。文中所設(shè)計的自動尋跡小車在傳感器的配合下——具有自動尋跡的功能，可以說基本實現(xiàn)了簡易小車的智能化。在很多文獻(xiàn)中有“自動小車”的字樣出現(xiàn)，有自動往返小車的設(shè)計、自動消防小車設(shè)計等，這些小車都離不開伯動”，現(xiàn)在的國內(nèi)外都在研究和開發(fā)自動無人駕駛汽車，自動尋跡小車就是無人駕駛汽車的一小部分，只要能設(shè)計好自動尋跡小車，就會對無人駕駛汽車的開發(fā)和研究有很大貢獻(xiàn)。二、文獻(xiàn)綜述自動尋跡小車系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多個學(xué)科。主要由路徑識別、角度控制及車速控制等功能模塊組成。在該系統(tǒng)中，由紅外光電傳感器實現(xiàn)路徑識別，通過對小車速度的控制，使小車能按照任意給定的黑色引導(dǎo)線平穩(wěn)地尋跡。實驗證明：系統(tǒng)能很好地滿足尋跡小車對路徑識別性能和抗干擾能力的要求，速度調(diào)節(jié)響應(yīng)時間快，穩(wěn)態(tài)誤差小，

具有較好的動態(tài)性能。本設(shè)計所采用的紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機■=j最就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過■=j最本設(shè)計所做的改進就是使用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器，其原理也是利用紅外探測法，在車的前面和后面各安裝一個，這樣能更好的保證小車在前進和后退過程中不會行駛到軌跡外面去。用一個字節(jié)來代表車底的2個光電傳感器，用每一個位來代表當(dāng)前傳感器的檢測狀態(tài)，以此把小車直線行進時分成三種狀態(tài)，當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測到白線時，小車在跑道的正上方，這時控制兩電機同速度全速運行；當(dāng)檢測到有一個傳感器偏出白線時，小車處于微偏狀態(tài)，這時將一個電機速度調(diào)慢，另一電機速度調(diào)快，完成調(diào)整；當(dāng)檢測到有兩個電機偏出時，小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時把一個電機的速度調(diào)至極低，另一電機全速運行，從而在較短時間內(nèi)完成路線的調(diào)整。用這種三級調(diào)速的尋跡算法同單純的判斷檢測到對管的位置并作出判斷的方法相比，程序思路清晰，程序執(zhí)行結(jié)果較好。三、研究(設(shè)計)內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題1.研究內(nèi)容研究基于MCS-51單片機為控制器的程序設(shè)計，編制相應(yīng)軟件。建立基于MCS-51單片機為控制器模型，并實現(xiàn)仿真。設(shè)計以最小系統(tǒng)開發(fā)板為主電路板的電路。(4)通過電腦在實驗箱和仿真系統(tǒng)中驗證各個模塊的功能。2.研究途徑收集資料和文獻(xiàn)，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制器和傳感器技術(shù)以及自動控制原理，按照小車實現(xiàn)的功能而選用適當(dāng)?shù)哪K和控制程序，建立完整仿真模型并仿真。設(shè)計以MCS-51單片機為主控制器、以光電傳感器檢測的輸入電平為輸入信號，輸出信號給電機驅(qū)動芯片，以控制車輪的轉(zhuǎn)速，制作硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，并在線調(diào)試程序。.技術(shù)路線根據(jù)自動尋跡小車所要求實現(xiàn)的功能，應(yīng)用到紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器，設(shè)計好傳感器的靈敏度和抗干擾性能。以光電傳感器所檢測到的信號電平為輸入，通過編寫匯編語言程序，通過電平的高低，判斷小車偏轉(zhuǎn)的方向，再通過單片機輸出的信號控制步進電機，使一個電機行駛速度減慢，另一個加快速度，以調(diào)整小車的行駛方向。（3）以MCS-51單片機作為主控制器研制自動尋跡小車的控制系統(tǒng)，并設(shè)計單片機硬件和軟件系統(tǒng)。硬件設(shè)計采用ProtelDXP2004制作原理圖和印刷電路板，軟件設(shè)計采用匯編語言編程。（4）在線調(diào)試時，在實驗室自動尋跡小車的制動/驅(qū)動性能檢測試驗臺進行，用組裝好的小車在實驗臺上行駛，用按鍵控制其行駛的速度，檢測驅(qū)動性能是否適用，剎車制動系統(tǒng)是否靈活。（5）調(diào)試一下光電傳感器靈敏度的高低，用帶有黑色帶的紙張，手拿傳感器在黑帶附近移動，看指示燈閃爍的是否正常，能否滿足設(shè)計的要求。4?擬解決的關(guān)鍵問題本設(shè)計所要解決的主要問題是：自動尋跡小車實現(xiàn)的功能主要是使小車按照事先有的固定軌跡行駛，行駛中會有一些彎路出現(xiàn)，小車自動調(diào)整方向，以及在行駛過程中出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的情況，小車自動調(diào)整行駛路線，保證小車不會行駛到軌跡外面。這里選用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器，在車的前面和后面各安裝一個，并編寫必要的軟件程序，以實現(xiàn)對小車的行駛控制。四、研究（設(shè)計）方案與進度計劃安排1.研究（設(shè)計）方案：從設(shè)計的要求看，系統(tǒng)的完成是分模塊設(shè)計的，在進行方案比較論證時，也是對各個模塊進行方案論證，本課題設(shè)計的系統(tǒng)有車體設(shè)計、控制器模塊、電源模塊、穩(wěn)壓模塊、尋跡傳感器模塊、電機模塊、電機驅(qū)動模塊七部分，針對這七部分，我分別選擇了如下的設(shè)計方案。4.1車體設(shè)計自己制作電動車。經(jīng)過反復(fù)考慮論證，我制定了左右兩輪分別驅(qū)動，前萬向輪轉(zhuǎn)向的方案，即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的步進電機進行驅(qū)動，車體前部安裝一個萬向輪。這樣不僅使得各種所需傳感器的安裝十分方便，而且也克服了玩具電動車的電機多為玩具直流電機，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速的缺點，因此我選擇了此方案。4.2控制器模塊本設(shè)計采用MCS-51系列中的80C51單片機作為主控制器。0C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。本設(shè)計就采用了比較先進的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低，因此我選擇了此方案。4.3電源模塊采用12V蓄電池為步進電機供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但由于我們在車體設(shè)計時留出了足夠的空間，并且蓄電池的價格比較低，因此我選擇了此方案。4.4穩(wěn)壓模塊采用兩片7812將電壓穩(wěn)壓至12V后給步進電機供電，然后采用2576將電壓穩(wěn)至5V。2576的輸出電流最大可至3A，完全滿足系統(tǒng)要求，并可克服發(fā)熱量過大的問題，因此我選擇了此方案。4.5尋跡傳感器模塊用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。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)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。此方法簡單有效，并可良好的實現(xiàn)尋跡功能，因此我選擇了此方案。4.6電機模塊采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位，因此我選擇了此方案。4.7電機驅(qū)動模塊采用專用芯片L298N作為電機驅(qū)動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個步進電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良，因此我選擇了此方案。4.8最終方案經(jīng)過反復(fù)論證，我最終確定了如下方案：（1） 車體使用自己手工制作的。（2） 采用MCS-51單片機作為主控制器。（3） 用蓄