藍(lán)牙小車(chē)開(kāi)題報(bào)告

藍(lán)牙小車(chē)開(kāi)題報(bào)告天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告屆：2015學(xué)院：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)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(chē)開(kāi)題報(bào)告電氣與信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告《基于單片機(jī)的智能小車(chē)設(shè)計(jì)》開(kāi)題報(bào)告一、課題的目的和意義.研究目的1、通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和鞏固單片機(jī)及其相關(guān)的知識(shí)，并能在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容。2、 進(jìn)一步熟悉和掌握MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其外圍電路的設(shè)計(jì)，掌握匯編語(yǔ)言的編程方法，為即將進(jìn)入社會(huì)參加工作打下堅(jiān)實(shí)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(chē)輛是一個(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、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)一是典型的高新技術(shù)綜合體。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)尋跡小車(chē)就是這種綜合體的一種嘗試。文中所設(shè)計(jì)的自動(dòng)尋跡小車(chē)在傳感器的配合下——具有自動(dòng)尋跡的功能，可以說(shuō)基本實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易小車(chē)的智能化。在很多文獻(xiàn)中有“自動(dòng)小車(chē)”的字樣出現(xiàn)，有自動(dòng)往返小車(chē)的設(shè)計(jì)、自動(dòng)消防小車(chē)設(shè)計(jì)等，這些小車(chē)都離不開(kāi)伯動(dòng)”，現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)外都在研究和開(kāi)發(fā)自動(dòng)無(wú)人駕駛汽車(chē)，自動(dòng)尋跡小車(chē)就是無(wú)人駕駛汽車(chē)的一小部分，只要能設(shè)計(jì)好自動(dòng)尋跡小車(chē)，就會(huì)對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和研究有很大貢獻(xiàn)。二、文獻(xiàn)綜述自動(dòng)尋跡小車(chē)系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車(chē)電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科。主要由路徑識(shí)別、角度控制及車(chē)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(shí)現(xiàn)路徑識(shí)別，通過(guò)對(duì)小車(chē)速度的控制，使小車(chē)能按照任意給定的黑色引導(dǎo)線(xiàn)平穩(wěn)地尋跡。實(shí)驗(yàn)證明：系統(tǒng)能很好地滿(mǎn)足尋跡小車(chē)對(duì)路徑識(shí)別性能和抗干擾能力的要求，速度調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間快，穩(wěn)態(tài)誤差小，

具有較好的動(dòng)態(tài)性能。本設(shè)計(jì)所采用的紅外探測(cè)法，即利用紅外線(xiàn)在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車(chē)行駛過(guò)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(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車(chē)上的接收管接收；如果遇到黑線(xiàn)則紅外光被吸收，小車(chē)上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)■=j最就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線(xiàn)的位置和小車(chē)的行走路線(xiàn)。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過(guò)■=j最本設(shè)計(jì)所做的改進(jìn)就是使用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器，其原理也是利用紅外探測(cè)法，在車(chē)的前面和后面各安裝一個(gè)，這樣能更好的保證小車(chē)在前進(jìn)和后退過(guò)程中不會(huì)行駛到軌跡外面去。用一個(gè)字節(jié)來(lái)代表車(chē)底的2個(gè)光電傳感器，用每一個(gè)位來(lái)代表當(dāng)前傳感器的檢測(cè)狀態(tài)，以此把小車(chē)直線(xiàn)行進(jìn)時(shí)分成三種狀態(tài)，當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到白線(xiàn)時(shí)，小車(chē)在跑道的正上方，這時(shí)控制兩電機(jī)同速度全速運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)到有一個(gè)傳感器偏出白線(xiàn)時(shí)，小車(chē)處于微偏狀態(tài)，這時(shí)將一個(gè)電機(jī)速度調(diào)慢，另一電機(jī)速度調(diào)快，完成調(diào)整；當(dāng)檢測(cè)到有兩個(gè)電機(jī)偏出時(shí)，小車(chē)處于較大的偏離狀態(tài)，這時(shí)把一個(gè)電機(jī)的速度調(diào)至極低，另一電機(jī)全速運(yùn)行，從而在較短時(shí)間內(nèi)完成路線(xiàn)的調(diào)整。用這種三級(jí)調(diào)速的尋跡算法同單純的判斷檢測(cè)到對(duì)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(jì))內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題1.研究?jī)?nèi)容研究基于MCS-51單片機(jī)為控制器的程序設(shè)計(jì)，編制相應(yīng)軟件。建立基于MCS-51單片機(jī)為控制器模型，并實(shí)現(xiàn)仿真。設(shè)計(jì)以最小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板為主電路板的電路。(4)通過(guò)電腦在實(shí)驗(yàn)箱和仿真系統(tǒng)中驗(yàn)證各個(gè)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(dòng)控制原理，按照小車(chē)實(shí)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(jì)以MCS-51單片機(jī)為主控制器、以光電傳感器檢測(cè)的輸入電平為輸入信號(hào)，輸出信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，以控制車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，制作硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，并在線(xiàn)調(diào)試程序。.技術(shù)路線(xiàn)根據(jù)自動(dòng)尋跡小車(chē)所要求實(shí)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(duì)管尋跡傳感器，設(shè)計(jì)好傳感器的靈敏度和抗干擾性能。以光電傳感器所檢測(cè)到的信號(hào)電平為輸入，通過(guò)編寫(xiě)匯編語(yǔ)言程序，通過(guò)電平的高低，判斷小車(chē)偏轉(zhuǎn)的方向，再通過(guò)單片機(jī)輸出的信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)，使一個(gè)電機(jī)行駛速度減慢，另一個(gè)加快速度，以調(diào)整小車(chē)的行駛方向。（3）以MCS-51單片機(jī)作為主控制器研制自動(dòng)尋跡小車(chē)的控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)采用ProtelDXP2004制作原理圖和印刷電路板，軟件設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言編程。（4）在線(xiàn)調(diào)試時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)尋跡小車(chē)的制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，用組裝好的小車(chē)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上行駛，用按鍵控制其行駛的速度，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)性能是否適用，剎車(chē)制動(dòng)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(dòng)，看指示燈閃爍的是否正常，能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。4?擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題本設(shè)計(jì)所要解決的主要問(wèn)題是：自動(dòng)尋跡小車(chē)實(shí)現(xiàn)的功能主要是使小車(chē)按照事先有的固定軌跡行駛，行駛中會(huì)有一些彎路出現(xiàn)，小車(chē)自動(dòng)調(diào)整方向，以及在行駛過(guò)程中出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的情況，小車(chē)自動(dòng)調(diào)整行駛路線(xiàn)，保證小車(chē)不會(huì)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(duì)管尋跡傳感器，在車(chē)的前面和后面各安裝一個(gè)，并編寫(xiě)必要的軟件程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的行駛控制。四、研究（設(shè)計(jì)）方案與進(jìn)度計(jì)劃安排1.研究（設(shè)計(jì)）方案：從設(shè)計(jì)的要求看，系統(tǒng)的完成是分模塊設(shè)計(jì)的，在進(jìn)行方案比較論證時(shí)，也是對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行方案論證，本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有車(chē)體設(shè)計(jì)、控制器模塊、電源模塊、穩(wěn)壓模塊、尋跡傳感器模塊、電機(jī)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊七部分，針對(duì)這七部分，我分別選擇了如下的設(shè)計(jì)方案。4.1車(chē)體設(shè)計(jì)自己制作電動(dòng)車(chē)。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證，我制定了左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，前萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案，即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車(chē)體前部安裝一個(gè)萬(wàn)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(dòng)車(chē)的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速的缺點(diǎn)，因此我選擇了此方案。4.2控制器模塊本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)作為主控制器。0C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。它是第三代單片機(jī)的代表。本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)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(jìn)電機(jī)供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然蓄電池的體積過(guò)于龐大，在小型電動(dòng)車(chē)上使用極為不方便，但由于我們?cè)谲?chē)體設(shè)計(jì)時(shí)留出了足夠的空間，并且蓄電池的價(jià)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(jìn)電機(jī)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(mǎn)足系統(tǒng)要求，并可克服發(fā)熱量過(guò)大的問(wèn)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(duì)管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線(xiàn)，當(dāng)發(fā)出的紅外線(xiàn)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(xiàn)則檢測(cè)出白線(xiàn)繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線(xiàn)則檢測(cè)出黑線(xiàn)繼而輸出高電平。此方法簡(jiǎn)單有效，并可良好的實(shí)現(xiàn)尋跡功能，因此我選擇了此方案。4.6電機(jī)模塊采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確定位，因此我選擇了此方案。4.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(guò)反復(fù)論證，我最終確定了如下方案：（1） 車(chē)體使用自己手工制作的。（2） 采用MCS-51單片機(jī)作為主控制器。（3） 用蓄