智能小車開題報告

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

2、其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)，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(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀(jì)50年代。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段：第一階段 20世紀(jì)50年代是智能車輛研究的初始階段。1954年美國Barrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導(dǎo)車系統(tǒng)AGVS（Automated Guided Vehicle System）。第二階段 從80年代中后期開始，世界主要發(fā)達(dá)國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅

3、米修斯項目開始在這個領(lǐng)域的探索。在美洲，美國成立了國家自動高速公路系統(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。第三階段 從90年代開始，智能車輛進(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臺自主車（Navlab1Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。1相比于國外，我國開展智能車輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于20世紀(jì)80年代。而且大多數(shù)研究處在于針對某個單項技術(shù)研究的階段。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國家，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）中國第一汽車集團(tuán)公司和國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院與2003年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。（2）南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(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，該車裝有彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等傳感器?？梢灶A(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。因此，對智能小車進(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，更能將理論轉(zhuǎn)化為實際運用，為將來打下堅實的基礎(chǔ)。2二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題本課題主要開發(fā)一個能自動循跡，自動避障，自動避懸崖，

5、超聲波測距和紅外遙控的智能小車控制系統(tǒng)。設(shè)計主要以簡易智能機(jī)器人為開發(fā)平臺，選擇通用、價廉的STC89C51單片機(jī)為控制平臺，選擇常見的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺，通過細(xì)化設(shè)計要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)相關(guān)知識實現(xiàn)小車的各種功能。設(shè)計完成以由紅外線對管的自動尋跡、紅外線自動避障避懸崖、超聲波測距、紅外線遙控組成的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計組成多功能智能小車，共同實現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛，自動根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，檢測障礙物或懸崖后停止，紅外人工遙控等功能，實現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。本設(shè)計以兩直流電動機(jī)為主驅(qū)動，通過各類傳感器件來采集各類信息，送入主控單元STC89C51單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后完成相

6、應(yīng)動作，以達(dá)到自身控制。電機(jī)驅(qū)動電路采用H橋驅(qū)動模塊-雙L298步進(jìn)/直流電機(jī)驅(qū)動板 ，能同時驅(qū)動4個直流電機(jī)和2個步進(jìn)電機(jī)3；避障和避懸崖采用紅外光電開關(guān)來完成，自動尋跡采用紅外發(fā)射管和接收管光電對管尋跡傳感器完成，超聲波測距采用超聲波發(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)后通過編程有序合理的將各模塊信號整合在一起并完成相應(yīng)動作，實現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡易機(jī)器人。STC89C51紅外接收頭尋跡模塊探測金屬模塊避懸崖模塊避障模塊磁鋼探測模塊電源模塊電機(jī)驅(qū)動遙控發(fā)射器根據(jù)設(shè)計的作品要達(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)動模塊、尋跡模塊、避障

7、模塊、避懸崖模塊、超聲波測距模塊、紅外線遙控模塊、磁鋼探測模塊和探測金屬模塊構(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，深刻了解主要的內(nèi)容和要求。 查閱與智能小車相關(guān)的書籍，了解智能小車的工作原理。 了解歷年全國大學(xué)生電子競賽有關(guān)智能小車的資料。 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，查閱與所需硬件相關(guān)的電路設(shè)計。2. 實施步驟 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，制作智能小車模型。 分析操作流程，繪制程序流程圖。 編寫程序代碼。 運用電腦軟件初步對程序進(jìn)行調(diào)試。 配合智能小車硬

8、件部分，并完善功能，達(dá)到設(shè)計要求。3設(shè)計方案（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)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便，小車電機(jī)內(nèi)部裝有減速齒輪組，所以并不需要考慮調(diào)速功能，很方便的就可以實現(xiàn)通過單片機(jī)對直流減速電機(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，通過兩個獨立的電源分別對單片機(jī)和直流減速電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點是，減少波動，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運作起來，唯一的缺點就是會增加小車的重量56。（3）避障和避懸崖單元方案用漫反射式光電開關(guān)進(jìn)行避障。光電開關(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、物體對紅外光由同步回路選通而檢測物體的有無。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平78。（4）尋跡單元方案利用尋跡來引導(dǎo)小車到達(dá)用戶所指定的地點。采用紅外發(fā)射管和接收管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910。四、研究的總體安排與進(jìn)度：時間畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容2011年11月30日2011年12月5日畢業(yè)設(shè)計選題2011年12月6日2011年12月23日開題報告、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，論文撰寫2012年5月7日2012年5月13日畢業(yè)設(shè)計期末驗收2012年5月19日2012年5月25日畢業(yè)設(shè)計（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)議的實現(xiàn)J，中國礦業(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的設(shè)計J，無線互聯(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J 中國計算機(jī)報 1995年 No：30；4. 周淑娟，基于單片機(jī)智能尋跡小車的設(shè)計方案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)的智能尋跡模型車的設(shè)計與實現(xiàn)J.學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：1535-1955；6. 于連國,李偉,王妍瑋, 基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計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,