cywATC的智能小车设计.docVIP

第一章 绪论 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够速度，具有自动寻迹、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。 根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线，实现对电动车的速度、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。 这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用AT80C51单片机。以AT80C52为控制核心，利用红外线传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶。并可以自动寻迹。80C52是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。 新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。 本设计就采用了比较先进的80C52为控制核心，80C52采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进单片机的发展趋势行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。 单片机在目前的形势下，表现出几大趋势: * 可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。 * 所集成的部件越来越多;NS(美国国家半导体)公司的单片机已把梧音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不袄于其功能了;如果从功能上讲它可以讲是万用机，原因是其内部已集成上各种应用电路。 *功耗越来越低。 *和模拟电路结合越来越多。 随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现:单片机与微机系统之何的距离越来越小，甚至难以辨认。 第二章 系统方案论证与选择 2.1系统总体方案设计论证 本系统基本框图2-1所示： 图2-1 系统基本框图 在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买玩具电动车。 方案一：自己设计制作车架 自己制作小车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于控制和调速，符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架，可以根据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。但自己制作小车设计制作周期较长，且费用较高，因而我们放弃这一方案。 方案二：购买玩具电动车 玩具电动车价格低廉，有完整的驱动、传动和控制单元，其中传动装置是我们所需的，缩短了开发周期。但玩具电动车采用普通直流电机驱动，带负载能力差，调速方面对程序要求较高。同时，玩具电动车转向依靠前轮电机带动前轮转向完成，精度低考虑到利用玩具电动小车做车架开发周期短，可留够充分的时间用于系统调试，且硬件上的不足我们有信心用优良的算法来弥补，故我们选择方案二。 2.2系统各个模块论证 2.2.1控制器模块的选择与论证（单片机选择16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。 方案二：采用AT89C52单片机作为主控制器。AT89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，AT89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。 综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用AT89C52单片机为我们整个系统的控制核心。 2.2.2寻线模块的选择与论证 小车沿着色线运动，且不能偏离轨迹可以利用传感器来感知轨迹 方案一：用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传