智能小车无限控制器设计开题报告.doc

指导文件5： 毕业设计（论文）开题报告 电子信息与电气工程 系（院） 2010届 题 目（中文） 基于单片机的智能小车无限控制器设计实现 （英文） 课题类型 技 术 开 发 课题来源 自 选 学生姓名 周 杰 专业班级 10自动化 指导教师 李英奎/李正斌 职 称 工程师/讲师 填写日期： 2012 年 3 月 5日 一、本课题研究的主要内容、目的和意义 内容：1、规划层：上位机控制系统，规划层提供的是小车行驶的全局信息，包括路径处理模和通信模块。它要解决的基本问题有： (1) 使用什么工具处理小车的路径图形； (2) 建立小车的运动模型，计算出小车行驶所需的数据； (3) 采用什么方式发送数据。 2、行为层：下位机控制系统，行为层是智能小车控制系统的底层结构，实现对小车行驶的实时控制，它包括通信模块、电机控制模块和数据采集模块。它要解决的基本问题有： (1) 接收、处理上位机发送的数据信息； (2) 设计步进电机的控制系统； (3) 采集小车的位移和转角信息，定位小车姿态，分析系统控制误差； 采用电机专用驱动芯片L298N进行电机驱动控制，它的使能端可以外接高低电平，也可以利用单片机进行软件控制，极大地满足各种复杂电路需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输人电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够这个问题。 本次设计虽然只是一个演示模型，但是具有充分的科学性和实用性。首先我们根据交通路面的复杂情况，按照适当的比例制作出一个路况模型，包括弯道、直道以及路面上设置的障碍物等。在弯、直道上，小车沿着预定轨道自由行使，当小车遇到障碍物时，脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机，单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物，进行倒车、前进、左转、右转等动作。 目的及意义：利用超声波进行位置检测广泛应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶以及自动停车，并可以自动记录时间、里程速度。 二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 1、国内背景 智能小车的发展主要是在自动化控制领域，一些大中专院校为了培养学生动手及编程能力，同时提高学生的兴趣，为智能小车控制领域提供了环境。同时一些比较大型的比赛，如全国电子设计大赛开始采用这类的题目，虽然都是用小车，但是控制方式都是不一样。在智能小车现今发展最好的当时 飞思卡尔 举行的比赛，采用先进的摄像头采集黑线线路，此时要求芯片的运算速度是非常高的。 其他的一些黑线检测题目，都加了其他的一些要求，如两辆小车交叉抢跑等亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛( intelligent vehicle ini2tiative, IV I) 计划, 欧洲提出公路安全行动计划( roadsafety action p rogram, RSAP) ,日本提出超级智能车辆系统。我国科技部则于2002年正式启动了“十五”科技攻关计划重大项目,智能交通系统关键技术开发和示范工程,其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。预计在2020年之前进入智能交通发展的成熟期,人、车、路之间可以形成稳定、和谐的智能型整体。为了使智能机器能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对智能机器系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有智能机器研究室，如麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。 除了这些研究单位，各智能机器企业也投入大量人力、财力开发机器人等智能系统。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)、工业智能机器如：机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。 (2)、机械结构向模块化、可重构化发展。 例如关节模块中的伺服电机、减速机检测系统三位一体化，由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机，国外已有模块化装配机器人产品问世。 3、当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控、遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入使用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名的实例。 三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和实现的可行性论证 研究方法、手段