基于单片机的智能小车设计开题报告.doc

PAGE 6 电气与信息学院 毕业设计（论文）开题报告 基于单片机的智能小车设计 基于单片机的智能小车设计 电子 题目名称： 报 告 人：专业班级： 指导教师： 《基于单片机的智能小车设计》开题报告 一、课题的目的和意义 1．研究目的 1、通过此次课程设计进一步学习和巩固单片机及其相关的知识，并能在设计过程中综合运用所学的知识内容。 2、进一步熟悉和掌握MCS-51单片机的内部结构及其外围电路的设计，掌握汇编语言的编程方法，为即将进入社会参加工作打下坚实的基础。 3、培养掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力。 2．研究意义 智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统——它集中地运用了计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术——是典型的高新技术综合体。本文设计的自动寻迹小车就是这种综合体的一种尝试。文中所设计的自动寻迹小车在传感器的配合下——具有自动寻迹的功能，可以说基本实现了简易小车的智能化。 在很多文献中有“自动小车”的字样出现，有自动往返小车的设计、自动消防小车设计等，这些小车都离不开“自动”，现在的国内外都在研究和开发自动无人驾驶汽车，自动寻迹小车就是无人驾驶汽车的一小部分，只要能设计好自动寻迹小车，就会对无人驾驶汽车的开发和研究有很大贡献。 二、文献综述 自动寻迹小车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能 模块组成。 在该系统中，由红外光电传感器实现路径识别，通过对小车速度的控制，使小车能按照任意给定的黑色引导线平稳地寻迹。实验证明：系统能很好地满足寻迹小车对路径识别性能和抗干扰能力的要求，速度调节响应时间快，稳态误差小，具有较好的动态性能。 本设计所采用的红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。 本设计所做的改进就是使用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器，其原理也是利用红外探测法，在车的前面和后面各安装一个，这样能更好的保证小车在前进和后退过程中不会行驶到轨迹外面去。 用一个字节来代表车底的2个光电传感器，用每一个位来代表当前传感器的检测状态，以此把小车直线行进时分成三种状态，当前面传感器检测到白线时，小车在跑道的正上方，这时控制两电机同速度全速运行；当检测到有一个传感器偏出白线时，小车处于微偏状态，这时将一个电机速度调慢，另一电机速度调快，完成调整；当检测到有两个电机偏出时，小车处于较大的偏离状态，这时把一个电机的速度调至极低，另一电机全速运行，从而在较短时间内完成路线的调整。 用这种三级调速的寻迹算法同单纯的判断检测到对管的位置并作出判断的方法相比，程序思路清晰，程序执行结果较好。 三、研究（设计）内容和拟解决的关键问题 1．研究内容 （1）研究基于MCS-51单片机为控制器的程序设计，编制相应软件。 （2）建立基于MCS-51单片机为控制器模型，并实现仿真。 （3）设计以最小系统开发板为主电路板的电路。 （4）通过电脑在实验箱和仿真系统中验证各个模块的功能。 2．研究途径 收集资料和文献，系统的学习控制器和传感器技术以及自动控制原理，按照小车实现的功能而选用适当的模块和控制程序，建立完整仿真模型并仿真。设计以MCS-51单片机为主控制器、以光电传感器检测的输入电平为输入信号，输出信号给电机驱动芯片，以控制车轮的转速，制作硬件系统和软件系统，并在线调试程序。 3．技术路线 （1）根据自动寻迹小车所要求实现的功能，应用到红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器，设计好传感器的灵敏度和抗干扰性能。 （2）以光电传感器所检测到的信号电平为输入，通过编写汇编语言程序，通过电平的高低，判断小车偏转的方向，再通过单片机输出的信号控制步进电机，使一个电机行驶速度减慢，另一个加快速度，以调整小车的行驶方向。 （3）以MCS-51单片机作为主控制器研制自动寻迹小车的控制系统，并设计单片机硬件和软件系统。硬件设计采用Protel DXP 2004制作原理图和印刷电路板，软件设计采用汇编语言编程。 （4）在线调试时，在实验室自动寻迹小车的制动/驱动性能检测试验