完整版智能小车本科毕业设计.docx

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完整版智能小车本科毕业设计

摘要

随着社会各行各业的迅速发展，根据人类的需求出现了各种各样的智能机器人、智能车。

智能小车又称为移动式机器人，是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，伴着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能车等制造领域，使智能车越来越多样化。

根据不同的需求便出现了各种功能的智能小车。

本设计是以AT89C52单片机为核心的智能车的设计，系统主要由红外检测模块、单片机最小系统模块、电机控制模块、电源模块组成。

其中电源模块由四节1.5V电池组成，经过7805稳压电路输出5V的稳定电压；红外检测模块包括两只红外反射式对管TCRT5000；最小系统模块主要包括AT89C52单片机和其外围电路；电机模块包括两个减速直流电机及其附属减速箱和两个电机驱动控制芯片L298N。

软件部分由C语言编程，实现对各部分的处理和控制。

该智能车可以实现自动避障、避障的功能。

整个系统结构简单，运行高效。

关键词：

智能小车避障AT89C52L298N电机驱动

Abstract

Withtherapiddevelopmentofallsectorsofsociety,basedonneedsemergenceofavarietyofintelligentrobots,intelligentvehicles.Smartcar,alsoknownasmobilerobots,isamulti-techintegratedbody,whichcombinesmechanical,electronics,sensors,computertechnologyisbecomingincreasinglypopular,isalsowidelyusedinvarioustheneedsofthevariousfunctionswillappearsmartcar.

ThedesignisbasedonAT89C52microcontrollerasthecoreoftheintelligentvehicledesign,thesystemmainlyconsistsofinfrareddetectionmodule,thesmallestsingle-chipsystemmodule,motorcontrolmodule,powermodule.Whereinthepowersupplymoduleconsistsoffour1.5Vbatteriescomposedafter78055Vregulatorcircuitoutputstablevoltage;infrareddetectormoduleincludestwoinfraredreflectiveofthetubeTCRT5000;minimumsystemmoduleincludesAT89C52microcontrolleranditsperipheralcircuits;motormoduleincludestwoDCmotorsanditssubsidiaryreducergearboxandtwomotordrivecontrolchipL298N.SoftwarepartbytheCprogramminglanguage,toachievethevariouspartsoftheprocessingandcontrol.Thesmartcarcanautomaticallyavoidobstacles,obstacleavoidancefunction.Thewholesystemissimple,efficientoperation.

Keywords:

IntelligentcarObstacleavoidanceRemotecontrolAT89C52

前言

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。

智能汽车的研究迅速发展，智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同，它指的是利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。

智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。

近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。

智能汽车是一种正在研制的新型高科技汽车，这种汽车不需要人去驾驶，人只舒服地坐在车上享受这高科技的成果就行了。

因为这种汽车上装有相当于汽车的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些装置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物。

在复杂多变的情况下，它的“大脑”能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。

无人驾驶的智能汽车将是新世纪汽车技术飞跃发展的重要标志。

智能汽车已从设想走向实践。

随着科技的飞速发展，通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。

对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极大地促进道路交通的安全性。

智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。

1绪论

1.1智能小车的研究现状及发展趋势

1.1.1智能小车的研究现状

现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。

其基本可实现避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又向声控系统发展。

比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。

智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车。

比赛要求参赛队伍研究并设计一款能够自主辨识路线并能够自主行驶的智能车，在专门设计的封闭跑道上行驶，跑完整个赛程用时越短的参赛队伍成绩越好。

智能车的设计要求参赛队伍首先对汽车动力学有一定的研究和了解，从而设计合理的机械结构。

同时要求参赛队伍自行设计控制器系统电路、图像采集模块电路、电机驱动电路、电源模块电路等多个部分的电路。

在硬件平台搭建完成后，参赛队伍要对智能车系统的路线辨识以及控制算法进行开发和调试，为了后期的调试方便，很多队伍还开发了用于调试的上位机监控程序。

智能车大赛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、机械等多个学科交叉的科技创新比赛。

随着赛事的逐年开展，不仅使参赛学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域的学术水平的提升也有一定的帮助。

目前，此项赛事己经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径，同时也为社会选拔优秀的创新人才提供了重要平台。

1.1.2智能小车的发展趋势

智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模块在一个特定的环境里自动的运行，可运用于科学勘探等用途，无需人为的管理，便可以完成预期所要达到的或更高的目标。

智能机器人正在代替人们完成这些任务，凡不宜有人直接承担的任务，均可由智能机器人代替，可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段，人类无法介入等特殊情况下的任务，智能小车就是其中的一个体现。

智能车辆又称为轮式移动机器人，是移动机器人的一种，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。

如果将以上技术引用到现实生活中，可以使我们的未来生活变得更加智能。

除了潜在的军用价值外，还可以应用于科学研究、地质勘探、危险搜索、智能救援等，其在交通运输中也有较旷阔的应用前景。

1.2本文的结构

本设计是以AT89C52为核心的智能车，系统采用模块化设计法，其硬件结构主要包括：

红外检测模块、单片机最小系统模块、电机控制模块、电源模块。

软件部分由C语言编程，实现对各部分的控制。

可以实现自动避障的功能。

整个系统结构简单，使用方便。

全文共分为六章，各章主要内容如下：

第一章为绪论部分，简要介绍了智能小车的研究现状和发展趋势以及本文的主要内容和结构；

第二章为总体设计部分，简要介绍了智能小车的结构及工作原理，论证了系统总体方案的设计，以及对各种方案的选择做出了比较；

第三章为系统硬件设计部分，主要是通过对各种模块的介绍以及对电路功能的分析，对系统硬件进行了选型和设计，得出系统硬件结构图；

第四章为系统软件设计部分，主要介绍了系统各部分软件的设计流程，给出了简单的程序；

第五章为系统软件仿真；

第六章为总结与展望，主要是对本课题的总结，以及对存在的问题进行归纳和进一步研究的方向。

2系统总体方案设计

2.1系统各部分设计方案

2.1.1单片机型号的选定

市场上的单片机型号很多，功能也有差异，在选择单片机型号的时候主要应该注意以下几个方面：

（1）市场货源,系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。

（2）单片机性能,应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的型号，而且能达到较高的性能价格比。

单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能、体积和封装形式等方面。

影响性能价格比的因素除单片机的性能价格外，还包括硬件和软件设计的难易程度、相应的工作量大小，以及开发工具的性能价格比。

（3）研制周期,在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计。

与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。

根据以上对单片机选型知识的介绍，本设计选用AT89C52单片机，下面对此型号单片机进行简介。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

2.1.2直流电机驱动芯片的选定

常用电机驱动芯片主要有L298N、L9110、L293D等，关于直流电机驱动芯片的选择，首先要求驱动能力能够打到设计制作的需要，还要器件购买方便价格低廉，通过综合考虑，本设计选用L298N作为智能车直流电机的驱动芯片。

1.L298N驱动芯片

L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，与L298N的差别是其输出电流增大，功率增强。

其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，（二相、三相、四相）步进电机，伺服电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。

当驱动直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正