基于AVR单片机的智能小车毕业设计论文Word文件下载.docx

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所呈交的论文“基于AVR单片机的智能小车设计”，是本人在导师丁晓冬的指导下开展研究工作所取得的成果。

除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。

论文作者（签字）：

日期：

2013年06月13日

摘 要

智能车作为现代社会的新生产物，是未来的发展的一个重要方向，它可以按照预定的模式在特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期目标。

智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备。

本设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等对智能化机器人，智能家用电器等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。

整个智能小车的设计主要以AVR单片机为控制核心，以四轮玩具小车为控制对象，实现小车的循迹运行、躲避障碍物等功能。

本设计通过红外线光电传感器,实现循迹功能，通过红外避障传感器实现智能小车的躲避障碍的功能。

通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标。

关键词：

AVR单片机,智能小车,循迹,避障

Abstract

Smartcarisanimportantdirectionforthefuturedevelopmentasanewproductofmodernsociety.Itcanoperateautomaticallyinaspecificenvironmentaccordingtothepredeterminedpatternandwillbeabletocompletetheintendedtargetwithoutuser’smanagement.Smartcarandotherproductsbasedonsmartcar oftheoryschemeandanalyticmethod,featuresandinnovationsetc.which thedesignandpopularityofsemiautomaticrobotautomaticallysuchasintelligentrobots,intelligent ofthesmartcarisbasedonAVRmicrocontrollertocontrolthefour-wheeltoycar,andeventuallytoimplementtrackingoperationandavoidingobstacles.Thisdesignimplementthetrackingfunctionthroughtheinfraredphotoelectricsensorandimplementtheavoidingobstaclesfunctionthroughtheinfraredavoidancesensor.Integratingthevariousmodulestogetherbythecontrolofthemicrocontroller,andeventuallyachievingthedesiredobjectives.

Keywords:

AVRmicrocontroller,Smartcar,Traction,Obstacleavoidance

目 录

1绪论 1

1.1研究的背景和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国外智能车辆研究现状 1

1.2.2国内智能车辆研究现状 2

1.3本次设计的主要任务 3

2系统方案设计 4

2.1总体设计框图 4

2.2核心控制单元的选择 4

2.3寻迹方案设计 5

2.4避障方案设计 6

2.5电机驱动方案选择 7

2.6电机选择 7

2.7小车选择 7

3系统硬件电路设计 9

3.1最小系统电路 9

3.2寻迹模块电路 10

3.3避障模块 11

3.4电机驱动模块 13

3.4.1L298N电机驱动芯片 13

3.4.2PWM调速原理 14

3.4.3驱动电路 15

3.5系统抗干扰设计 16

3.5.1干扰的基本要素 16

3.5.2干扰的分类 16

3.5.3硬件抗干的设计 16

4系统软件设计 18

4.1ICCAVR简介 18

4.2主控制模块主程序设计 19

4.3红外循迹模块子程序设计 19

4.4红外避障模块子程序设计 21

4.5电机控制子程序设计 22

5结论 24

致 谢 25

参考文献 26

附录A总电路图 27

附录B源程序 28

1绪论

1.1研究的背景和意义

随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。

智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械，传感技术等多个学科。

同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。

无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。

一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。

从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展。

随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。

全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。

1.2国内外研究现状

智能车辆作为智能交通系统的关键技术，是许多高新技术综合集成的载体。

智能车辆驾驶是一种通用性术语，指全部或部分完成一项或多项驾驶任务的综合车辆技术。

智能车辆的一个基本特征是在一定道路条件下实现全部或者部分的自动驾驶功能，下面简单介绍国内外智能小车研究的发展情况。

1.2.1国外智能车辆研究现状

国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。

它的发展历程大体可以分成三个阶段：

第一阶段：

20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。

1954年美国Barrett

Electronics公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（AutomatedGuidedVehicleSystem）。

该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本得特征即无人驾驶。

早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输。

随着计算机的应用和传感技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。

第二阶段：

从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。

在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。

在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC），其目标之一就是研究发展智能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入实用化。

在亚洲，日本于1996年成立了高速公路先进巡航辅助驾驶研究会，主要目的是研究自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆技术的整体进步。

进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界，一大批世界著

名的公司开始研制智能车辆平台[1]。

第三阶段：

从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。

最为突出的是，美国卡内基梅隆大学（CarnegieMellonUniversity）机器人研究所一共完成了

Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。

目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。

这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。

在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：

德意志联邦大学的研究：

1985年，第一辆VAMORS智能原型车辆在户外高速公路上以100kmblockdiagram

2.2核心控制单元的选择

ATMEL公司新推出的ATmega系列单片机内含高速闪存FLASH，是基于增强精简指令RISC（ReducedInstructionSetCPU）结构的单片机，简称AVR单片机，该系列单片机在吸收PIC及8051单片机的优点的基础上，做出了重大的改进。

AVR单片机的特点

（1）速度快

AVR单片机在单一时钟周期内执行功能强大的指令，每MHz可实现阶段MIPS的处理能力，是具有最高MIPSmw能力的确良8位单片机。

AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。

其快速存取RISC寄存器文件由32个通用工作寄存器组成。

AVR用32个通用寄存器代替累加器，避免了传统的累加器与存储器之间的数据传送，可在一个时钟周期内执行一条指令来访问两个独立的寄存器，代码效率比常规CISC微控制器快十倍。

AVR单片机是用一个时钟周期执行一条指令的，即在执行前一条指令时就取出下一条指令，然后以一个周期执行指令（与

DSP类似），是8位单片机中第一种真的RISC单片机。

（2）性能价格比高

AVR单片机中既有引脚少的器件（8脚），也有存储容量较大、引脚较多的器件，给用户以充分的选择余地。

AVR单片机采用Harvard结构，程序存储器和数据存储器是分开的，可以直接访问8M字节程序存储器和8M的数据存储器。

AVR单片机片内资源丰富。

包括：

1K-128K字节可下载的Flash存储器、64-4K字节

EEPROM、128-4K字节RAM、5-32条通用的IO线，32个通用工作寄存器、摸拟比较器、定时器计数、可编程异步串行口、内部及外部中断、带内部晶振的可编程看门狗定时器、为下载程序而设计的SPI串行口、10位AD转换器、以及闲置摸式和掉电摸式2个可选择的省电摸式等[3]。

（3）系统内从新编程（ISPIn-SystemProgramming）功能

AVR单片机片内可下载FLASH存储器，可以通过SPI串行接口或一般的编程器

进行系统内重新编程（ISPIn-SystemProgramming），给新产品的开发、老产品的级和维护带来极大的方便。

总之，AVR单片机在一个芯片内将增强性能的RISC8位CPU与可下载的

FLASH相结合使其成为适合于许多要求、具有高度灵活性和低成本的嵌入式高效微控制器。

2.3寻迹方案设计

方案1：

用光敏电阻组成光敏探测器

光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。

当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。

因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。

将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。

但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。

方案2：

用CCD摄像头传感器

对于黑白摄像头的图像信号，图像越黑，电压越低，图像越白，电压越高。

通过单