智能小车开题报告Word格式.docx

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魏侦飞指导教师

李鑫开题日期2011年12月5

号

一、选题的背景与意义

智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。

同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，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、通信、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。

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

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，普罗米修斯项目开始在这个领域的探索。

在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC）。

在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。

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。

[1]

相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。

而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。

虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有：

（1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。

（2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。

STC89C5红外接收

探避悬崖模块避障模磁钢探测电源模

电机驱遥控发射可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。

因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。

[2]

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题

本课题主要开发一个能自动循迹，自动避障，自动避悬崖，超声波测距和红外遥控的智能小车控制系统。

设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择通用、价廉的STC89C51单片机为控制平台，选择常见的电机模型车为机械平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。

设计完成以由红外线对管的自动寻迹、红外线自动避障避悬崖、超声波测距、红外线遥控组成的硬件模块结合软件设计组成多功能智能小车，共同实现小车的前进倒退、转向行驶，自动根据地面黑线寻迹导航，检测障碍物或悬崖后停止，红外人工遥控等功能，实现智能控制，达到设计目标。

本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元STC89C51单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。

电机驱动电路采用H桥驱动模块--双L298步进/直流电机驱动板，能同时驱动4个直流电机和2个步进电机[3]；

避障和避悬崖采用红外光电开关来完成，自动寻迹采用红外发射管和接收管光电对管寻迹传感器完成，超声波测距采用超声波发射器和接收器经锁相环电路检波完成，最后由控制单元处理数据后通过编程有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制，相当于简易机器人。

根据设计的作品要达到的效果，本系统以STC89C51为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、避悬崖模块、超声波测距模块、红外线遥控模块、磁钢探测模块和探测金属模块构成。

系统的构框图如下

三、研究的方法与技术路线

1．准备工作

认真详细的阅读任务书，深刻了解主要的内容和要求。

查阅与智能小车相关的书籍，了解智能小车的工作原理。

了解历年全国大学生电子竞赛有关智能小车的资料。

根据控制要求初步确定所使用的元器件。

复习单片机的相关知识，查阅与所需硬件相关的电路设计。

2.实施步骤

明确控制要求，绘制电路连接图。

参考文献，检查电路图的正确性。

根据电路连接图焊接电路板，制作智能小车模型。

分析操作流程，绘制程序流程图。

编写程序代码。

运用电脑软件初步对程序进行调试。

配合智能小车硬件部分，并完善功能，达到设计要求。

3．设计方案

（1）电机单元方案

采用直流减速电机。

直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，小车电机内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作[4]。

（2）电源单元方案

方案二：

采用双电源供电，通过两个独立的电源分别对单片机和直流减速电机进行供电，此方案的优点是，减少波动，稳定性比较好，可以让小车更好的运作起来，唯一的缺点就是会增加小车的重量[5][6]。

（3）避障和避悬崖单元方案

用漫反射式光电开关进行避障。

光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。

当有光线反射回来时，输出低电平。

当没有光线反射回来时，输出高电平[7][8]。

（4）寻迹单元方案

利用寻迹来引导小车到达用户所指定的地点。

采用红外发射管和接收管光电对管寻迹传感器。

红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平[9][10]。

四、研究的总体安排与进度：

时间毕业设计（论文）工作内容

2011年11月30日～2011年12月5日毕业设计选题

2011年12月6日～2011年12月23日开题报告、文献综述

2012年2月13日~2012年4月8日毕业设计

2012年3月26日~2012年3月30日期中检查：

软硬件成果及外文翻译

2012年4月9日~2012年5月6日毕业设计，论文撰写

2012年5月7日~2012年5月13日毕业设计期末验收

2012年5月19日~2012年5月25日毕业设计（论文）答辩

五、主要参考文献：

[1].曾增烽，刘浩，李雪，基于51单片机的串行通信协议的实现[J]，中国矿业大学信电学院，221008；

[2].赵海兰，基于单片机的红外遥控智能小车的设计[J]，无线互联科技-2011年3期；

[3].何立民单片机技术的现状与未来[J]中国计算机报1995年

No：

30；

[4].周淑娟，基于单片机智能寻迹小车的设计方案[J]，工业技术与职业教育-2011年6月第9卷第2期；

[5].韩毅，杨天.基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现[J].学术期刊，2008，29（18）：

1535-1955；

[6].于连国,李伟,王妍玮,基于单片机的智能小车设计[J],林业机械与木工设备-2011年4期；

[7].赵振德，多功能遥控智能小车的制作[J]，电子制作-2011年4期；

[8].RowelO.Atienza，MarceloH.AngJr.AFlexible

ControlArchitectureforMobileRobots:

AnApplicationforaWalkingRobot[J].JournalofIntelligentandRoboticSystems,SpringerNetherlands,2001,1（30）,29～48.

[9].M.JPotasekandGP.Agrawal,Single-Chipmicrocomputerdata

/PreparedbyTechnicalInformationCenter.IEEEElectron,1995,Vol.3l,No.I,183-189.

[10].Zhu,W.,Ruan,H.Designandresearchofsolarphotovoltaic

powergenerationcontrollerbasedon89C51microcontroller.

AdvancedMaterialsResearch345,2011，pp.66-69.

指导教师审核意见：

指导教师签名：

年月日