am的毕业设计智能循迹避障小车.docx

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am的毕业设计智能循迹避障小车

南山学院

毕业论文

题目智能巡线避障小车的设计与制作

姓名：

___王钊____

所在学院：

__计算机与电气自动化学院

所学专业：

__电子信息工程_

班级___08级电子工程3班

学号___200800500668

指导教师：

____刘晓明_

完成时间：

_________

目录

摘要………………………………………………………………………………………2

ABSTRACT…………………………………………………………………………………3

第一章绪论……………………………………………………………………………4

1.1智能小车的意义和作用……………………………………………………………4

1.2智能小车的现状……………………………………………………………………4

第二章方案设计与论证………………………………………………………………5

2.1主控系统…………………………………………………………………………5

2.2电机驱动模块………………………………………………………………………5

2.3循迹模块…………………………………………………………………………7

2.4避障模块…………………………………………………………………………8

2.5机械系统…………………………………………………………………………8

2.6电源模块…………………………………………………………………………8

第三章硬件设计………………………………………………………………………9

3.1总体设计…………………………………………………………………………9

3.2驱动电路…………………………………………………………………………10

3.3信号检测模块………………………………………………………………………11

3.4主控电路…………………………………………………………………………12

第四章软件设计……………………………………………………………………13

4.1主程序模块…………………………………………………………………………13

4.2电机驱动程序………………………………………………………………………13

4.3循迹模块……………………………………………………………………………14

4.4避障模块……………………………………………………………………………16

第五章制作安装与调试………………………………………………………………19

结束语……………………………………………………………………………………20

致谢………………………………………………………………………………………21

参考文献…………………………………………………………………………………22

摘要

智能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。

本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。

同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。

利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。

其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。

设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。

通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。

通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。

最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，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，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。

关键词：

智能，红外线传感器，自动寻迹，自动避障

ABSTRACT

Smartasanewproductofmodernsociety,itisthefuturedirectionofdevelopment,hecanbeinaccordancewiththepredeterminedpatterninaparticularenvironmentautomaticoperation,withouthumanmanagement,canbeexpectedtoachieveorhighergoals.Thisdesignmainlyreflectedasmart-carmodelTheintelligentmode,designtheory,analysismethodandthecharacteristicandinnovation,canprovidetheautomaticcarrierrobot,miningexplorationrobot,automaticcleaningrobotautomaticrobotdesignandpopularizationhascertainreferencesignificance.Thiscarcanbeusedasatoydevelopmentobject,fortheChinesetoymarkettechnicalcontentofthelackofacertainbridge,realizeeconomicbenefits,formthecommercialvalue.

Useofinfrareddetectionoftheblackthreadandtheobstacles,andtoSTC89C52microcomputercontrolchiptocontroltheelectriccarspeedandsteering,therebyrealizingtheautomatictrackingandobstacleavoidancefunction.ThecarisdrivenbyaL298Ndrivecircuit,speedoutputbytheMCUPWMwavecontrol.

Designselectionofindependentmodules,bycontrast,researchoncomprehensivetreatmentmethod.Passedthroughalargenumberofrelatedliterature,analysisofrelevantinformation,basedonthislistofdifferentsolutions,combinedwiththeactualsituationcontrastschemeoptimumdesign.

Throughthedebuggingandtestingofthemodule,togetthecorrectsignaloutput,toachieveitsfunction.Finally,thesuccessfulcommissioningmodulecoupledtothevehiclebody,acombinationofprocedures,throughthecomputer'scontrol,themoduleeffectivelyintegratedtogether,achievetheexpectedgoal,completethefinaldesignandproduction,canmakethecarinacertainenvironmentinintelligentoperation.

Keywords:

intelligent,infraredsensor,automatictracking,

automaticobstacleavoidance

第一章绪论

1.1智能小车的意义和作用

自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。

近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。

人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。

随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。

视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。

视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。

但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。

机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。

避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guidevehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。

使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。

该智能小车可以作为机器人的典型代表。

它可以分为三大组成部分：

传感器检测部分、执行部分、CPU。

机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。

可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。

基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。

智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。

单片机驱动直流电机一般有两种方案：

第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。

考虑到实际情况，本文选择第二种方案。

CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。

1.2智能小车的现状

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。

其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。

比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。

我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。

第二章方案设计与论证

根据要求，确定如下方案：

在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

2.1主控系统

根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。

据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：

方案一：

选用一片CPLD（如EPM71