智能循跡避障小車

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上智能循跡避障小車目錄摘要引言第一章 緒論1.1智能小車的背景1.2智能小車的現(xiàn)狀 第二章  設(shè)計方案2.1設(shè)計任務(wù)2.2方案及軌道選擇2.3智能小車元件介紹第三章 硬件設(shè)計 3.1總體設(shè)計 3.2驅(qū)動電路3.3信號檢測模塊3.4主控線路 第四章 軟件設(shè)計 4.1主程序模塊4.2電機驅(qū)動程序4.3循跡模塊4.4避障模塊第五章 制作安裝與調(diào)試 作品總結(jié)致謝摘要利用紅外對管檢測黑線與障礙物，并以STC89C52單片機為控制芯片控制電動小汽車的速度及轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)自動循跡避障的功能。其中小車驅(qū)動由L298N

2、驅(qū)動電路完成，速度由單片機輸出的PWM波控制。關(guān)鍵詞：智能小車；STC89C52單片機；L298N；紅外對管引言2004年1月3日和1月24日肩負著人類探測火星使命的“勇氣”號和“機遇”號在火星不同區(qū)域著陸，并于2004年4月5日和2004年4月26 日相繼通過所有“考核標準”。火星車能夠在火星上自主行駛：當火星車發(fā)現(xiàn)值得探測的目標，它會驅(qū)動六個輪子向目標行駛；在檢測到前進方向上的障礙后，火星車會去尋找可能的最佳路徑。  據(jù)悉，中國的登月計劃分三步進行：第一步，發(fā)射太空實驗室和尋找貴重元素的月球軌道飛行器；第二步，實現(xiàn)太空機器人登月；第三步，載人登月。隨著“神舟”系列飛船和

3、“嫦娥”月球探測衛(wèi)星的成功發(fā)射，第一步接近成熟；第二步中太空機器人登月計劃中的太空機器人應(yīng)該能在月球上自主行駛，進行相關(guān)探測。因此對于我國來說，類似于美國“勇氣”號和“機遇”號火星車的智能車技術(shù)研究也顯得迫在眉睫。  目前，城市交通的安全問題己引起各國政府有關(guān)部門的高度重視和全民的關(guān)注，專家、學者在分析城市交通事故的原因時，普遍認為事故原因主要包括：人員素質(zhì)、運輸車輛、道路環(huán)境和管理法規(guī)等四個方面，而車輛性能的提高即研發(fā)高性能的智能汽車是其中很重要的一個環(huán)節(jié)。美國研究認為，包括智能汽車研究在內(nèi)的智能運輸系統(tǒng)對國家社會經(jīng)濟和交通運輸有著巨大的影響，其意義和價值在于：大量減少公路交通堵塞

4、和擁擠，降低汽車的油耗，可使城市交通堵塞和擁擠造成的損失分別減少25-40左右，大大提高了公路交通的安全性及運輸效率，促進了交通運輸業(yè)的繁榮發(fā)展。通過智能汽車的進一步研究與發(fā)展，將使汽車變得“聰明”起來，從根本上改變現(xiàn)行汽車的信息采集處理、信息交換、行車導(dǎo)航與定位、車輛控制、汽車安全保證等技術(shù)方案與體系結(jié)構(gòu)。駕駛智能汽車在很大程度上可減輕駕駛員的負擔和提高交通安全性，若配合城市交通控制系統(tǒng)，實現(xiàn)合理分配交通流，實現(xiàn)交通順暢，甚至可實現(xiàn)智能汽車 單片機智能循跡小車畢業(yè)論文    2  的自動駕駛。正是基于上述優(yōu)點，國際上正在形成包括智能汽車在內(nèi)的智能車輛研究、設(shè)計與

5、開發(fā)的熱潮。  隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計的智能小車能夠?qū)崟r顯示速度、狀態(tài)，具有自動尋跡功能。  本文基于單片機控制的設(shè)計思想, 選用廉價的光電反射傳感器, 采用專用電機驅(qū)動芯片驅(qū)動電機, 通過PWM調(diào)速, 從而達到智能控制的目的, 實現(xiàn)了小車的智能尋跡, 整個系統(tǒng)功能全面在我國，吉林大學智能車輛課題組長期從事智能車輛自主導(dǎo)航機理及關(guān)鍵技術(shù)研究。中國

6、第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院于2003年7月研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。另外，我國清華大學、北京理工大學等單位也正在研發(fā)智能車輛。汽車自主駕駛技術(shù)是集模式識別、智能控制、計算機科學和汽車操縱動力等多門學科于一體的綜合性技術(shù)，汽車自主駕駛功能水平的高低常被用來作為衡量一個國家控制技術(shù)水平的重要標準之一。智能車輛的相關(guān)技術(shù)，也將促進輪式機器人的研究。智能小車，也就是輪式機器人，最適合在那些人類無法工作的環(huán)境中工作，該技術(shù)可以應(yīng)用于無人駕駛機動車，無人生產(chǎn)線，倉庫，服務(wù)機器人等領(lǐng)域。以下列舉了機器人的一些應(yīng)用，所有這些用途正逐步滲入到工業(yè)和社會的各個層面：在產(chǎn)品檢測方面，對

7、零部件、線路板及其它類似產(chǎn)品的檢測是機器人比較常見的應(yīng)用。一般說來，檢測系統(tǒng)中還集成有其他一些設(shè)備，它們是視覺系統(tǒng)、X射線裝置、超聲波探測儀或其他類似儀器。在瓦斯、地壓檢測方面，瓦斯和沖擊地壓是井下作業(yè)中的兩個不安全的自然因素，一旦發(fā)生突然事故，是相當危險和嚴重的。但瓦斯和沖擊地壓在形成突發(fā)事故之前，都會表現(xiàn)出種種跡象，如巖石破裂等。采用帶有專用新型傳感器的移動式機器人，連續(xù)監(jiān)視采礦狀態(tài)，以便及早發(fā)現(xiàn)事故突發(fā)的先兆，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。在智能輪椅領(lǐng)域，隨著社會的發(fā)展和人類文明程度的提高，人們特別是殘疾人愈來愈需要運用現(xiàn)代高新技術(shù)來改善他們的生活質(zhì)量和生活自由度。智能輪椅主要有口令識別與語音合成

8、、機器人自定位、動態(tài)隨機避障、多傳感器信息融合、實時自適應(yīng)導(dǎo)航控制等功能。在危險環(huán)境下，機器人非常適合在危險的環(huán)境中使用。在這些險惡的環(huán)境下工作，人類必需采取嚴密的保護措施。而機器人可以進入或穿過這些危險區(qū)域進行維護和探測工作，且不需要得到像對人一樣的保護。在水下、太空及遠程環(huán)境下，機器人也可以用于水下、太空及遠程的服務(wù)和探測。雖然尚沒有人被送往火星，但已有許多太空漫游車在火星登陸并對火星進行探測。如美國的“勇氣”號和“機遇”號的主要任務(wù)是在火星上探水，它們已分別在其著陸區(qū)域附近找到火星上過去曾有過水的證據(jù)。  在智能車輛領(lǐng)域，智能小車自動行駛功能的研究將有助于智能車輛的研究。智能車

9、輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動完成將給人類社會的進步帶來巨大的影響，例如能切實提高道路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車輛的燃油消耗量，尤其是在改進道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。  人類在認識自然、改造自然、推動社會進步的過程中，不斷地創(chuàng)造出各種各樣為人類服務(wù)的工具，其中許多具有劃時代的意義。作為20世紀自動化領(lǐng)域的重大成就，機器人已經(jīng)和人類社會的生產(chǎn)、生活密不可分。因此為了使智能小車工作在最佳狀態(tài)，進一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。  根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在小車底盤上，加裝光電傳感器，實現(xiàn)對小車的速度、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片

10、機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對小電動車的智能控制。第一章 緒論1.1智能小車的背景智能小車作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學勘探等等的用途。智能小車能夠?qū)崟r顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車，遠程傳輸圖像等功能。智能循跡小車是一種基于單片機控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計方法。小車以AT89C51 為控制核心, 用單片機產(chǎn)生PWM波，控制小車速度。利用紅外光電傳感器對路面黑色軌跡進行檢測,并將路面檢測信號反饋給單片機。單片機對采集到的信號予以分析判斷

11、,及時控制驅(qū)動電機以調(diào)整小車轉(zhuǎn)向,從而使小車能夠沿著黑色軌跡自動行駛,實現(xiàn)小車自動循跡尋跡的目的。其技術(shù)關(guān)鍵是單片機對傳感器的控制及對其反饋信息處理后對電機的精確控制。我們在車身上安裝了紅外傳感器，動作指示燈，以及反應(yīng)小車運行時間的計時顯示模塊。小車的每一個動作都會有相應(yīng)的指示燈。 1， 小車能夠靈敏檢測路面情況并做出準確的判斷。 2， 小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各有一個電機驅(qū)動，通過調(diào)整前面兩個輪子的轉(zhuǎn)速啟停而達到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬向輪起支撐的作用，將循跡傳感器裝在車體的中間和左右輪前，當車身左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制左輪減速，車身向左修正。當車身右邊的傳感器檢測到黑線

12、時，主控芯片控制右輪減速，車身向右修正。從而實現(xiàn)循跡功能。 3，對的各個不同的運動速度和方向，小車都有相應(yīng)的指示燈顯示。 4，小車能夠自動記錄運行時間，并利用數(shù)碼管進行顯示。 5，核心控制部分采用可在線編程的89S51單片機，可以在不增加系統(tǒng)硬件的情況下方便地對系統(tǒng)進行二次開發(fā)。具有很好的拓展功能 1.2智能小車的現(xiàn)狀 現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質(zhì)成果。其基本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。本文介紹了一種基于51單片機的小車尋跡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采

13、用四組高靈敏度的光電對管，對路面黑色軌跡進行檢測，并利用單片機產(chǎn)生PWM波，控制小車速度。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠平穩(wěn)跟蹤給定的路徑。整個系統(tǒng)基于普通玩具小車的機械結(jié)構(gòu)，并利用了小車的底盤、前后輪電機及其自動復(fù)原裝置，能夠平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運行。第二章 設(shè)計方案2.1、設(shè)計任務(wù)要求：（1）車輛從起跑線出發(fā)，開始直線行走一段時間。當遇到黑線時，小車自動檢測黑線并沿著黑線自動行進。黑線走完之后，直線行走。然后遇到障礙物，通過檢測障礙物離自己的距離來判斷自己是前進、后退還是左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，最終達到繞過障礙物的目的。（2）小車能夠自動記錄，自動顯示行駛時間，從而判斷是否符合要求。（1602必須安裝在小車

14、上）。2.2 方案的選擇（1）小車控制單元的選擇主控部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，本文以STC公司的STC89c52單片機為例予以介紹。STC89c52是一款擁有8K RAM、32 個I/O 口的單片機，它還擁有豐富的處理功能，為小車的功能擴展提供了相當大的空間，只要按照該單片機的要求對其編制程序就可以實現(xiàn)很多不同的功能。此外，STC是國產(chǎn)單片機，價格便宜，性價比更高。           

15、0; (2)小車驅(qū)動單元的選擇小車驅(qū)動電機一般不使用現(xiàn)成的玩具小車上的配套直流電機，而使用減速電機，因為其驅(qū)動力更強，優(yōu)于普通直流電機。考慮到小車必須能夠前進、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個電機分別進行驅(qū)動。當左輪電機轉(zhuǎn)速高于右輪電機轉(zhuǎn)速時小車向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車輪的轉(zhuǎn)速，可以采取PWM調(diào)速法，即由單片機的IOB8、IOB9輸出一系列頻率固定的方波，再通過功率放大來驅(qū)動電機，在單片機中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機上的平均電壓，從而可以改變電機的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個電機轉(zhuǎn)速的配合就可以實現(xiàn)小車的前進、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。用單片機控制電機的時候，需要加

16、驅(qū)動電路，為電機提供足夠大的驅(qū)動電流。使用不同的電機，其驅(qū)動電路也不同，我們應(yīng)該根據(jù)實際需求選擇合適的驅(qū)動電路，通常有以下幾種方案：方案1：用三極管電流放大驅(qū)動電路。三極管是一種常見的電子元器件，價格便宜，也很實用。但是，它僅能驅(qū)動單個單片機并且要求所驅(qū)動電流不大，而且用三極管搭建驅(qū)動電路也很麻煩。方案2：用電機的專用芯片來驅(qū)動電機。專用驅(qū)動芯片雖說價格稍微貴了一點，但是，專用芯片可同時操作多可電機，且電路連接簡單，穩(wěn)定性好。是一種比較好的驅(qū)動電路?？紤]到電機的穩(wěn)定性及便捷性，我們選擇了L298芯片作為驅(qū)動電機的驅(qū)動電路。軌跡選擇：方案一、使用簡易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測。 光電傳

17、感器實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因為 該部件造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。方案二、利用兩只光電開關(guān)。分別置于軌道的兩側(cè)，根據(jù)其接受到白線的先后來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，但測試表明，如果兩只光電開關(guān)之間的距離很小，則約束了速度,如果著重于小車速度的提升，則隨著車速的提升，則勢必要求兩只光電開關(guān)之間的距離加大，從而使得小車的行駛路線脫離軌道幅度較大，小車將無法快速完成準確的導(dǎo)向從而有可能導(dǎo)致尋跡失敗。方案三、用四只光電開關(guān)。一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當小車脫離軌道時，即當置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道

18、時，等待外面任一只檢測到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復(fù)正向行駛?，F(xiàn)場實測表明，雖然小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺（因為所購小車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了光電開光之間的距離到達不了精確計算值1厘米），但只要控制好行駛速度就可保證車身基本上接近靠邊行駛。綜合循跡的準確性和行車的速度，我們選擇了方案三。并采用了ST168光電管。因為ST168采用高發(fā)射功率紅外光、電二極管和高靈敏光電晶體管組成，采用非接觸式檢測方式。ST168的檢測距離很小，一般為815毫米，因為8毫米以下是它的檢測盲區(qū)，而大于15毫米則很容易受干擾。經(jīng)過多次測試、比較，發(fā)現(xiàn)把傳感器安裝在距

19、離檢測物表面10毫米時，檢測效果最好。傳感器的安裝正確選擇檢測方法和傳感器件是決定循跡效果的重要因素，而且正確的器件安裝方法也是循跡電路好壞的一個重要因素。從簡單、方便、可靠等角度出發(fā)，同時在底盤裝設(shè)4個紅外探測頭，進行兩級方向糾正控制，將大大提高其循跡的可靠性，具體位置分布如圖1所示。圖中循跡傳感器全部在一條直線上。其中X1與Y1為第一級方向控制傳感器，X2與Y2為第二級方向控制傳感器，并且黑線同一邊的兩個傳感器之間的寬度不得大于黑線的寬度。小車前進時，始終保持(如圖3中所示的行走軌跡黑線)在X1和Y1這兩個第一級傳感器之間，當小車偏離黑線時，第一級傳感器就能檢測到黑線，把檢測的信號送給小車

20、的處理、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號對小車軌跡予以糾正。第二級方向探測器實際是第一級的后備保護，它的存在是考慮到小車由于慣性過大會依舊偏離軌道，再次對小車的運動進行糾正，從而提高了小車循跡的可靠性。圖1紅外探頭的分布圖顯示模塊選擇方案1： 采用LED顯示，LED常見且價格便宜，但是僅能顯示數(shù)字和簡單的字母，且外部電路比較復(fù)雜，需要專門的驅(qū)動電路實現(xiàn)。方案2：     采用LCD1602顯示，1602是市面上價格適中的顯示器件，不僅僅能顯示數(shù)字還能顯示字母和特殊符號，且支持背光解決了一半LCD顯示不夠清晰的問題，且有3.3低電壓產(chǎn)品，更大的解決了功

21、耗問題。方案三采用LCD12864顯示，12864顯示效果清晰，且可以顯示更多信息，支持中文字庫，有很好的人及交換功能，能顯示更多更清楚的信息。但是12864顯示器市場上價格比較昂貴，且功耗很大，在開背光的情況下耗電非常之大，不易于使用在移動設(shè)備上。方案選擇使用LCD1602不僅價格適中，且功耗很低，用擁有較好的人機交互價值。且在此方案中僅顯示小車需要采集的數(shù)據(jù)即可，所以本系統(tǒng)采用了低功耗的1602顯示器。2.3智能小車元件介紹 (1)正面圖示 該系統(tǒng)采用四組高靈敏度的光電對管，對路面黑色軌跡進行檢測，并利用單片機產(chǎn)生PWM波，控制小車速度。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠平穩(wěn)跟蹤給定的路徑。整個系統(tǒng)

22、基于普通玩具小車的機械結(jié)構(gòu)，并利用了小車的底盤、前后輪電機及其自動復(fù)原裝置，能夠平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運行。主控部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，本文以STC公司的STC89c52單片機為例予以介紹。STC89c52是一款擁有8K RAM、32 個I/O 口的單片機，它還擁有豐富的處理功能，為小車的功能擴展提供了相當大的空間，只要按照該單片機的要求對其編制程序就可以實現(xiàn)很多不同的功能。（2）尾輪安裝 （3）尾輪固定板（確保焊接穩(wěn)定）（4）電機固定（用螺絲刀跟鉗子上好即可）（5）循跡傳感器安裝（注意正負極的焊接，切

23、忌焊反）（6）單片機智能小車核心控制板 （7）元件散圖（8）電路板圖示第三章 硬件設(shè)計1、如圖單片機最小系統(tǒng)能夠運行的必要條件是：（1）電源，（2）晶振電路，（3）復(fù)位電路。2、 LCD顯示電路本次選用的1602液晶顯示屏最主要的是顯示小車運行時間。我們將1602的液晶的D0D7數(shù)據(jù)口接到單片機的P0口；然后將讀寫選擇端（R/W）直接接地；液晶顯示對比度調(diào)節(jié)端（VO）接一個10K的電位器，最后與電源正極相連。3、 循跡模塊：紅外檢測的方法4、 避障模塊：采用紅外光電避障。 該小車在前進的過程中能夠檢測到前方障礙并自動避開，達到避障的效果。利用位置器檢測道路上的障礙，通過采集數(shù)據(jù)并處理后由單片機

24、產(chǎn)生PWM波驅(qū)動直流電機對車進行轉(zhuǎn)向和行動控制，控慢速行駛，以及自動停車四、軟件設(shè)計1.主程序框圖：0.2.循跡框圖：=小車進入循跡模式后，即開始不停地掃描與探測器連接的單片機I/O口，一旦檢測到某個I/O口有信號，即進入判斷處理程序（switch）,先確定4個探測器中的哪一個探測到了黑線，如果InfraredML(左面第一級傳感器)或者InfraredSL(左面第二級傳感器)探測到黑線，即小車左半部分壓到黑線，車身向右偏出，此時應(yīng)使小車向左轉(zhuǎn)；如果是InfraredMR(右面第一級傳感 器)或InfraredSR(右面第二級傳感器)探測到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應(yīng)

25、使小車向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過了方向調(diào)整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復(fù)上述動作。由于第二級方向控制為第一級的后備，則兩個等級間的轉(zhuǎn)向力度必須相互配合。第二級通常是在超出第一級的控制范圍的情況下發(fā)生作用，它也是最后一層保護，所以它必須要保證小車回到正確軌跡上來，則通常使第二級轉(zhuǎn)向力度大于第一級，即level2>level1(level1、level2為小車轉(zhuǎn)向力度，其大小通過改變單片機輸出的占空比的大小來改變)，具體數(shù)值在實地實驗中得到。3.避障框圖：   4.單片機單元：五、制作安裝與調(diào)試    該智能小車可以作為機器人的典型

26、代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。機器人要實現(xiàn)自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫崿F(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避?；谏鲜鲆?，傳感檢測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當?shù)?，主要控制小車的行進方向和速度。單片機驅(qū)動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有PWM功能的單片機，這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機資源，難

27、以精確調(diào)速，但單片機型號的選擇余地較大?？紤]到實際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機，配合軟件編程實現(xiàn)。六·發(fā)展前景智能小車的巡線和避障功能在生產(chǎn)生活中都有著廣泛的用途?？梢杂迷诖蟮纳a(chǎn)車間的物流系統(tǒng)中，按照預(yù)先設(shè)定的路線來傳輸貨物自動躲避障礙功能從而使工作更加安全和效率更高。 自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想，智能小車可以作為機器人的典型代表。

28、0;電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對自動化要求越來越高，智能汽車檢測并完成特殊的任務(wù)將成為以后的一個新的發(fā)展方向。在危險或不利于人工作業(yè)的環(huán)境下，利用智能小車替代人工作業(yè)完成特殊任務(wù)，避免人員傷亡，更可減少經(jīng)濟損失。在世界科學界和工業(yè)設(shè)計界中，國內(nèi)智能車輛研究由于起步晚，以及經(jīng)濟條件的制約，在智能車輛研究領(lǐng)域與發(fā)達國家有一定的差距，目前開展這方面研究工作的主要包括一些大學和科研單位。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，其與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高，汽車開始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時能具有交通、娛樂、辦公和通訊等多種功能。關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和

29、省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，可見其研究意義很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的，為了適應(yīng)機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能小車的構(gòu)想。目的在于：通過獨立設(shè)計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設(shè)計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法，設(shè)計的智能電動小車能夠具有循跡避障等功能。車輛導(dǎo)航的方法，促進日本智能車輛的整體進步。進入80年代中期，設(shè)計和制造智能車輛的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。第三階段：從90年代開始，智能車輛進入到了深入系統(tǒng)、大規(guī)模的研究階段。最為突出的是，美

30、國卡內(nèi)基-梅隴大學機器人研究所一共完成了Navlab系列的自主車的研究，取得了顯著的成就。目前，智能車輛的發(fā)展正處于第三階段，這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。 國內(nèi)智能車輛的現(xiàn)狀研究相比于國外，我國開展智能車輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于20世紀80年代，而且大多數(shù)研究尚處于針對某個單項技術(shù)研究的階段。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達國家，并且存在一定的技術(shù)差距，但是我國也取得了一系列的成果，主要有：中國第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院于2003年研制成功了我國第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車的正常交通情況下的高速公路上，形式的最高

31、穩(wěn)定速度為為12km/h，最高峰值速度可達170km/h，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標已經(jīng)達到了世界先進水平。上海交通大學應(yīng)用現(xiàn)代控制理論設(shè)計出了一種自動駕駛汽車模型，該模型在汽車系統(tǒng)的動力學建模的基礎(chǔ)之上，設(shè)計了自動駕駛的專項系統(tǒng)，它能根據(jù)玩到的彎曲變化程度實時的計算出車輛的轉(zhuǎn)向盤角度，控制車輛按照預(yù)設(shè)道路行駛。吉林大學設(shè)計并制造了一輛用CCD識別地面鋪設(shè)的條狀路標導(dǎo)航的智能車輛，車輛由圖像識別、行駛、轉(zhuǎn)向、制動、避障和其他輔助系統(tǒng)組成。目前，該車可以穩(wěn)定的跟蹤直線、弧線、S型線等軌跡自動行駛，車速可達20km。在國家科工委和國家862計劃的資助下，清華大學計算機系智能技術(shù)與系統(tǒng)國

32、家重點實驗室自1988年開始研制的THMR系列移動機器人取得了很大的成功。它兼有面向高速公路和一般道路的功能，目前已經(jīng)能夠在校園的非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下，進行道路跟蹤和避障自主行駛。智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng)ITS的關(guān)鍵技術(shù)。目前。國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進行ITS關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研究，隨著ITS研究的興起，我國已形成了一支ITS技術(shù)研究開發(fā)的專業(yè)技術(shù)隊伍。并且各個交通、汽車企業(yè)越來越加大了對ITS及智能車輛技術(shù)研發(fā)的投入，整個社會的關(guān)注程度在不斷提高。交通部已將ITS研究列入“十五”科技發(fā)展計劃和2010年長期規(guī)劃。相信經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域的共同努力，我國ITS及智能車輛的技術(shù)水平一定會得到很大的

33、提高。智能小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用一個電機驅(qū)動，調(diào)制前面兩個輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當車身下左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制左輪電機停止，車向左修正，當車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機停止，車向右修正。避障的原理和循線一樣，在車身右邊裝一個光電對管，當其檢測到障礙物時，主控芯片給出信號報警并控制車子倒退,轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物。擬解決的關(guān)鍵問題：（1）單片機最小系統(tǒng)與電機驅(qū)動電路的設(shè)計，以及電路板的焊制。（2） 循跡模塊和避障模塊程序的編寫，以及軟硬件的調(diào)制。六 作品總結(jié)這個避障循跡小

34、車使我們自己設(shè)計硬件、自己編輯軟件制作的。在制作的過程中，我們遇到了許多困難，在困難中也學到了許多知識，亦得到了許多樂趣。在這個過程中，我懂得了，遇到困難不要退縮，只有迎難而上，方能成就大事。同時，在學習的過程中，要注意細節(jié)。所謂細節(jié)決定成敗，便是如此。就像我們編輯軟件的時候，出現(xiàn)過這樣一個問題，在現(xiàn)實時間這個模塊中，我們用定時器來定時，50ms一次中斷，同時定義一個變量count，每次中斷count都自加一次，然后用if(count=20)來判斷時間，但結(jié)果卻是幾十秒才加一次，我們花了近一天的時間沒有想出結(jié)果，最后在學長的幫助下將判斷時間的語句改為if(count>=20)，結(jié)果與自己

35、想的一模一樣了。所以我們在以后的學習過程中一定要注重理論知識，不要把事情想得太簡單了，這樣才可以提高我們的能力。參考文獻：51單片C語言教程  郭天祥     C程序設(shè)計  譚浩強全國大學生電子設(shè)計競賽培訓系列教程  高吉附錄STC89C52單片機介紹：單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至

36、可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。  單片機也被稱為微控制器（Microcontroler），是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對提及要求嚴格的控制設(shè)備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。  早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系

37、統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)

38、和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。  單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上 甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的

39、綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。  單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。  單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可.用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都

40、可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。   它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。   單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！   由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個可視化高級語言編寫的小