某智能小车详细设计方案
某智能小车详细设计方案
1前言
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,由此发展起来的智能小车引起了众多学者的广泛关注和极大的兴趣。
智能小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人，航空航天等领域。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。
智能小车要实现自动寻迹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-guide vehicle)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.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, cpu使用AT89c52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,现在大学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通信及遥控功能。
2方案设计与论证
根据题目的要求，确定如下方案：首先设计出小车的基本模形以及传动方案，并在车上加装光电检测器，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 模块方案比较及论证
根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、电源及稳压模块、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。 各模块分述如图2-1。
图2-1智能小车总体框图
主控模块 单片机(AT89C52) 自动循迹模块
(传感器CTRT5000) 避障系统 （传感器E18-D80NK ） 无线遥控模块 (pt2262\pt2272)
小车间通讯模块 速度显示模块 (lcd 显示)
电机驱动及运动模块(L298) 上位机通信模块 速度检测模块 (传感器A3144E)
2.2 车体设计
在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己设计画出小车的模型和直接购买玩具电动车改装。
方案一：用现有的小车改装
电动小车价格低廉，有完整的驱动、传动和控制单元，其中传动装置是我们所需的。但玩具电动车采用普通直流电机驱动，带负载能力差，调速方面对程序要求较高。同时，玩具电动车转向依靠前轮电机带动前轮转向完成，精度低，又由于本次毕业设计只是理上研究，和巩固已学过的相关知识，如果购买小车会自带程序和一些图及参数，容易产生惰性。所以购买小车做实物的价值不大，因些我们放弃这一方案。
方案二：自己设计制作车架自己设计小车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于控制和调速，符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架，可以根据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。通过pro/e设计相关的的小车模型，以便更直观的看到小车的运动原理和传动方案，所以综上我们选择方案二。如图2-2所示。
图2-2 小车模型设计
2.3 电源及稳压模块
方案一：采用交流电经直流稳压处理后供电
采用交流电提供直流稳压电源，电流驱动能力及电压稳定性最好，且负载对电源影响也最小。由于需要电线对小车供电，极大影响了壁障小车行动的灵活性及地形的适应能力。而且壁障小车极易把拖在地上的电线识别为障碍物，人为增加了不必要的障碍。故我们放弃了这一方案。
方案二：采用蓄电池供电
蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能，且成本低廉。可采用
蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电，再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。但蓄电池体积相对庞大，且重量过大，造成电机负载过大，不适合我们采用的小车车架（玩具电动车车架）。故我们放弃了这一方案。
方案三：采用干电池组进行供电
采用四节干电池降压至5V 后给单片机及其他逻辑单元供电，另取六节干电池为电机及光电开关供电。这样电机启动及制动时的短暂电压干扰不会影响到逻辑单元和单片机的工作。干电池用电池盒封装，体积和重量较小，同时玩具车底座可以安装四节干电池，正好可为单片机及其他逻辑单元供电。在稳压方面，起始时考虑使用7805芯片对6V 的电池电压进行降压稳压。但考虑到这样使得7805芯片消耗大量能量，降低电池寿命；同时，由于at89c52、光电开关、小车电机对于供电电压要求并不苛刻，故我们将6V 电池电压接一个二极管降压后直接给单片机及其他逻辑单元供电。而电机和光电开关的电源不做稳压处理。这样只需在小车遥控上加两个调速按钮，根据电池电量选择合适功率即可，甚至于可直接在软件里设置自动换挡。综合考虑，我们采用方案三，示意图如图2-3所示。
图2-3 电源模块设计 2.4 主控模块
由于智能小车的要求不是很高，主要都是一些简单的控制，at89c52是我们在《单片机原理与应用技术》学习
过的，且价格便宜容易购买，所
以最终我们直接选用了课程主
要介绍的，Atmel 公司的单片机
作为主控模块，如图2-4所示。
AT89C52的主要性能参数
● 与Mcs-51产品指令和
引脚完全兼容。
● 8字节可重擦写FLASH
闪速存储器
图2-4 AT89C52单片机 ● 1000 次擦写周期
● 全静态操作：0HZ-24MHZ
● 三级加密程序存储器
9V 直流电源
直流电机供电
光电开关供电
●256X8字节内部RAM
●32个可编程I/0口线
●3个16 位定时／计数器
●8个中断源
●可编程串行UART通道
●低功耗空闲和掉电模式
2.5探测及寻迹模块
避障传感器模块
2.5.1车自动避障的原理和方案
小车车头处装有二个光电开关，一个光电开关对向左前方，一个光电开关向右前方，（如右图所示）。小车在行进过程中由光电开关向前方发射出红外线，当红外线遇到障碍物时发生漫反射，反射光被光电开关接收。小车根据二个光电开关接受信号的情况来判断前方障碍物的分布并做出相应的动作。光电开关的平均探测距离为30cm。
方案一：使用光电对管探测
光电对关价格低廉，性能稳定，但探测距离过近（一般不超过3cm），使得小车必须制动迅速。而我们由于采用普通直流电机作为原动力，制动距离至少需要10cm。因此我们放弃了这一方案。
方案二：使用视频采集处理装置进行探测
使用CCD实时采集小车前进路线上的图像并进行实时传输及处理，这是最精确的障碍物信息采集方案，可以对障碍物进行精确定位和测距。但是使用视频采集会大大增加小车成本和设计开发难度，而且考虑到我们小车行进转弯的精确度并未达到视频处理的精度，因而使用视频采集在实际应用中是个很大的浪费，所以我们放弃了这一方案。
方案三：使用光电开关进行障碍物信息采集。
使用三只E3F-DS30C4光电开关，分别探测正前方，前右侧，前左侧障碍物信息，在特殊地形（如障碍物密集地形）可将正前方的光电开关移置后方进行探测。E3F-DS30C4光电开关平均有效探测距离0~30cm可调，且抗外界背景光干扰能力强，可在日光下正常工作（理论上应避免日光和强光源的直接照射）。我们小车换档调速后的最大制动距离不超过30cm，一般在10~20cm左右，因而探测距离满足我们的小车需求。
综上考虑，我们选用方案四。示意图如图2-5所示。
图2-5 小车避障框图
小车循迹的原理
这里的循迹是指小车在黑色地板上循白线行走，通常采取的方法是红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm 。 方案1：用红外发射管和接收管自己制作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。这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响，因此我们放弃了这个方案。 方案2：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。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案3：用反射型光电探测器RPR220
RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。
RPR220采用DIP4封装，其具有如下特点：
● 塑料透镜可以提高灵敏度。
● 内置可见光过滤器能减小离散光的影响。
● 体积小，结构紧凑。
光电开关1 光电开关2
电平转换 单片机
当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。
因此我们选择了方案3。
2.6 电机选择及驱动模块
本系统为智能小车，对于智能小车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就显得十分重要。由于本实验要实现对路径控制定位和速度测量不是要求太高，精度也不是太高，所以我们综合考虑了一下两种方案。
方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统，经综合比较考虑，我们放弃了此方案。
方案2：采用直流电机。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。遥控车马达/小直流电机电机 RF-500TB-ZD供电电压：直流DC3-9V，转速2400r/m是自制玩具车等模型理想选择。
能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。
电机驱动模块
方案一：使用分立原件搭建电机驱动电路
使用分立原件搭建电机驱动电路造价低廉，在大规模生产中使用广泛。但分立原件H桥电路工作性能不够稳定，较易出现硬件上的故障，故我们放弃了这一方案。
方案二：使用L298N芯片驱动电机
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N 可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，性能稳定，使用比较方便。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，正好符合我们小车两个二电机的驱动要求。
综合考虑，我们采用L298N芯片驱动小车电机。控制示意图如图2-6所示。
图2-6 电机驱动框图 2.7 直流调速设计
Ⅰ、基于晶闸管作为主电路的调速系统
晶闸管的调速系统是采用分离元件设计的调速系统占用的空间大，控制角难于调整，且模拟器件的固有缺陷如：温漂、零漂电压等，导致电机的调速无法达到满意的结果。晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难，性能较差，自动化控制程度差，调速过程较为复杂，不利于工业生产和小功率电路中采用。另一问题是当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公害”。
Ⅱ、基于PWM 为主控电路的调速系统
与传统的直流调速技术相比较，PWM(脉宽调制技术)直流调速系统具有较大的优越性：主电路线路简单，需要的功率元件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；系统频带宽，快速响应性能好，动态抗干扰能力强；主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率高。
PWM 信号的产生通常有两种方法:一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。
基于NE555，SG3525等一系列的脉宽调速系统：此种方式采用NE555作为控制电路的核心，用于产生控制信号。NE555产生的信号要通过功率放大才能驱动后+
9直流供电电源 单片机指令总线 +5V 直流供电电源 保护 电路 电机
电机 保护 电路
L298驱动芯片
级电路[8]。NE555、SG3525构成的控制电路较为复杂，且智能化、自动化水平较低，在工业生产中不利于推广和应用。
基于单片机类由软件来实现PWM ：在PWM 调速系统中占空比D 是一个重要参数在电源电压d U 不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比D 的大小，改变D 的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。改变占空比D 的值有三种方法：
A 、定宽调频法：保持1t 不变，只改变t ，这样使周期(或频率)也随之改变。
B 、调宽调频法：保持t 不变，只改变1t ，这样使周期(或频率)也随之改变。
C 、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变1t 和t
前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此常采用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。利用单片机的定时计数器外加软件延时等方式来实现脉宽的自由调整，此种方式可简化硬件电路，操作性强等优点。
总之，PWM 既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。且用软件实现非常容易。
2.7.1小车差速运动模型的建立
本设计中，采用的四轮结构，驱动系统采用两轮差速驱动方式，后两个为从动轮，只起到支撑平衡作用，在建模中可以忽略。假定左右两个驱动轮与地面之间没有滑动，也没有侧移，只是做纯粹的滚动，则机器人满足钢体运动规律[14]。图2-7所示｛XW,YW,O ｝为世界坐标系，｛X,Y ,O ｝为移动坐标系，PX 为机器人前进方向。
Y W
X W O θ
Y
X
P y x
图2-7 小坐标系
移动机器人运动学主要处理控制参数和系统在状态空间的运动两者之间的关系，它包括正运动学和逆运动学两个方面。正运动学解决如何根据移动机器人的速度来计算它的位姿或运动轨迹，当机器人的位姿（x ，y ，）时，差动轮式机器人的
正运动学就是利用这连个差动轮的速度（r v ，l v ）来计算其位姿，通用公式计算如下
01()[()()]cos[()]2
t r l x t v t v t t dt θ=+? (2-1) 0
1()[()()]sin[()]2t r l y t v t v t t dt θ=+? (2-2) 0
1()[()()]t r l t v t v t dt l θ=-? (2-3) 其中，r v 和l v 分别为左右轮的驱动速度，l 是两个驱动轮之间的距离，r 为移动机器人的驱动轮半径；移动机器人逆运动学解决如何控制轮子的速度以达到移动机器人所需的运动轨迹或位姿，即在已知位姿（x ，y ，θ）时，如果根据以上公式，求出两轮差动速度（r v ，l v ）。由于差动轮式驱动属于非完整性约束问题，故移动机器人逆运动学只有在特殊条件下求解，其解往往不唯一，根据系统的需求，本文对移动机器人的运动学分析按两种情况分别进行。
直线运动
当差动轮式移动机器人左右两轮的速度大小相等且方向相同时，机器人的运动轨迹为直线，所图2-8所示。
Y W
O Yt
Y 0X 0P 0Pt Xt
图2-8 直线运动原理图
设t=0时，机器人移动坐标系｛X0，Y0，P0｝与世界坐标系｛XW,YW,O ｝重合，经过时间ｔ后机器人运动到新的移动坐标系｛Xt ，Yt ，Pt ｝，当机器人左右两轮的
速度大小相等且方向相同(即r v =l v )时由公式(2-3)有：
1()[()()]0t r l t v t v t dt l θ=-=?
智能循迹小车___设计报告
智能循迹小车___设计报告
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁 桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月
本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理 器； 采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
简易智能小车设计方案
简易智能小车设计方案 一、设计总览 本设计以单片机小车的控制核心，设计分为 5 个模块：前轮PWM 驱动电路、显示及声光指示模块、轨迹探测模块、障碍物探测模块、光源探测模块。前轮PWM 驱动电路用于转向控制；后轮PWM 驱动电路用于方向和速度控制；探测模块利用三个光感元件，对黑色轨道进行寻迹；障碍物探测模块用于对两个障碍物进行探测；光源探测模块利用三个光敏电阻制成，用于寻光并确定光源角度，以期获得较为精确的转向值。绕障方案利用障碍物较低这个重要条件，在C 点出发后，利用光敏电阻获得光源的方向 1．轨迹探测模块设计 ●用三只光电开关。 一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆（因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离到达不了精确计算值 1 厘米），但只要控制行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。 2．数据存储 ●直接用单片机内部的 RAM 进行存储。 虽然不能在断电后保存数据，但可以在实验结束后根据按键显示相应值。而且本实验的数据存储不大，采用 RAM 可以减少 IO 接口的使用，便利 IO 接口分配，故此方案具有成本低、易实现的优点，更符合实际需求。 3．障碍探测模块方案 考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物40CM 的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置和方向。否则，如果范围太大，则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 ●采用一只红外传感器置于小车右侧并与小车前进方向呈一固定角度。 基于对C 点后行车地图中光源及障碍物尺寸、位置的分析，我们采用了从 C 点出发即获得光源对行车方向的控制，在向光源行驶的过程之中检查障碍物并做
智能小车单片机课程设计报告
题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限
x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..
智能小车设计报告
智能小车 学校：江汉大学 学院：物信学院 班级、姓名： 10通信曹聪慧 10自二彭洋
摘要： 本系统采用STC89C52作为主控制芯片，采用7805作为稳压芯片，采用L9110芯片作为直流电机驱动，在PWM 控制下，小车自动寻路，快慢速行驶和转向。三者的结合使小车更加智能化，自动化，并用霍尔元件测速，用1602液晶把速度显示出来。电路结构简单，可靠性能高。 关键词:STC89C52单片机、PWM调速、自动循迹，测速
目录 1.系统方案 (4) 1.1 车体设计 (4) 1.2 控制器模块 (4) 1.3电机模块 (4) 1.4电机驱动模块 (5) 1.5测速模块 (5) 1.6电源模块 (5) 1.7最终方案 (6) 2.系统硬件设计 (7) 2.1电源模块的设计 (7) 2.1控制模块的设计 (6) 2.1循迹模块的设计 (6) 2.1电机驱动模块的设计 (7) 2.1测速模块的设计 (7) 3．软件程序的设计 (10) 3.1总体流程图 (10) 3.2软件大体思路 (10) 4．系统功能测试 (9) 4.1 问题分析及解决 (10) 5．总结 (12) (附录)
系统方案 1.1 车体设计 自己制作电动车。一般的说来，自己制作的车体比较粗糙，性能不太稳定。但只要对车体仔细制作，通过优良的控制算法，也能实现控制小车前进转弯的功能。 1.2 控制器模块 采用STC公司的STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。我们自己制作51最小系统板，体积很小，下载程序方便，放在车上不会占用太多的空间。 1.3电机模块 方案一：采用步进电机实现物体的精确定位和方向控制。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，可以精确地控制角度和距离。缺点是相对体积较大，力矩比较小，容易失步，而且价格比较昂贵。 方案二：采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机
智能循迹小车分析方案
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：0804班 姓名： 指导老师： 2018年8月——2018年10月 摘要：
本课题是基于AT89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 AT89S52 单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 引言
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车<特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛 智能小车寻迹模块设计方案 本文设计方案以MSP430单片机为系统的控制核心，采用反射式光电传感器模块寻迹，实现智能小车的自动寻迹行驶。在实验中采用与白色相差很大的黑色引导线作为智能小车的既定路线，系统驱动采用控制方式为PWM 的直流电机。 详细介绍了反射式光电传感器寻迹模块的工作原理，寻迹模块的电路图以及在以MSP430单片机为控制核心的基础上如何实现智能寻迹小车的自动寻迹行驶。并简要介绍了系统的电路图。该技术可用于无人生产线、服务机器人、仓库等领域。 0 引言 智能小车又称轮式移动机器人，能够按预设模式在特定环境中自动移动，无需人工干预，可用于科学勘测、现代物流等方面。针对路面采用黑色标记线条作为路径引导线的应用场合，反射式光电传感器是常用的路径识别传感器。反射式光电传感器因信号处理方式和物理结构简单的特点而被广泛应用于结构化环境 和低成本产品中，虽然存在检测距离近、预测性差的弱点，但通过合理设计和选择反射式光电传感器并结合合适的信息处理软件能够满足上述简单环境场合应用。随着汽车ECU 电子控制的发展，在汽车上配备远程信息处理器，传感器和 接收器，通过这些器件的协调控制可以实现汽车的无人驾驶。本文提出基于 MSP430单片机的控制装置，通过反射式光电传感器寻迹，MSP430单片机处理反射式光电传感器检测到的信号，从而控制智能车的转向，实现智能小车的自动寻迹。 1 系统总体设计方案 在小车车体的前端贴近地面的地方安装有4 组寻迹模块，如图1所示，单 片机通过判断4个寻迹模块发送来的信号进行自动循迹。寻迹模块在遇到黑线时发送低电平信号，遇到空白的地方发送高电平信号，单片机通过判断高低电平即可作出相应的操作。通过4组寻迹模块发送的信号组合，可将小车行驶状态分成如表1所示7种状态。 ※※※※※※※※※ 级学生※※2015※※课程设计材料※※※※※※※※※※※ 课程设计报告书 课题名称智能小车蓝牙操控和循迹的实现 名姓 学号 院学 专业 指导教师 2019年2月15日 设计目的1 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 2功能要求 智能小车作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等用途；并且能实现显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障等功能，可程控行驶速度、准确定位停车，远程传输图像、按键控制加速，减速，刹停，左转和右转、实时显示运行状态等功能。 3 总体设计方案 在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态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。本设计采用AT89C51单 片机。以AT89C51为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的状态。加 装光电、红外线、超声波传感器，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小车的智能控制，如图1所示。简易智能电动车采用AT89C51单 片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位初始化，当到达规定的起始黑线，由小车底部的红外光电传感器检测到第一条黑线后，通过单片机控制小车[2]。在白纸所做轨迹道路中，小车通过超声波传感器正前开始记数、显示、调速方检测和光电传感器左右侧检测，由单片机控制实现系统的自动避障功能。在电动车进驶过程中，采用双极式H型PWM脉宽调制技术，以控制小车调速；并采用 动态共阴显示行驶时间和里程。小车通过光电传感装置实现驶向光源并通过循迹保持小车在白纸范围内行驶。当小车到达终点第二次检测到黑线时，单片机控制小车停车。 总体设计框架图图1 4 硬件电路选取与设计 CHAHGZH0U 開TfRIE OF ENGINEERWG TECHNOLOGY 毕业设计（论文）开题报告 现状： 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，这几届的电子设计大赛 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。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶 等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、 自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的 道路情况下，能自动的操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预订的道路进行。智 能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检 测受损评估、智能家居。 发展趋势： 智能循迹小车可广泛应用于军事侦察、勘探、矿产开采等不便于人员实地 堪察 的环境。稍加改造，可应用于军事反恐、警察维和等领域，从而达到最大 限度的避免人员伤亡，保存战斗实力的目的。因此，具有重要的军事和经济意 义。 随着汽车工业的，其与电子信息产业的融合速度也显着提高，汽车开始向 电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具 有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。智能小车是一个集环境感知、规划决 策，自动行驶等功能与异地的综合系统，它集中的运用了计算机、传感、信息、 通信、导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 、基本信息 学生姓名 倪小玉 班级 电子0911 学号 2009238108 系名称 自动化技术系 专业 应用电子 毕业设计（论文）题目 智能循迹小车的设计 指导教师 李玮 二、开题意义 课题 的现状与 发展趋势 智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。 2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。 1 方案与论证 1.1控制芯片的选择 方案一：选用AVR单片机Atmega128L，Atmega128L是高性能、低功耗的AVR ? 8 位微处理器，64引脚。采用先进的RISC 结构，具有133 条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/计数器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位以及可编程的掉电检测功能。 其片内资源丰富，具有：8个外部中断，4个定时计数器，53个I/O口，可解除I/O口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。. 方案二：采用AT89S52单片机，AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52有5个中断源，和3个定时计数器。 方案三：采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA 软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。 方案比较：由三种方案可以看出，以Atmega 128L核心可以方便地实现对各个部分的控制和外接，而AT89S52而需要外扩大量的I/O口才能满足需要，而FPGA的高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵，所以我们选择方案一。 （2）轨道行程控制方案的选择 为了使电动车能够识别黑线不跑离轨道，我们在系统中加装了光电传感器和金属传感器。 1.2 路面检测 我们采用检测黑线的方法来控制智能小车的行走轨迹，使用了两个红外对管来检测黑线，同时用超声波传感器检测小车周围的障碍物。 方案一：采用热探测器。热探测器是利用所接收到的红外辐射后，会引起温度的变化，温度的变化引起电信号输出，且输出的电信号与温度的变化成比例，温度变化是因为吸收热辐射能量引起的，与吸收红外辐射的波长没有关系，即对红外 简单电子系统设计报告 ---------智能循迹小车 学号201009130102 年级10 学院理学院 专业电子信息科学与技术 姓名马洪岳 指导教师刘怀强 摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位。 本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心，以实验室给定的车架为车体，两直流机为主驱动，附加相应的电源电路下载电路，显示电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外传感器，通过检测高低电平将信号送给单片机，由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的动作。 关键词：STC89C51单片机；L298N；红外传感器；寻迹 一、设计目的 通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在控制系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 二、设计要求 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制，绕跑到行驶一周。 三、软硬件设计 硬件电路的设计 1、最小系统： 小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下： （1）、电源电路：给单片机提供5V电源。 （2）、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 图1 单片机最小系统原理图 2、电源电路设计： 模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用5V电源。考虑到电源为电池组，额定电压为4.5V，实际充满电后电压则为4-4.5V，所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。 3、传感器电路： 毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日 1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交 C 智能小车设计报告 摘要 本设计为实现两车交替超车领跑的功能，采用STC89C52单片机为控制核心，通过L298驱动电机转动完成小车，通过红外传感器ST188来检测路面黑线，完成小车在行车道上的各种正常行驶，通过光电开关避免两车相撞，从而实现两小车交替超车领跑的功能，并通过按键设置控制小车行驶状态，其中红外传感器和光电开关在小车上的放置情况，保证了小车的寻黑线和避障碍的完成。 关键词：STC89C52、L298、红外传感器ST188、光电开关 1 方案设计与论证 1.1设计要求 本系统要求两辆小车分别在行车道正常行驶一圈；甲乙两车按题目要求的所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区实现超车功能，并先 于甲车到达终点，则两车前后位置交替，继续做下一圈的超车领跑。 1.2各部分方案论述 1.2.1 控制模块 采用STC89C52RC单片机，实现小车的智能控制，其中工作电压5V，8K 字节ROM,512字节RAM,通用I/O 口32个，3个定时器/计数器。 1.2.2电源模块 采用9V锂电池，经稳压电路到工作电压5V. 1.2.3 直流电机驱动模块 方案一：采用分立元件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想。 方案二：采用L298N驱动直流电机，基于L298N芯片的PWM控制系统模块，让电机具有调速的功能，小车便可以完成调速速、转向功能。则需按此方案较好。 1.2.4 调速模块方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压来调速。 但电阻 网络只能实现有级调速，而且数字电阻的元器件价格比较昂贵。尤其是所使 用的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅会降低效率，实现也很困难。 方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调节。此方案电路较简单，但继电器的响应时间有限，机械结构易损坏，寿命不长，可靠性也不太好。 方案三：采用脉冲宽度调制电路。用单片机控制信号的高低电平时间完成调速，用对两个信号的不同控制完成电机的转向和起停的控制。这种电路由于工作在管子的饱和截止状态下，效率非常高，经实验发现，此方法调速简单可行，方便可靠。 基于上述理论分析，拟选择方案三。 1.2.5避障模块 方案一：采用超声波测距。超声波传感器测距时有足够的精度，可以达到1cm的近距离，对远距离也有较快的响应信号。但是，本题目的要求是绕过障碍物，这就要求小车在较远距离时即做出绕障的反应，因此没有必要采用精确近距的超声波传感器。 方案二：采用光电开关e18d8Onk。本设计采用的光电开关有效距离为可达到45cm, 所有能反射光线的物体均可被检测，所以小车前方只要有障碍，马上就可以检测到，且没有电路简单，便于操作，所以拟采用此方案。 1.2.6 黑带检测模块 方案一：采用发光二级管，用光敏二极管接受。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。 方案二：采用反射式红外光电传感器（ST188>,利用红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收，采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用电压比较器对信号进行调整。本方案也易于实现，较可靠，因此采用。 2 理论分析与计算 2.1黑带检测原理 利用光的反射原理，当光线照射在白纸上，反射量比较大，反之照在黑线上对光吸收，反射回去的量比较少，这样就可以利用红外发光二极管与接收端来判断黑线的位置，当遇到黑线时候，经过LM339比较器输出高电平，反之遇到白线为低电平。 2.2 超车原理利用光电开关判断两车之间的相对位置，也可以认为是一辆车是另一辆车的 “障碍物”，即当一辆小车在在另一辆小车光电开光的检测范围内时候，让小车 H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：单片机课程设计 设计题目：智能循迹小车 院系：电气学院测控系 班级：光电五班 设计者：谢鹏、于鸿杰 学号：1110100426、 指导教师：胡瑞强 设计时间：2014.9.10 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 开题报告 1 绪论 1.1课题目的 《单片机原理及应用》是一门应用设计类课程，也是一门工程实践性很强的课。做到理论与实践相结合，灵活运用、融会贯通，提高实际动手能力，是我们学习这门课的最终目的。在这次的单片机课程设计中，我们的主要目的是： （1）设计一辆电动小车，使它能够从起始端出发，自动地沿着黑线行驶。 （2）在此基础上适当地进行功能扩展，扩展目标初步定为：增加红外遥控功能。 进一步学习单片机原理及其应用，了解红外探测器的工作原理。 1.2 课题意义 电动智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科。智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。本课题所设计的智能电动小车能沿着黑线自动行驶，既具有操作机(机械本体)、控制器、直流电机驱动器和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化电子生产设备。 随着工业电子自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。 电动智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的电动小车玩具，而且成本低廉，能够运用于实际生产并且有一定的新颖度，在社会有一定的需求。在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。 1.3 设计要求 （1）自动循迹小车从安全区域启动。 （2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯道轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯等功能。 （3）小车完成指定运行任务。 （4）小车完成扩展部分功能：红外遥控。 智能小车系统项目设 计方案 第一章引言 1.1 智能车研究背景 1.1.1发展历史 智能小车系统是迷你版的智能汽车，二者在信息提取，信息处理，控制策略及系统搭建上有很多相似之处，可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台，从而推动智能汽车的发展。 智能汽车是未来汽车的发展方向，将在减少交通事故、发展自动化技术、提高舒适性等许多方面发挥很重要的作用；同时智能汽车是一个集通信技术，计算机技术，自动控制，信息融合技术，传感器技术等于一身的行业，它的发展势必促进其他行业的发展，在一定程度上代表一个国家在自动化智能方面的水平[1]。汽车在走过的100多年的历史中，从没停止过智能化的步伐，进入20世纪90年代以来，随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统（ITS）的兴起，国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门，一大批有实力有远见的大公司、大学和研究机构开展了这方面的研究。很多美国、日本和欧洲等国家都十分重视并积极发展智能车系统，并进行了相关实验，取得了很多成就。我国的相关研究也已经开展，清华大学成立了国最早的研究智能汽车和智能交通的汽车研究所，在汽车导航、主动避撞、车载微机等方面进行了广泛而深入的研究，2000年智能交通系统进入实质性实施阶段，国防科大研制出第四代无人驾驶汽车，西北工业大学、交通大学、大学等也展开了相关研究。这一新兴学科正在吸引越来越多的研究机构和学者投入其中。 1.1.2 智能车的应用前景 智能车系统有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；此外，智能车系统还可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，并能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。 1.2智能汽车大赛介绍 公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。 公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。并拥有雄厚的知识产权，其中包括6,200 多项专利。 为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定围的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽 单片机课程设计 题目: 智能小车设计 专业: 计算机科学与技术 班级: 14级2班 姓名学号组长 成员 成员 成员 成员 2016 年 12 月 23 日 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限 -:没有相对应的权限 w:写权限 x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd .. 返回加家目录的三种方式 (1).cd 智能小车实训报告 摘要： 本课题是基于AT89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 AT89S52 单片机为系统控制处理器； 采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 一、实验目的： 通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 二、设计方案 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N 发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 三．报告内容安排 本技术报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术原理的概述；第二部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等；第三部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智 能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。 技术方案概要说明 本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。 工作原理： 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹 将轨迹信息送到单片机 单片机采用模糊推理求出转向的角度，然后去控制 行走部分 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。 硬件电路的设计 1、最小系统： 小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。 其中各个部分的功能如下： 1、时钟电路：给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振。 2、电源电路：给单片机提供5V电源。 3、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计 学院：通信与电子工程学院 班级：电子131 姓名：初清晨 学号： 2013131013 同组成员：孟庆阳张轩 指导老师：王艳春 日期： 2015年12月24日 组员分工 1、组长：张轩，实物焊接，报告整理，程序设计 2、组员：孟庆阳，实物焊接，仿真测试，报告整理 3、组员：初清晨，实物焊接，报告整理，仿真测试 目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1智能小车的意义和作用 (2) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (3) 2.1 主控系统 (3) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (5) 2.4 避障模块 (6) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (7) 第三章硬件设计 (7) 3.1 AT89S52单片机的简介 (8) 3.2总体设计 (11) 3.3驱动电路 (12) 3.4信号检测模块 (13) 3.5主控电路 (14) 第四章软件设计 (15) 4.1主程序框图 (15) 4.2电机驱动程序 (15) 4.3循迹模块 (16) 4.4避障模块 (20) 结束语 (25) 致谢 (26) 附录一循迹加红外避障综合程序 (28) 附录二实物图 (32) 摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。因此，智能电动小车具有再编程的特性，是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成，采用模块化的设计方案，运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；L9110；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode智能小车寻迹模块设计方案
智能小车课程设计报告书
开题报告(智能小车)
智能小车控制系统设计
循迹小车设计思路
智能循迹小车实验报告
智能小车控制系统开题
智能小车B设计分析方案
循迹小车课程设计模板
智能小车系统项目设计方案
智能小车单片机课程设计报告
智能小车实训报告
毕业设计+智能循迹避障小车设计