智能電動小車軟件設(shè)計(jì)
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智能電動小車軟件設(shè)計(jì)
目錄
第一章 前 言 1
第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 3
一 直流調(diào)速系統(tǒng) 3
二 檢測系統(tǒng) 4
三 顯示電路 9
四 系統(tǒng)原理圖 9
第三章 硬件設(shè)計(jì) 10
一 80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 10
二 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
三 前向通道設(shè)計(jì) 12
四 后向通道設(shè)計(jì) 15
五 顯示電路設(shè)計(jì) 17
第四章 軟件設(shè)計(jì) 20
一 主程序設(shè)計(jì) 20
二 顯示子程序設(shè)計(jì) 24
三 避障子程序設(shè)計(jì) 25
四 軟件抗干擾技術(shù) 26
五 “看門狗”技術(shù) 28
六 可編程邏輯器件 29
第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果分析及結(jié)論 30
致 謝 31
參 考 文 獻(xiàn) 32
摘 要
80C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用80C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)長春工業(yè)大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用80C51單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時(shí)間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測試結(jié)果分析
采用的技術(shù)主要有：
（1） 通過編程來控制小車的速度；
（2） 傳感器的有效應(yīng)用；
（3） 新型顯示芯片的采用.
關(guān)鍵詞 80C51單片機(jī)、光電檢測器、PWM調(diào)速、電動小車
Design and create an intelligence electricity motive small car
Abstract
80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.
The adoption of technique as:
(1) Reduce the speed by program the engine；
(2) Efficient application of the sensor;
(3) The adoption of the new display chip.
Keywords 80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car
第一章 前 言
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。全國電子大賽和省內(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?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。設(shè)計(jì)的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)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(zhǔn)確定位停車。
根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實(shí)現(xiàn)對電動車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。
這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)。以80C51為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時(shí)間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。80C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機(jī)的代表。
第三代單片機(jī)包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的新一代產(chǎn)品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,還包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色﹑與80C51兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/D﹑PWM﹑PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)﹑WDT(監(jiān)視定時(shí)器)﹑高速I/O口﹑計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機(jī)80C51系列8ｘC592單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線----CAN(Controller Area Network BUS).
新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。
本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是
在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進(jìn)行檢測。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)
CPU必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產(chǎn)生記滿輸出信號，不能重新啟動CPU。
4060的記滿輸出信號不但要接到MCS-51的RST腳，而且還應(yīng)接到其它芯片的RST腳，因?yàn)槌绦騺y飛后，其它具有RST腳的芯片也混亂了，必須全部復(fù)位。
六 可編程邏輯器件
可編程邏輯器件GAL16V8是LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復(fù)編程的低密度PLD器件。它采用更為靈活的可編I/O結(jié)構(gòu)，并采用了先進(jìn)的EECOMS工藝，數(shù)秒內(nèi)即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復(fù)改寫，是產(chǎn)品開發(fā)研制的理想器件之一。
GAL16V8技術(shù)特性
（1）電可擦除工藝
可重編程單元
100％成品率
可重配置邏輯
（2）高性能E2CMOS工藝
低功耗：45mA最大運(yùn)行功耗，35mA最大維持功耗
高速度：15～25us最快存取速度
（3）8個(gè)輸出邏輯單元
對于復(fù)雜邏輯設(shè)計(jì)具有最大靈活性
GAL16V8可仿真20條引腳的PAL器件，具有功能 / 熔絲圖 /參數(shù)的完全兼容性
（4）預(yù)置、加電復(fù)位全部寄存器
（5）具有保密單元、電子標(biāo)簽
（6）數(shù)據(jù)保持超過20年。
80C51按鍵電路直接由80C51接口電路查詢。消抖(延時(shí)20ms)由軟件延時(shí)完成。
第五章 測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果分析及結(jié)論
測試方法與儀器：
1、 測試儀器
測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等。
2、測試方法
數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)；
信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸；
MCS51仿真機(jī)用于測試軟件；
直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電；
秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務(wù)書的基本要求對制成的電動車進(jìn)行產(chǎn)品測試。
測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析：
⑴ 計(jì)時(shí)精度分析 計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。
⑵ 測距精度分析 測速系統(tǒng)采用了電機(jī)軸光電碼盤檢測技術(shù)。電機(jī)軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機(jī)軸安裝在一起，電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生2個(gè)脈沖，車輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生32個(gè)脈沖，理論測量精度可達(dá)135mm/32=4.22mm<4.5mm
⑶ 定位精度分析 本設(shè)計(jì)采用實(shí)際測量與軟件補(bǔ)償技術(shù)，理論上可使定位精度提高到誤差<10mm。
3、結(jié)論
歷時(shí)三個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中，我首先邊查資料，邊在實(shí)驗(yàn)室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個(gè)簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時(shí)是“虛焊”的原因，有時(shí)可能是阻值選錯(cuò)。在焊接顯示電路時(shí)，我就錯(cuò)將680歐的電阻焊成了6.8千歐。這使我深深感受到理論與實(shí)際間的差距。通過這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動手能力。每天在實(shí)驗(yàn)室除了焊接線路板，還可以上機(jī)編程，使我軟件調(diào)試知識也提高了。
本設(shè)計(jì)采用的是80C51單片機(jī)，這主要是因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機(jī)。比如采用陵陽單片機(jī)，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。
致 謝
歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及白老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，白老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。同時(shí)本系120實(shí)驗(yàn)室的開放也為我的設(shè)計(jì)提供了實(shí)習(xí)場地。在此對白文峰老師和牛曉升老師表示深深的感謝。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對于知識的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個(gè)月的設(shè)計(jì)是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。
由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。
參 考 文 獻(xiàn)
1 何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),北京：航天航空大學(xué)出版社,2～5,46～50
2 李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ),北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001,56～64
3 何希才,新型實(shí)用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2000年,60～65
4 趙負(fù)圖,傳感器集成電路手冊,第一版,化學(xué)工業(yè)出版社,2004,590～591
5 陳伯時(shí),電力拖動自動控制系統(tǒng),第二版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000年6月,127～130
6 張毅剛,彭喜元,新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì),第一版,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003,25～27,411～417
重慶交通大學(xué)二 O 一 O 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ?文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告 一、 選題目的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義 智能車輛致力于提高汽車的安全性、舒適性、適應(yīng)性和提供優(yōu)良的人車交互界面，是目前各國因重點(diǎn)發(fā)展的智能交通系統(tǒng) 的一個(gè)重要組成部分，也是世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和汽車工業(yè)增長的新動。隨著企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高以及對自動化技術(shù)要求的不斷加深，智能車輛已在許多工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，有些智能車輛已實(shí)現(xiàn)商品化。由于成本低廉，又可以比人類工作的更好，它已逐步深入到工業(yè)和社會的各個(gè)層面： 1、智能車輛在智能運(yùn)輸系統(tǒng) 的應(yīng)用 這是智能車輛最典型的 應(yīng)用，智能小車自動行駛功能的研究對增加車輛的智能性意義重大，智能車輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動完成將給人類社會的進(jìn)步帶來巨大的影響。 2、智能車輛在物流運(yùn)輸方面的應(yīng)用 智能車輛在自動倉庫、碼頭、搬運(yùn)、涂裝等物流作業(yè)部門也發(fā)揮了關(guān)鍵作用，它最適合在哪些人類無法工作的環(huán)境中工作。采用簡歷在智能車輛技術(shù)基礎(chǔ)之上的倉庫智能車輛物流運(yùn)輸平臺來完成物流的自動運(yùn)輸，即可以提高運(yùn)輸效率，又可以避免有害物質(zhì)對人體的傷害，有效的完成有毒環(huán)境下的作業(yè)。 3、智能車輛在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用 在未來戰(zhàn)爭中，智能車輛可以代替人員在核、生物、化學(xué)污染區(qū) 進(jìn)行偵查、巡邏、對污染進(jìn)行采樣，可以更加準(zhǔn)確的搜集、掌握相關(guān)信息，可以有效的避免人員傷亡，提高執(zhí)行任務(wù)的效率和安全性。另外，無人駕駛的進(jìn)攻性武器系統(tǒng)在現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展方向之一，智能車輛的發(fā)展為無人攻擊車輛提供技術(shù)支持平臺。 4、智能車輛在社會生活中的應(yīng)用 在西方發(fā)達(dá)國家，智能車輛已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療福利服務(wù)、商務(wù)超市服務(wù)、家庭服務(wù)等領(lǐng)域，其中的某些應(yīng)用有望在今后的兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并進(jìn)入普通家庭。 智能車以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。可以看出，無論是 從科學(xué)發(fā)展、理論研究的角度，還是從汽車工業(yè)發(fā)展以及市場競爭的角度看，對智能車輛的研究都是必要的。而智能小車的研究及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)也將有利于我國在此領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步。因此，研制一種智能，高效的智能小車控制系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義和科學(xué)理論價(jià)值。 二、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 智能小車是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中的運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感器、信息。通信、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。 1、國外智能車輛的現(xiàn)狀研究 國外智能車輛的研究歷史較長，始于上 世紀(jì) 50 年代，它的發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)階段： 第一階段： 20世紀(jì) 50年代是智能車輛研究的初始階段。 1954年美國 系統(tǒng)只是一個(gè)運(yùn)行在固定路線上的拖車式運(yùn)貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本的特征即無人駕駛。早起研制該系統(tǒng)的目的是為了提高倉庫運(yùn)輸?shù)淖詣踊?，?yīng)用領(lǐng)域僅局限于倉庫內(nèi)的物品運(yùn)輸，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和傳感器技術(shù)的發(fā)展，智能車輛的研究不斷得到新的發(fā)展。 重慶交通大學(xué)二 O 一 O 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ?文獻(xiàn)綜述 第二階段：從 80 年代中后期，世界主要發(fā)達(dá)國家對智能車輛開展可卓有成就 的研究，在歐洲，普羅米修斯項(xiàng)目于 1986 年開始了在這個(gè)領(lǐng)域的探索，在美洲，美國于 1995 年成立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟，其目標(biāo)之一就是研究發(fā)展智能車輛的可行性，并促進(jìn)智能車輛技術(shù)進(jìn)入實(shí)用化，在亞洲，日本與 1996 年成立了高速公路先進(jìn)巡航 /輔助駕駛演劇協(xié)會，主要目的是研制自動車輛導(dǎo)航的方法，促進(jìn)日本智能車輛的整體進(jìn)步。進(jìn)入 80 年代中期，設(shè)計(jì)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(jìn)入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模的研究階段。最為突出的是，美國卡內(nèi) 基 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(dāng)前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。 2、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(jì) 80 年代，而且大多數(shù)研究尚處于針對某個(gè)單項(xiàng)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(dá)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(tuán)公司和國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)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，形式的最高穩(wěn)定速度為為 12km/h，最高峰值速度可達(dá) 170km/h，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 上海交通大學(xué)應(yīng)用現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)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(xué)建模的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了自動駕駛的專項(xiàng)系統(tǒng)，它能根據(jù)玩到的彎曲變化程度實(shí)時(shí)的計(jì)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(xué)設(shè)計(jì)并制造了一輛用 別地面鋪設(shè)的條狀路標(biāo)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(dá) 20km/h。 在國家科工委和國家 862 計(jì)劃的資助下，清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自 1988 年開始研制的 列移動機(jī)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(jìn)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) 關(guān)鍵技術(shù)。目前。國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進(jìn)行 鍵技術(shù)、設(shè)備的研究，隨著 究的興起， 我國已形成了一支 術(shù)研究開發(fā)的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍。并且各個(gè)交通、汽車企業(yè)越來越加大了對 智能車輛技術(shù)研發(fā)的投入，整個(gè)社會的關(guān)注程度在不斷提高。交通部已將 究列入“十五”科技發(fā)展計(jì)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 智能車輛的技術(shù)水平一定會得到很大的提高。 三、課題研究重點(diǎn) 在國內(nèi)外，智能化系統(tǒng)主要采用單片機(jī)作為控制核心。因此，單片機(jī)的發(fā)展將有助于智能化技術(shù)的開發(fā)。在本設(shè)計(jì)中 ,采用比較先進(jìn)的 片機(jī)為控制核心，它的功耗很低。 （ 1） 研究內(nèi)容： 本課題以 片機(jī)為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用光電傳感器、超聲波傳感器組成不同的檢測電路，實(shí)現(xiàn)小車在行駛中自動尋跡、躲避障礙物、等問題。并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動小車的重慶交通大學(xué)二 O 一 O 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ?文獻(xiàn)綜述 智能化控制。 在整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，我們主要完成以下幾個(gè)方面的工作： 1、對智能小車的研究意義、研究現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行概述。 2、設(shè)計(jì)整體方案，并對方案進(jìn)行論證，提出其可行性及計(jì)劃安排，進(jìn)一步提出單片機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)方案。 3、設(shè)計(jì)出單片機(jī)，編制控制程序。 4、完成程序的調(diào)試，在設(shè)計(jì)過程 中進(jìn)行初步調(diào)試。 （ 2）研究方案 1 采用 片機(jī)作為整機(jī)的控制單元。 ： 在本系統(tǒng)中，反射式紅外光電傳感器檢測黑線， 然后將信號傳送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，使小車沿軌道自主行走； 采用 橋式驅(qū)動電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)電動小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉(zhuǎn)彎；采用 系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能，能滿足系統(tǒng)的要求。 2 探測軌跡方案 采用反射式紅外 線光電傳感器。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動小車上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)根據(jù)是否收到反射回來的紅外光來確定黑線的位置，從而控制小車的行走路線。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信號進(jìn)行隔離。 紅外線光電傳感器的特點(diǎn)是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。它的外圍電路簡單。因此本方案易 于實(shí)現(xiàn)，也比較可靠。 3 避障方案 采用超聲波傳感器探測障礙物。超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當(dāng)探測到障礙物時(shí)，超聲波傳感器給出脈沖信號至單片機(jī)，單片機(jī)檢測到該信號后，調(diào)整小車的方向，以控制小車準(zhǔn)確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉(zhuǎn)彎而導(dǎo)致的盲目方向控制。這樣不但能準(zhǔn)確完成測量，而且能避免電路的復(fù)雜性。 同時(shí)，超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在光線不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰 到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射，形成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面 [6]。 智能電動小車應(yīng)以準(zhǔn)確、智能見優(yōu)，因此采用超聲波傳感器探測障礙物。 4 顯示模塊方案 采用 碼管顯示。在系統(tǒng)中要用到多只 碼管進(jìn)行動態(tài)顯示即可達(dá)到要求。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，壽命長。缺點(diǎn)是只能顯示 0～ 9 的數(shù)字和一些簡單的字符，電路設(shè)計(jì)繁鎖，且占用空間。 碼顯示價(jià)格便宜，在課程設(shè)計(jì)中用到的比較多，比較熟悉，設(shè)計(jì)要求中數(shù)碼管只用來顯示鐵片個(gè)數(shù)，用一位 碼顯示足夠，因 此，本設(shè)計(jì)采用 碼管顯示。 5 電機(jī)驅(qū)動模塊方案 采用 橋式驅(qū)動電路。通過 實(shí)現(xiàn)對小車速度的控制。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的重慶交通大學(xué)二 O 一 O 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ?文獻(xiàn)綜述 負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。 H 型全橋式電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制。這種驅(qū)動電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。為了電路設(shè)計(jì)簡單，采用電機(jī)專用驅(qū)動芯片 驅(qū)動電流大，瞬 時(shí)電流最高可達(dá) 2A，為電機(jī)驅(qū)動專門設(shè)計(jì)，工作穩(wěn)定可靠。完全滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 3） 進(jìn)度計(jì)劃 ： 4～ 6月時(shí)間安排： 4 月 1 日 15 日 ：實(shí)習(xí) 4 月 16 日 20 日 ：查閱資料 4 月 21 日 29 日：總體設(shè)計(jì)方案 , 同負(fù)責(zé)通訊、硬件的同學(xué)討論其細(xì)節(jié)部分，如端口定義及數(shù)據(jù)包的格式及中斷程序的編寫。 4 月 30 日 2 日：開題報(bào)告 5 月 3 日 13 日 ：逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)程序的編寫。 5 月 14日 20日 ：最后修改并調(diào)試程序，順利實(shí)現(xiàn)智能小車硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的任務(wù)。 5 月 21 日 27 日：說明書 5月 28日 日：總結(jié)、答辯 四、參考文獻(xiàn)