智能小车跟随系统的设计与制作分析

本科毕业论文(设计)

题目：智能小车跟随系统的设计与制作

学院：物理与电子科学学院

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完成日期：年月日

智能小车跟随系统的设计与制作

摘要:

现在，小车跟随系统正处于研发与试用阶段，它有着多方面的优势：一方面,充分利用现有的道路资源，有效缓解交通阻塞；另一方面，可以大幅提高驾驶的安全性，减少交通事故的发生。因而推广和应用小车跟随系统已经成为解决交通问题的一个重要途径。

本文的主要研究工作是设计和制作智能小车跟随系统，整个系统包括硬件及软件两个部分。硬件部分包括控制电路，蓝牙通信电路，路径循迹电路，电源驱动电路，电机驱动电路等。软件部分主要包括通过编程使得小车按设定路径实现前进，左拐，右拐，加速，减速，并在小车前进的过程中不断调整小车所在位置等功能。

本文是以电动小车为基础，增加红外传感器，蓝牙等。利用传感器来有效地确定小车前进路径、小车所在位置等信息。单片机接收并处理传感器所产生的信号并加以一定的算法来判断两个小车的状态及其相互间距。最后通过蓝牙来进行小车间的通信，从而控制两个小车加、减速度来使得小车间距相对恒定。该智能小车跟随系统能够实现的功能有：自动循迹；保持车距；紧急停车等。

关键词：智能小车跟随系统；蓝牙通信；单片机；软件设计

1引言 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.2 智能车辆研究现状 (1)

1.3 研究内容 (1)

2 功能分析 (2)

2.1 主控模块 (2)

2.2 循迹模块 (3)

2.3 电机驱动模块 (3)

2.4 电源模块 (3)

2.5 通信模块 (3)

3 硬件设计 (3)

3.1 主控硬件设计 (4)

3.2 循迹硬件的设计 (4)

3.3 驱动硬件设计 (5)

3.4 电源硬件设计 (5)

3.5 蓝牙通信串口硬件设计 (6)

3.6 本章总结 (6)

4 软件的设计与实现 (6)

4.1 概述 (6)

4.2 软件的结构设计 (7)

4.3 主要模块的实现 (8)

4.3.1循迹流程图 (8)

4.3.2 电机驱动流程图 (9)

4.3.3 位置判断流程图 (10)

4.3.4 蓝牙通信流程图 (11)

4.4 本章小结 (11)

5 系统功能测试 (11)

5.1 系统功能测试 (12)

5.2 测试结果分析 (13)

6 结论与展望 (13)

6.1 结论 (13)

6.2 展望 (13)

参考文献 (14)

致谢 (15)

1 引言

1.1 研究背景及意义

随着经济的快速发展，城市的人口不断增加，从而城市的交通压力也越来越大。在中国的一些大中型城市，由于严重的堵车问题，上、下班路途中所消耗的时间可能会长达数个小时。此外，近些年来，交通事故频繁发生，这已经危害到了许多人的生命和财产。因此，想要解决交通问题已经不能仅仅依靠交通管理部门，更需要从科技的角度来解决这一问题。幸运的是，在最近几年传感器、单片机技术突飞猛进，受此影响，智能小车跟随技术正在逐步从可能转为现实。智能小车跟随技术是指通过车载传感系统感知道路环境，通过现代通信技术使车间进行通信，同时加以一定的算法分析，使得后车紧跟前车行驶。这一特点使得它具有如下优点：首先，充分利用道路资源，减少堵车事件发生的概率。此外，它还能够在行驶过程中探测可能发生危险事故，由于计算机有着比人脑更快的反应速度，从而能够避免交通事故的发生。

1.2 智能车辆研究现状

智能车辆的发展过程可以分为以下三个阶段：

第一阶段：20世纪50年代。在这一时期，人们刚刚开始接触研究智能车辆。尽管这一时期的智能小车系统仅能在一个固定的轨道上运行，自动化水平比较低，但已经符合智能车辆的基本要求。

第二阶段：80年代中后期。在这一阶段，随着计算机的应用与传感器技术的不断发展，智能车的研究有了较大的进展，尤其在一些发达国家，取得了巨大的进步，促使智能车辆不断深入各个实用领域。

第三阶段：90年代至今，智能车辆的研究取得了更快的发展。尤其是近些年来，随着各个国家在智能车辆的研究之中投入的人力、财力不断加大，智能小车的发展越来越快。如今，智能车辆已经不仅仅局限于科学研究和工厂使用，它也不断地走入了许多人的日常生活中。

1.3 研究内容

本设计是基本AT89S52单片机的，通过蓝牙使两个智能电动车相互通信来组成智能小车跟随系统。设计的主要内容是对电动车进行硬件电路与软件的设计。其中硬件电路主要包括控制电路，蓝牙通信电路，路径循迹电路，电源驱动电路，电机驱动电路等。其中，AT89S52单片机作为每个小车的控制核心，控制着电动车的各个模块正常工作，并通过编程使得小车按照预定路径实现前进，左拐，右

拐，紧急停车，加速，减速等功能。

本设计是以电动小车为基础，增加红外传感器，蓝牙等。利用传感器来有效地确定小车前进路径、小车所在位置等信息。单片机接收并处理传感器所产生的信号并加以一定的算法来判断各个小车的状态及其相互间距。最后通过蓝牙来进行小车间的通信，从而控制各个小车加、减速度来使得小车间距相对恒定。

综上所述，本设计中整个系统电路结构简单，性能相对较高。主要采用如下技术：首先是选择适当的传感器。利用传感器来实时监测小车位置并传送给单片机，单片机根据传感器所传回的信息来控制小车的两个电机运转，实现循迹行走功能。其次，利用蓝牙设备在两个小车之间进行通信，由其中一个小车的单片机来判断两小车的相对位置，从而产生控制指令，来改变小车的行驶速度。

2 功能分析

根据设计内容的要求，采用基于单片机的控制方式，使用蓝牙设备进行通信。图2-1为系统框图。

图2-1 系统框图

2.1 主控模块

目前，具有人工智能的电子产品、设备通常采用的控制器都是单片机。现在市场上的单片机厂商很多，单片机种类也不尽相同，功能更是各具特色。本文设计的是一个相对简单的控制系统，无需采用一些特殊功能的单片机。因此，根据实际条件，最终选择在两辆小车上各搭载一片ATMEL公司的AT89S52芯片作为每个小车的主控器件。图2-2为AT89S52控制原理图。

图2-2 AT89S52控制原理图

2.2 循迹模块

循迹装置类型选择：采用集成QTI传感器DM-S53401，它是一种通过光电接收管来探测其下表面反射光强度的传感器。根据反射光强度的不同，从而导致传感器输出的变化。由于它的体积较小、具有日光过滤器，因而在小车中使用性能较好。

循迹硬件数目选择：采用4路QTI传感器循迹。在小车行驶过程中，根据轨道的设计，小车会遇到直行或左、右拐弯的路段，因而可以使用中间2路来判断小车与直行道的相对位置，而用外侧2路来判断小车是否在拐弯路段。因此，4路循迹可以完成任务的要求，且设备数目最少。

2.3 电机驱动模块

电机选择：采用直流伺服电机，它主要通过接收脉冲来运转。相比于步进电机，直流伺服电机有着一定的优势：精度更高，克服了步进电机中的失步问题；高速性能好；抗过载能力强；运行稳定；反应时间短；发热和噪声都有着明显的降低。

2.4 电源模块

电源选择：采用干电池组加移动电源共同供电，即在采用4节1.5V干电池通过稳压单元降至5V后给单片机及其他设备（如传感器、电机等）供电的基础上，增加一个移动电源同时供电。一方面，可以保证小车电压稳定，设备正常运行而不会断电。另一方面，也不像蓄电池所占体积那么大，安装相对容易。

2.5 通信模块

通信设备选择：采用蓝牙装置进行通信。尽管相比红外通信，它的成本相对较高。但其有着诸多特有的优点：通信距离相对较长，一般在10米左右，且可以转弯，不用对准。传输速度快，且可以加密，更加安全。

3 硬件设计

3.1 主控硬件设计

对于每个小车而言，主控电路的核心器件为AT89S52单片机，通过此单片机来控制小车完成预计的功能。其中，小车的启动、复位、断电都需要手动开关来控制。由QTI循迹模块组成的循迹电路进行实时监测，不断判断小车的位置，并将检测到的信息发回给单片机，单片机经过运算后，发送PWM波给电机，从而控制小车速度、启停、转弯、直线行驶等。除此之外，两个小车的单片机还都需要连接一个蓝牙设备，用于在两个单片机之间传递信息。系统框图如图3-1所示。

图3-1 主控电路连接图

3.2 循迹硬件的设计

由于本设计在循迹模块中采用的是集成的QTI循迹模块，故循迹装置内部电路无需再重新设计，仅需将集成的QTI循迹模块正确连入AT89S52单片机中集可。具体电路连接图见图3-2。

图3-2 QTI设备连接图

3.3 驱动硬件设计

电机选择：采用直流伺服电机。伺服电机具有如下特点：它在接收到一个PWM波形脉冲时就会旋转一定的角度，通过不断接收脉冲就可以使得小车持续运动。对于本设计所选用的电机而言，当接收到的脉冲是高电平持续时间为1.5ms 而低电平持续时间是20ms时，电机不发生转动；当低电平时间保持不变，高电平持续时间越接近1.7ms时，电机顺时针转速越快，在1.7ms时，电机顺时针旋转速度达到最大；反之，高电平持续时间越接近1.3ms时，电机逆时针转速越快，在1.3ms时，电机逆时针旋转速度达到最大。

在小车运行过程中，单片机AT89S52通过P1.1和P1.2口发送脉冲波形来分别控制左右电机运转，即将左右电机分别与P1.1和P1.2口相连即可。

3.4 电源硬件设计

本系统中的单片机所需的供电电压为+5V工作电压，而电路板的设计是采用6-9V的直流电输入，再通过稳压芯片来为单片机输入5V的工作电压。每节干电池所提供的电压为1.5V，采用4节干电池串联后可以得到直流电输入口所要求的最小电压6V。因此，选择4节干电池串联后接入单片机的供电口。此外，由

于干电池所供电压并不稳定，容易造成小车传感器、蓝牙等设备的掉电，从而影响小车的正常工作，故再额外通过USB-ISP线将输出为5V的移动电源连接至小车的ISP下载口即可。

3.5 蓝牙通信串口硬件设计

本系统中两辆小车需要在一定情况下进行通信，因而需要使用一个近距离的无线通信装置。在本设计中，选用蓝牙通信装置HC-05来实现此功能。HC-05的引脚原理图如如图3-3所示。

图3-3 蓝牙引脚原理图

此蓝牙在配对成功后的使用方法与串口的使用方法一样，故同样是将蓝牙接口TXD、RXD分别连至单片机的P3.0、P3.1口，VCC接高电平，GND接地即可正常使用。

3.6 本章总结

本章主要分析了小车实现各个功能所需的硬件设备，硬件选择，硬件设备连接等问题，主要包括主控硬件、循迹硬件、驱动硬件、电源硬件、蓝牙硬件等，通过对硬件的分析与设计，为小车能正常运行做好的硬件方面的准备工作。

4 软件的设计与实现

4.1 概述

在基于单片机的系统设计中，除了要对系统硬件进行设计外，还要对系统的软件进行设计。在本设计之中，大量的执行工作需要对程序进行设计，这一工作对于系统而言尤为重要。

在编写程序时，要注意一下几点要求：

1.实时性，即软件反应、执行速度快。

2.程序简练，即要求既要完成目标，又要以最简洁的方式表述出来。

3.程序的灵活性与可拓展性，即程序拥有较强的适应能力，在功能需要拓展时可以方便的修改。

4.可靠性，即在系统运行过程中因为软件方面的故障而造成的系统错误尽可能的少。

此外，在用C语言进行程序设计时，具体步骤如下：

1.明确要求，确定软件所要实现的功能。

2.分析具体问题，建立数学模型。

3.绘制出各个程序模块的流程图。

4.将各个程序组合在一起，构成一个完整的程序。

最后，在程序设计的过程中，应注意一下几点要求：

1.各个功能、模块尽量层次化。

2.存储空间合理，节省内存。

3.软件流程要合理，软件布局要清晰。

4.2 软件的结构设计

在本设计中，软件的结构设计采用了模块化的结构设计，将整个系统分成五大模块，包括主程序模块、循迹程序模块、电机程序模块、蓝牙通信程序模块、位置判断程序模块等，依次设计系统整体软件结构和各个模块的软件结构，最后再将其汇总成为一个完整系统。系统的软件结构图如图4-1所示。

图4-1系统软件结构图

4.3 主要模块的实现

4.3.1循迹流程图

循迹流程图如图4-2所示。

图4-2循迹流程图

小车在启动后会直接进入循迹路段，正常直行情况下，有且只有中间两路QTI装置(中左与中右)将能够探测到黑线。而在执行前进过程中，会因为一些因素而造成略微偏离轨道，此时，小车的中间两路QTI装置可能将会存在其中一路脱离黑线。此时，则应向单片机发出调整指令，改变小车的行驶状态，使其回归黑线中央行驶。当小车来到拐弯路段时，外部两个QTI装置(左与右)将会探测到黑线，表明小车来到拐弯路段，则应向单片机发出调整指令，改变小车的行驶状态，使其完成拐弯任务。而当小车到达定位处时，四路QTI循迹装置将全部探测到黑线，此时则应向单片机发出计数自加指令后使小车继续向前行驶。

4.3.2 电机驱动流程图

电机驱动流程图如4-3所示。

图4-3电机驱动功能流程图

在两个小车进行通信时，按照预期，随着两个小车的位置变化，两个小车的行驶速度也应该随之变化。在此设计中，整个轨道共有8个定位点。对于小车A，速度变化是从检测到定位点时开始的，所以小车A的驱动流程图应从检测到定位点开始。而对于小车B，速度变化是在中断中产生的，所以小车B的驱动流程图应从中断中开始。此外，本设计的要求是使小车B跟随小车A行驶，使得小车A

与小车B的距离始终保持在大约等于两个定位点间的距离。因此，想要确定两个小车的速度，首先要计算两个小车距离。本设计是通过计算两小车共检测到的定位点数之差来判断两个小车的距离。当两个小车所探测到的定位点数相差为1，表示两车距离适中，驱动电机使两车都快速行驶；当两个小车探测到的定位点数相同，表示两车距离过近，驱动电机使前车快速行驶而后车慢速行驶，从而拉大两车间距；而当两个小车所探测到的定位点数相差大于1，表示两车距离过远，驱动电机使前车慢速行驶而后车快速行驶，以此来缩短两车距离。另外，前车发生故障时，应使得后车在与其距离过近时自动停车，防止出现两车相撞的情况。

4.3.3 位置判断流程图

位置判断流程图如图4-4所示。

图4-4 位置判断流程图

本设计中，两个小车需要构成一个协作的系统平台，因此，需要不断地判断自己的位置。在此设计中，在完整轨道中平均选择了8个定位点，在小车途经这8个定位点时，单片机选择一个变量来计算小车在行驶过程中所经过的总点数，从而来大致判断小车的所在位置。当计数达到8时，表示小车已经运行了一整圈回到出发点，故计数清零。

轨道图如图4-5所示。

图4-5 轨道图

4.3.4 蓝牙通信流程图

在本设计中，两个小车要通过相互协作来构成一个智能小车系统，因此，在小车运行过程中，两小车需要在必要的时刻相互通信并发送指令。在此系统中，小车A为整个系统的中枢，一切信息要在小车A的单片机中进行运算处理，再将控制命令由小车A发出。蓝牙通信流程图如图4-6所示。

图4-6 蓝牙通信流程图

4.4 本章小结

本章首先介绍了针对软件设计的要求、过程等注意事项，然后系统的介绍了针对本设计的软件结构各个模块的设计方案、思路，并列出了各个主要模块的设计流程图。

5 系统功能测试

在完成系统的设计与制作后，必须要对所设计的系统进行测试。通过测试，

检测需要单片机所完成的功能是否能够实现。

5.1 系统功能测试

测试过程中，首先依次对各个小车进行单独的模块功能测试，然后再进行整个系统的功能测试。即首先分别对小车A、小车B进行单独循迹功能的测试，查看小车A、B的性能。然后再将小车A、B通过蓝牙连接相互通信，测试整个系统的性能。

小车A循迹功能单独测试，结果如表5-1所示。

表5-1 小车A循迹测试结果

1 2 3 4 5 6 7 8

第一圈完成完成完成完成卡顿完成完成完成第二圈完成卡顿完成完成完成完成完成完成

第三圈完成完成完成完成完成完成完成完成第四圈完成完成完成完成卡顿完成完成完成第五圈卡顿完成完成完成完成完成完成完成小车B循迹功能单独测试，结果如表5-2所示。

表5-2 小车B循迹测试结果

1 2 3 4 5 6 7 8

第一圈完成完成完成完成卡顿完成完成完成

第二圈完成完成完成完成完成完成完成完成

第三圈完成完成完成完成完成完成完成完成

第四圈完成完成完成完成完成完成完成完成

第五圈完成完成完成完成完成完成完成完成系统性能测试，结果如表5-3所示。

表5-3 系统功能测试结果

第一圈运行正常

第二圈运行正常

第三圈小车A在定位点3处连续探测到2次定位标志，造成出错

第四圈运行正常

第五圈运行正常

5.2 测试结果分析

小车A在运行过程中，由于传感器、电机等设备问题，有时会造成中途卡顿，导致小车无法正常运行，但总体结果基本正确，不影响实验结果。

小车B与小车A相比，运行较为流畅，基本可以正常运行，很少会出现故障，达到预期目标。

在整个系统协调运行时，除了小车偶尔发生的卡顿意外，基本不会造成其他故障，基本可以达到预期的效果。

总体而言，主要是由于传感器并不精确，在室内光线、太阳光等灯光的影响下，偶尔会导致运行出现故障。但从整体来看，基本功能都可以正常实现，不影响观测结果，系统基本能够正常运行。

6 结论与展望

6.1 结论

在本设计中，A、B两个小车的控制核心都选用的是AT89S52单片机，这使得小车具有较好的稳定性和持续性。循迹装置选择的是体积小、功耗低、应用方便、集成度高的QTI传感器DM-S53401。电机选择的是两轮独立的直流伺服电机，通过控制两个轮不同的转速来改变方向。车间通信选择的是蓝牙通信装置HC-05，它具有较高的可靠性，可以保证两车顺利的完成通信功能。

在小车运行的过程中，利用QTI传感器来实时监测小车的路面信息，单片机接收并处理传感器监测到的信号，将运动控制指令发送给电机，使得小车正常行驶。此外，两个小车还通过蓝牙装置进行车间通信，并根据两车的状态调整小车的运动状况。该系统最终能够完成的功能有：循迹、变速、保持两车间距稳定、紧急停车。

6.2 展望

本智能小车系统最主要的前景是运用到无人驾驶汽车上。一方面，可以通过小车系统的车间通信规划行车路径，充分利用现有的道路资源，提高道路利用率，减少堵车事件的发生；另一方面，还通过安装各种传感器感知路面状况来避免交通事故的发生。

参考文献：

[1] 李建忠.单片机原理及应用.第二版，西安电子科技大学出版社，2008.2

[2] 李晓莹.传感器与测试技术.高等教育出版社，2005.1

[3] 禹帆.蓝牙技术.清华大学出版社，2002年

[4] 杨代强.基于单片机的智能玩具电动车的设计与实现.电子科技大学硕士论文，2012.11

[5] 高峰.单片微机应用系统设计及实用技术.北京：机械工业出版社，2004.4

[6] 刘彩虹.智能小车路径跟踪技术的研究.浙江大学硕士论文，2007.6

[7] 碰新荣.基于智能小车平台的多车协作研究.上海交通大学硕士论文，2010.2

[8] 谭浩强.MCS-51单片机应用教程.清华大学出版社，2000.5

[9] V.Gradinescu, C.Gorgorin, R.Diaconescu, V.Cristea, L.Iftode. Adaptive traffic lights using car-to-car communication. IEEE Vehicular Technology

Conference,2007

[10] Seki K. Applications of DSRC in Japan. ITS Center,Japan Automobile Research

Institute,2002

致谢

历时四个多月的本科毕业论文即将完成了，心中有着许多感慨。这几个月来，从最初的选题、查找资料、撰写开题报告、选择零件设备、学习软硬件的使用、测试、撰写初稿、以及后期的论文修改，无时无处不存在卢教授的帮助和指导，这一幕幕都在我的脑海中留下了深深的印象，这让我的心中有着无限的感激和感动。

由于考研复试占用了一定的设计论文的时间，所以在开始毕业设计的时侯时间已经有点儿紧张。在回到学校开始做毕业设计的前两个月，几乎每天都呆在实验室。在此，我非常感谢仝老师提供给我的实验环境。如果没有一个理想的实验环境，我的论文和设计根本无法在短短的几个月内完成。

同时，在这一年里，我也查阅了不少的资料，这些资料使我的论文更加完整。所以，非常感谢大同大学图书馆，感谢参考文献中的每一位作者。

最后，还要感谢我的同学、朋友在我做毕业设计时为我提供的帮助和支持！

智能小车制作入门篇

智能小车制作入门篇最近接触了很多机器人爱好者，很多人都对机器人技术展示出了浓厚的兴趣，也在计划如何动手制作自己的第一个机器人。但是似乎很多的人都摸不到门路，只能是站在大门外满怀兴趣的向内观望，观望了一阵兴趣渐失只好叹口气走开…… 很多初学者可能都是看了一些视频或是现场的比赛，勾起了儿时的美好回忆，兴起了自己动手制作机器人的念头，很多人可能并不是嵌入式开发的业内人士，甚至没有听说过单片机、步进电机这些名词，看着别人满地乱跑的各种机器人，颇有无处下手的感觉。有的人一上来就准备做一个可以双足行走的人形机器人，可以平稳行走，可以靠摄像头来读取环境信息，可以语音识别，最好还可以变形…… ：—（

我的意见是：新手最好还是老老实实的从小车开始吧。人形机器人可以说是一个系统的大工程，不是一个人玩的起来的，而且资金上的投入也是不可计量的。一个人形机器人的成型产品最少要卖到几千块——要知道，你在开发过程中是不可能没有错误投入的。机器人小车技术上门槛较低，资金投入也少，市场上的各种产品和零配件的支持也较多，虽然简单，但可以实现的功能可一点也不少。我在这里凭自己的经验介绍一些自己动手制作机器人小车的基础知识，如果你是曾经自己动手做过的高手，那么你可以绕行，我这里介绍的都是为未入门者准备的最基本的理论知识和一些动手经验。那么现在我们开始，首先是理论部分——小车的控制结构。 [一]小车的整体控制系统小车是怎么来控制的？为什么小车判断出障碍物后可以自动的绕开？理论：控制工程——处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。包括对自动控制系统提出要求（即规定指标）、进行设计、构造、运行、分析、检验等过程。它是在电气工程和机械工程的基础上发展起来的。闭环控制：闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统。开环控制：开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。一般稍微复杂一点的机器人小车都是闭环控制，也就是说它有一个反馈机制，会根据自己配备的各种传感器来读取环境信息，并且根据这些环境信息来决定自己下一步的行动，决定好后将行动指令发给执行系统，使机器人做出合适的动作。当然也有的机器人小车是开环控制，我就见过一个机器人小车配了一支笔，将机器人放在纸上，机器人一转，刷的一下在纸上画出一个圈来，当然由于摩擦力和机械误差等原因，画出来的圆圈可能不闭合，也可能不圆。不过人家阿Ｑ都说了：“孙子才画的圆呢……” 有点迷糊？没关系，其实简单一点说就是这样：机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。

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。

智能婴儿车设计报告样本

智能婴儿车设计报告

智能制造论文专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导老师：多功能智能婴儿车

一、简介：本设计是涉及触摸感应和电磁感应的触摸感应式婴儿车智能刹车装置，哭声检测智能摇摆及报警装置，大小便检测报警装置，婴儿车智能追踪定位装置，手动可调摇篮摇摆频率装置。这些智能设计旨在防止婴儿车在有坡度的地方无人推行时发生溜动而造成的安全事故，而且跟踪定位婴儿车的位置，使婴儿车时时刻刻都在身边，哭声检测智能摇摆及报警装置和手动可调摇篮摇摆频率装置是用于减轻婴儿照看者的负担，不用时时刻刻守在婴儿旁边，大小便检测报警装置是为了提醒照看者婴儿是否大小便，方便照看者给婴儿换尿布。本创造结构简单，安装方便，能实现婴儿车在有人控制时正常行驶，无人控制时停止锁住无法滑动，避免发生事故，而且提醒照看人婴儿车内婴儿的各种信息。二、技术背景：照顾孩子的父母或是保姆不可能时时刻刻待在孩子身边，特别是在晚上，而且人们不可能因为孩子其它事什么都不做。基于以上几点我们设计出了智能婴儿车，它能帮助父母花更少的时间更好得照顾好婴儿，使婴儿更加健康茁壮的成长，而且能在照顾好孩子的同时做些家务及一些其它事情。智能婴儿摇篮能够提供给宝宝舒适摇晃,又能够经过自动移动和自动避障及自动追踪,使得妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。从而大大的减轻了

婴幼儿父母的劳动负担。婴儿车是一种为婴儿户外活动提供便利而设让的工具车，有各种车型，一般0到4岁的孩子用的是婴儿车，是宝宝最喜爱的散步交通工具，更是妈妈带宝宝上街购物出游时的必须品，而当今的婴儿车的刹车装置方面还存在一定的缺陷，使得婴儿车存在一定的安全隐患。由于婴儿车停放位置不当或婴儿的活动等其它原因，婴儿车可能会发生溜动，从而引发意外事故，而婴儿坐在婴儿车内不具有制止婴儿车运动的能力以致发生碰撞而导致惨剧发生。现已发生多起因为家长的疏忽导致的婴儿车滑动引起的安全事故。因此安全性是购买婴儿车的最重要的指标，如果婴儿车不具备很强的安全性，就极其容易伤害到脆弱的婴儿。因此出于安全因素的考虑，婴儿车应具有自动制动的能力，特别是在无人看管时。现有的婴儿车安全装置旨在人工制动，需要在停放时人工打开刹车，可是很多家长往往意识不到安全隐患的存在从而忽略这个步骤，导致安全事故的发生，因此现在的婴儿车安全装置并不能解决无人看管时引发的安全隐患。该创造正是要实现婴儿车智能化，具有很强的可控性，很大程度上减少了安全隐，很大地提高婴儿车的安全性，这个设计的应用范围较广，同样也能够用于残疾人的推车等。该设计轻巧方便，功耗低，成本较低，具有很高的实用性。三、关键词：

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月摘要：

智能循光小车毕业设计论文

毕业设计(论文) 智能循光小车设计教学单位：专业名称：学号：学生姓名：指导教师：指导单位：完成时间：

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

智能小车系统

智能小车系统作者：黎波罗均元李中华赛前辅导：王老师杨老师摘要本设计采用两块单片机（89S52）作为自动控制小车的检测控制、显示计算核心。路面黑线检测采用反射式红外传感器，车速和距离检测使用了霍尔传感器，金属检测使用了金属接近开关。电源部分采用了强电流、弱电流分开。数字、模拟独立供电，利用光电耦合器件避免了电动机对控制系统的干扰。同时利用了PWM技术动态的控制电动机的转速，利用低密度PLD 简化电路提高硬件系统的可靠性，基于这些完备可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法实现了小车在金属的检测，和在高速运动中的精确控制，达到了很好的效果！本设计的主要特色：～高效的H型PWM电路，提高电源的利用率。～控制电路电源和电动机电源隔离，信号通过光电耦合器传输。～红外检测路面，软件纠错，免受路面杂质干扰。～优化软件算法，智能化的自动控制，反应迅速。～前置式方向灯，行驶状态一目了然。一：系统设计及方案论证根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1-1所示。对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案： 1-1 1：电机驱动调速模块方案一：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整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿命短，可靠性差。方案二：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻元件价格昂贵，主要问题是一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低

效率，而且实现很困难。方案三：采用由双极性管组成的H型PWM电路。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很块，稳定性也很高，是一种广泛采用的PWM调速技术。基于上述理论分析，选用方案三。 2：路面黑线探测模块探测路面黑线的大致原理是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱判断是否到达跑道边侧。方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界环境条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮度发射管可以降低一定的干扰，但这势必会增加额外的功率损耗。方案二：脉冲调制的反射式红外发射-接收器。考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用有交流分量的调制信号可大幅度减少外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大（50-100MA），这样也可以大大提高信噪比。但电路较复杂且软件工作量加大。方案三：不调制的反射式红外发射-接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰；如果直接用直流电压对管子供电，限于管子的平均功率要求，工作电流在10MA左右。由于发射接收组件距离路面较近，切组件有外罩防止外界的干扰，所以我们采用了方案三。 3：车轮测速及路程计算模块方案一：采用霍尔元件，该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属片时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在车轮上安装磁铁，而将霍尔器件安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。方案二：受鼠标的工作原理启发，采用断续式光电开关。由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车轮上均匀的固定多个遮光条，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。通过脉冲的计数对速度进行测量。上述方案二计数精度较高，但安装不便且MCU计数负担过重，影响小车速度的提升。方案一在工业上得到广泛应用性能稳定切装配容易，因

智能小车设计报告书

智能小车设计报告专业：电子信息工程技术学生姓名：史响林周博超朱雄王昌指导教师：张力完成日期：2014 年5 月24 日

目录 1 绪论 (3) 2 设计任务 (2) 2.1设计任务 (2) 3 设计方案 (3) 3.1任务分析 (3) 3.2方案框架 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1核心芯片模块AT89S52 (4) 4.2电机驱动电路设计 (4) 4.3超声波测距设计 (6) 4.4传感器测速的设计 (8) 4.5LCD1602显示模块 (9) 5 系统软件设计 (8) 5.1程序设计流程图 (8) 5.2关键程序设计 (8)

6 心得体会 (13) 附录1 系统原理图 (15) 附录2 系统PCB图 ........................................................... 错误!未定义书签。附录 3 程序清单 (17) 1 论绪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。超声波作为智能车避障的一种重要手段，

以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。采用AT89S52单片机模块作为小车的检测和控制核心；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。本次试验利用单片机模块上的按键来控制小车的速度，方向，及在车体上面装有超声波测距模块利用LCD1602显示屏来显示测出来具体距离。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。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

简易智能小车设计报告

嵌入式系统课程设计题目：简易智能小车学院：机电工程学院专业：自动化班级：学生：学号：指导教师：目录

摘要 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 简易智能小车的概述 (2) 1.1 主要研究工作 (3) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 总体方案的设计 (3) 2.2 LPC2103的简介 (3) 2.3 单元电路的设计 (5) 2.3.1控制系统模块 (5) 2.3.2 键盘显示板模块 (6) 2.3.3稳压电源模块 (7) 2.3.4 驱动电路模块 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1 EasyJTAG-H 仿真器的使用 (10) 3.2 软件程序编写 (10) 第4章调试 (18) 4.1 电路焊接与检查 (18) 4.2 键盘显示板的调试 (18)

4.2 执行电路的调试 (18) 第5章结论 (19) 致谢...................................................................................................19参考文献 (20) 附录 (21) 附录1实物图 (21) 附录2 元器件清单表 (22)

摘要：本次课程设计采用ARM7系列LPC2103作为智能小车的检测和控制核心。利用PWM技术动态控制电动机的转速，来实现直流调速的功能模块。经过键盘显示板上的八个按键,实现小车不同方向的行驶，实现ARM与键盘显示板的人机对话。关键词：LPC2103、键盘显示板、L298整流电路、直流电机、稳压电源。。

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

智能小车课程设计报告书

※※※※※※※※※ 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

智能小车控制系统设计

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。

开题报告(智能小车)

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

智能小车控制系统开题

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

智能小车系统项目设计方案

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

智能小车设计报告

智能小车设计报告魏旭峰、孔凡明、陈梦洋 (河北科技大学电气信息学院 ) 摘要: AT89S52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用89S52单片机为控制核心，利用红外线传感器检测道路上的黑线，控制电动小汽车的自动寻路，快慢速行驶。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：通过编程来控制小车的速度及方向；传感器的有效应用； 1602液晶显示的应用; 关键词: 89S52单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车第一章方案设计与论证一供电系统二光电检测系统三单片机最小应用系统设计四液晶显示1602的应用五电机驱动第二章软件设计第二章方案设计与论证根据要求,小车应在规定的赛道上行驶,赛道中央黑线宽为25MM,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，实现对电动车的位置的实时测量，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转向和速度的智能控制. 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。一供电系统本模块使用LM2940芯片输出+5V的电压,为89S52单片机光电检测电路供电,采用LM1117可控变压芯片输出+6V电压为舵机供电.而电机则由单片机来控制,当单片机输出的电压不同时,电机的转速不同,以此来达到控制小车速度的目的.电路如图:

二光电检测系统本模块采用七对红外线发射和接收对管,来检测小车前方黑线位置和模拟车站停车位置.发射管发射管出红外线,当对管正下方为白色跑道时,发射管发射出去的红外线会被反射回来, 接收因接收到红外线

智能小车实训报告

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。

智能小车硬件系统设计正文

1 引言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、绕障、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。根据本设计的要求，确定如下方案：以AT89C51单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用光电传感器、金属探测传感器、超声波传感器组成不同的检测电路，实现小车在行驶中自动寻迹、探测预埋金属铁片、躲避障碍物等问题。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。这种方案能实现对电动小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足系统的各项要求。本设计采用了比较先进的AT89C51为控制核心，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、娱乐等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。 1.1 智能电动小车设计概述随着计算机、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。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。智能电动小车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成[2]。同时，当今机器人技术发展的如火如荼，其应用在国防等众多领域得到广泛开展。神五、神六升天、无人飞船等等无不得益于机器人技术的迅速发展。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多数为学生，目的在于通过大赛全面培养

智能小车开题报告

华侨大学厦门工学院毕业设计(论文)开题报告系：电气工程系专业班级：电气工程及其自动化4班

二、文献综述（国内外研究情况及其发展）：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Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。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（Carnegie Mellon University）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。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7B.8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。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。