自动寻迹电动小车测控系统设计

1．题目背景及意义 1.1题目研究背景、目的及意义 近年来，智能小车作为现代的新发明，是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。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，可以应用在科学勘探、无人驾驶机动车、无人工厂、仓库、服务机器人等等。智能小车能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可远程控制行驶速度、准确定位停车，远程传输图像等功能。在本次自动寻迹小车测控系统的设计中，基于单片机控制技术，通过传感器给出信号驱动两个直流电机正反运动，以实现小车在白色地面上寻着黑色线路正确行使。小车的寻迹和避障功能在生产生活中都有着广泛的用途。例如：可以用在大的生产车间的物流系统中，按照预先设定的路线来传输货物自动躲避障碍从而使工作更加安全和效率更高。 1.2 题目国内外研究现状及趋势 目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。智能化、IT化和新能源是未来智能汽车发展的趋势。 2017年12月2日，深圳的无人驾驶公交车正式上路，从深圳福田穿梭驶出。支撑这次无人驾驶的“阿尔法巴-智能驾驶公交系统”，是由中国企业自主研发的无人驾驶系统，目前，已实现自动驾驶下的行人、车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行、变道、自动按站停靠等功能。 本次自动寻迹电动小车系统设计，是智能寻迹小车中最普通常见的功能。在全国乃至国际大学生智能小车比赛中，往往增加了设计难度。如不通过光电对管，红外线等视觉传感器或激光扫描检测线路，而是通过电磁模块检测中间黑线下埋设的漆包线以供赛车检测赛道；对现场光线的正确探测以达到黑夜行驶；非匀速行驶记忆算法的创新；图像采集和处理的重要性等。我们可以使它实现WIFI控制，蓝牙传输，自动报警，红外遥控等多种功能，实现了更加智能的电动小车设计。功能的逐渐强大，更是为了能应用于快速发展的智能汽车行业。如今的汽车行业在人工智能领域的发展可谓势如破竹，智能汽车遍地开花。 1,3 设计思想及技术路线 通过红外线对黑色路线进行寻迹，将收到的信号传送给单片机，使其控制小车无偏差行驶。当小车沿着路面的黑色轨道行驶遇到障碍物时，传感器检测到信号就可确认前方有障碍物，并将信号传送给单片机，单片机进行一系列分析后由内部程序控制小车后退、转向，从而实现避障功能。为实现此功能，需要设置寻迹模块和避障模块发送信号给单片机STC89C52以此驱动电机进行准确的行驶。技术路线如图1.3所示： 检测信号 单片机 驱动 电机 图1.3 技术路线 2．主要设计内容 2.1 主要设计内容 该小车有五大组成部分：避障模块，寻迹模快，驱动模块，单片机控制模块，电源模块。 避障模块：采用超声波控制，能准确探测周围障碍物。寻迹模快：采用红外线精确探测，减小路线误差，以实现匀速稳定运行。单片机：对其进行编程控制电机相应运动。电源模块：使用5节1.5V干电池实现对单片机、驱动和电机供电。电机驱动模块：使用直流电机即可，一个驱动板能同时驱动2个直流电机。通过设计电路图，硬件连接，软件编程和最终调试，完成此次设计。 2.2 总体设计方案 图2.2 单片机 电机驱动 避障模块 寻迹模块 电源模块 总体设计方案 该系统采用模块化控制方案，本课题主要开发一个能自动循迹，自动避障的智能小车控制系统。本设计以两个直流电动机为主要驱动，通过寻迹模块和避障模块采集周围信息，送入主控单元STC89C52单片机，通过编程有序合理的将各模块信号整合在一起后控制电机完成相应动作，实现了智能控制。 2.3 设计的预期目标 1.按下启动键，小车能自动按照白色地面的黑色线路匀速行驶，完成一圈的寻迹，其中包括前进，左转，右转，刹车停止，且不出现路线偏移。当遇到障碍物时，小车立即后退并通过转向躲避障碍物。 2.行走路线中心点始终与黑色线路的中心位置重合。 3.超声波避障距离小于0.5m. 3．工作计划及进度安排 第1周 收集毕业设计相关资料，准备毕业翻译和开题报告 第2周 确定毕业设计总体方案，确保合理性 第3周 撰写开题报告，确认后提交 第4周 学习和掌握电动小车的结构和工作原理 第5周 根据控制要求初步确定所使用的元器件 第6周 复习单片机的相关知识，完成所需硬件相关的电路设计 第7周 确定电路原理图并仿真 第8周 硬件组装 第9周 编写程序 第10周 运用电脑软件初步对程序进行调试 第11周 配合智能小车硬件部分，并完善功能，达到设计要求 第12周 对智能小车性能进行测试并记录 第13周 撰写毕业设计论文 第14周 经指导老师审核确认后，完成毕业论文 第15周 提前准备毕业设计答辩 第16周 完成毕业设计答辩 4．可行性分析 4.1 技术可行性 单片机