51单片机循迹小车开题报告的

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1、一、研究课题的目的和意义1) 研究目的：随着汽车工业的迅速发展，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，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。关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，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。设计的

2、智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。此项设计以AT89S52单片机为控制核心，逐步实现小车的导盲行走功能。2) 研究意义：1、加深课堂上的学习由于单片机教学例子有限，因此，单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践，使学习者更好的了解单片机的发展。通过此次的单片机寻轨车制作，使学生从理论到实践，初步体会单片机项目的设计、制作、调试和成功完成项目的过程及困难，以此学会用理论联系实际。通过对实践中出现的不足与学习来补充教学上的盲点。2、从理论转为实际运用智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车，是在网络环境下利用信息技术、智能控制技术、自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机

3、和机械等多个学科的最新科技成果，使汽车具有自动识别行驶道路、自动驾驶等先进功能.随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展,智能车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色.近年来，智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。二、研究内容1) 系统设计：智能导盲小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流减速电机驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感器，当小车左边的传感器检测到黑线时，说明小车车头向右边偏移，这时主控芯片控制左轮电机减速，车体向左边修正同理当小车的右边传感器检测到黑线时

4、，主控芯片控制右轮电机减速，车体向右边修正当黑线在车体的中间，中间的传感器一直检测到黑线，这样小车就会沿着黑线一直行走。2）硬件设计：2.1主控芯片的选择本次设计的主控芯片选择为STC89C52STC89C52是一种低功耗高性能CMOS8位微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器，使用高密度非易失性存储器技术制造，与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，亦适于常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案2.2车体的选择在本次智能寻迹小车的选择过程中，我们选择

5、了后面两轮驱动，前万向轮转向的小车，即后左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，车头前部装一个万向轮这样，当我们通过I/O口控制两个直流减速电机的转速和转向时就可以实现小车的左转右转和直行因此，我们将选择体积轻容易控制的小车做为车体。3.3寻迹模块设计寻迹模块我们可以用光敏电阻组成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，光线发射较弱因此当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式受环境影响大，工作不稳定，因此，我们将研究几种方案，选择性价比和各方面

6、更好的红外传感器。3.4小灯模块设计由于单片机STC89C52管脚出来的电流较小，我们将选择一种电路来提高小灯的电压，使小灯能基本显示并且使小灯能表示智能车的动作，即是智能车上有两个后灯，分别安装在智能车后面左右，当左灯亮时表示小车左拐，右灯亮时表示右拐，两个灯全亮时表示前进。1. 3）基本要求智能小车的移动速度控制（主要是直流电机的控制方法）超声波传感器的测距范围1cm8m，精度1mm.2. 红外传感器的测量范围：感应角度100椎角，工作温度-15-+70度，延时时间0.5-200秒。4语音报警模块5.可扩展的其他功能，如GPS可导航，语音输入模块实现语音指挥功能，这些功能根据需要扩展.三、

7、本课题研究的步骤、方法及进度安排1）本课题研究的方法控制电路主要由一片单片机组成。STC89C52主要实现对路面黑线的检测，以纠正小车的行走方向；以及控制小车匀速行驶。主要运用单片机STC89C52的知识，模电的相关知识和了解红外线传感器的工作原理。2）研究进度计划第0102周：阅读文献，翻译英文资料，完成开题报告；第0304周：确定系统总体功能，深入研究需要的传感器和语音报警模块；第0506周：硬件电路各模块的设计与搭建；第0708周：硬件电路各模块的调试；第0910周：软件程序的编写；第1112周：软件程序的整体调试；第1314周：测试并完善系统设计；第1516周：撰写、修改论文，准备答辩

8、。3）课题的研究目标及科学解决问题预期结果是实现智能车能基本自动寻轨并沿轨迹前进，小灯能基本表示小车的动作。由于红外线传感器敏感度和距离都有限制，因此，我们将在实现红外线接收的时候，寻找更好的解决办法，使传感器更加灵敏并使小车正确行驶。从STC89C52管脚出来的电流较小，我们将寻找一种更好的电路，使小灯能基本显示，因此，将学习模电，寻找一种好的电路解决小灯供电不足的情况。大概一个月能想好小灯电路的设计部分。1 四、主要参考文献导盲机器人是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。它属于服务机器人范畴，通过多种传感器对周围环境进行探测，将探测的信息反馈给视觉障碍者，帮助弥补他们视觉信息的缺失。世界上

9、视觉障碍者数量众多,而他们只能用60%的感觉来获取经验。因而设计一款实用的导盲机器人来帮助视觉障碍者是十分重要的。本文在综述国内外现有导盲辅助工具特点的基础上，确定了导盲机器人的总体方案。机器人行走机构采用1个舵轮和2个从动轮的轮式结构，舵轮由电机驱动，控制车体行进方向，机器人前进的动力由使用者提供。机器人采用单片机控制，配备视觉传感器、红外传感器、超声波传感器等检测环境信息，并具有语音提示功能。引入有限状态机理论，运用MATLAB/Stateflow对导盲机器人的输入控制时序逻辑以及轨迹跟踪逻辑进行了建模与仿真，为下一步的实体样机的设计与改进提供了理论依据。设计了机器人的硬件电路，编写了控制

10、程序进行了图像反馈信息的处理。研制了导盲机器人样机，进行了路面探测、障碍识别、轨迹跟踪、人机合作等导盲实验，并将实际运动数据进行分析，很好的验证了系统的可行性。（韩雪峰.导盲机器人J.哈尔滨工程大学.2009.）盲人或是视觉有缺陷的人在社会生活中常常遇到诸多困难，其中之一是在行走的过程中难以识别和避开障碍物。研发一种成本较低、多功能、易维护、易于功能升级和扩展的移动避障小车，尽可能准确、快速感知周围环境信息，从而辅助其避开障碍物，其选题有着实际应用价值。本文利用超声波传感器对小车周围多方向障碍物的距离进行检测，采用FPGA技术实现环境获取、数据处理，控制避障小车引导使用者行走。本文使用了模糊控

11、制理论的方法,用不同的隶属度函数对不同方向上的距离进行模糊化,将距离隶属度矩阵与传感器方向关系矩阵进行模糊合成,对模糊合成的矩阵进行分析,有重点和优先关系的采用相应控制策略。本文不同于以往一些需要对各种情况进行一一列举建立规则库的控制方法,而是引入危险区域和安全区域的概念。在避障系统的数据处理之中,通过一种实时算法对模糊合成的最大隶属度和最大隶属度所在方向进行分析处理,对障碍物是否在安全和危险区域进行判断以确定障碍物是否对小车行驶产生潜在威胁,并采取相应措施。危险域的建立可以把那些少则上百多则上千的规则建立和查找简单化,因此本设计的实现变得简洁,有效。本文完成了避障小车的软硬件设计、制作和调试

12、。实验结果表明该避障小车在一定的环境下达到了令人较为满意的避障效果。（邹波.基2 于多超声波测距与模糊控制避障系统的设计与实现J.西南交通大学,2010.）本文结合机器人竞赛,介绍了自主式寻迹机器人小车的设计和具体实现。机器人以凌阳公司的SPCE061A为平台。机器人由传感器、控制器和驱动器等模块组成。采用反射式红外传感器来辨别路线。传感器模块包括了消除干扰信号的电路。对反射光强进行测量,以此为依据设置阈值电压以保3 证系统的可靠性和准确性。控制模块预置了导航地图并实现访问景点的PID控制算法。驱动模块的电机速度采用PWM方式进行控制。（朱益斌,胡学龙,朱亚锋,等自主式寻迹机器人小车的设计J国外电子技术测量，2006,25（7）:4042）控制系统在时域和复域中的数学模型及其结构图和信号流图；比较全面地阐述了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计等方法；对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题，进行了比较详细的讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面和描述函数两种常用的分析方法，对目前应用日益增多的非线性控制的逆系统方法也作了较为详细的介绍；最后两章根据高新技术发展的需要，系统地阐述了线性系统的状态空间分析与综合，以及动态系统的最优控制等方法（胡寿松.自动控制原理.科学出版社,2007.）