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1、河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称 智能红外避障车设计选题目的:人们在不断探讨、改造、认识自然地过程中，制造能代替人劳动的机器一直是人 类的梦想。它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。智能车就是其中的一个体现。智能 小车集环境感 知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术 综合体。目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车 辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已经成为自动化物流运输、 柔性生产组织等 系 统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和
2、开发设计。研究意义: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。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
3、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。国内外研究综述:智能化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。智能小车，可以通过计 算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制， 无需人工干预，是一个集环境感知、规划决 策，自动行驶等功能于一体的综合系统， 它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智 能及自动控制等技术，是 典型的高新技术
4、综合体。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BarrettElectronics公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS(Automated GuidedVehicle 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
5、研究阶段。最 为突出的是，美 国卡内基梅隆大学(Car negie Mello n Un iversity )机器人研究所一共 完成了 Navlab系列的 10台自主车(Navlabi NavlablO)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，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
6、、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。毕业设计（论文）所用的主要技术与方法:本课题主要开发一个能自动循迹， 红外遥控，超声波避障和红外避障的智能小车 控制系统。设 计主要以简易智能机器人为开发平台，选择芯片内存容量更大的STC89C52RC 单片机为控制平台，选择常见的电机模型车为机械平台， 通过细化设计 要求，结
7、合传 感器技术和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。 设计完成以由 红外线对管的自动寻迹、红 外线自动避障、超声波测距、红外线遥控组成的硬件模块 结合软件设计组成多功能智能小车，共同实 现小车的前进倒退、转向行驶，自动根据 地面黑线寻迹导航，检测障碍物或悬崖后停止，红外人工遥 控等功能，实现智能控制, 达到设计目标。本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息， 送入主控单元STC89C52RC单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。采用集成性能更强的L293D 作为电机驱动芯片，选用 48:1 的减速比，用码盘实测（48:1 强磁 电机）在 7.2V 充电电池 供电
8、情况下，行进速度大约是0.65M/S。采用STC12C5A60S2直插式芯片，如芯片使用过程中有损 坏或是不小心加密，可轻松更换芯片再使用。避 障和避悬崖采用红外光电开关来完成，自动寻迹采用红外发射管和接收管光电对管寻 迹传感器完成， 超声波避障采用超声波发射器和接收器经锁相环电路检波完成，最后由控制单元处理数据后通过编程有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动 作，实现了智能控 制，相当于简易机器人。根据设计的作品要达到的效果，本系统以 STC89C52RC 为核心控制器，主要 由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、超声波探测模块、红外线遥控模 块等构成。系统的结构框图如下:电源
9、模块红外接收头 遥控发射器寻迹模块STC89C52RC电机驱动超声波探测模块避障模块液晶显示模块1. 准备工作认真详细的阅读任务书，深刻了解主要的内容和要求。 查阅与智能小车相关的书籍，了 解智能小车的工作原理。 了解历年全国大学生电子竞赛有关智能小车的资料。 根据控制要求初步确定所使用的元器件。 复习单片机的相关知识，查阅与所需硬件相关的电路设计。2. 实施步骤明确控制要求，绘制电路连接图。 参 考文献，检查电路图的正确性。根据电路连接图焊接电路板，制作智能小车模型。 分析操作流程，绘制程序流程图。 编写程序代码。运用电脑软件初步对程序进行调试。 配合智能小车硬件部分，并完善功能，达到设计要
10、求。3. 设计方案(1)电机单元方案采用直流减速电机。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，小 车电机内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的 就可以实现通过单片机对 直流减速电机控制。(2)避障单元方案 用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光 束，被物体反 射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检 测物体的有无。当有光线反 射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高 电平。(3) 寻迹单元方案 利用寻迹来引导小车到达用户所指定的地点。采用红外发射管和接收管光电对管 寻迹传感器。 红外发射管发出
11、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。四、 主要参考文献与资料获得情况:1、曾增烽，刘浩，李雪，基于51单片机的串行通信协议的实现J，中国矿业大学信 电学院，221008；2、 赵海兰，基于单片机的红外遥控智能小车的设计J，无线互联科技-2011年3期；3、何立民单片机技术的现状与未来J中国计算机报1995年No： 30；4、周淑娟，基于单片机智能寻迹小车的设计方案J，工业技术与职业教育-2011年6月第9卷 第2期；5、韩毅，杨天基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的
12、设计与实现J 学术期刊，2008，29 （18）： 1535-1955;6、 于连国，李伟，王妍玮，基于单片机的智能小车设计J7、赵振德，多功能遥控智能小车的制作J，电子制作-2011年4期；李朝青单片微机原理及接口技术（第三版）。M北京航空航天大学出版社第五版）高等教育出版社快速循迹清华大学出版社10、11、12、阎 石.数字电子技术基础（清华大学电子学教研组编 康华光.电子技术基础（第五版）无线电2009年第2期宋泽清杨加国单片机原理与应用及C51程序设计五 毕业设计（论文）进度安排（按周说明）、时间毕业设计（论文）工作内容第 1 周 2014.3.24 2014.4.2开题报告、文献综述第 2 周 2014.4.32014.4.9学习基于单片机控制系统设计第 3 周 2014.4.102014.4.16设计硬件电路，绘制电路原理图第 4 5 周 2014.4.17 2014.4.30焊接硬件电路，制作样机第 67 周 2014.5.12014.5.13编写程序并进行调试；期中检查第 8 周 2014.5.14 2014.5.20撰写毕业论文第 9 周 2014.5.212014.5.27进一步修改设计，整理资料文档第 10 周 2014.5.28 2014.6.1完善设计，准备答辩八 指导教师审批意见:指导教师: （签名）
河南理工大学智能红外避障小车开题报告
