自动测距与避障智能小车设计开题报告

毕业论文(设计)开题报告(由学生填写)学生姓名汤昌欣专业电子信息工程班级电子A1111拟选题目自动测距与避障智能小车设计选题依据及研究意义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。选题研究现状在世界科学界和工业设计界中,众多的研究机构都在研发智能车辆，其中具有代表性的智能车辆包括：美国NAVLAB系列智能车辆系统，该系统是由美国卡内基·梅隆大学机器人研究所研制的。NAVLAB.V系统的车体采用Pontiac运动跑车。其传感器系统包括视觉传感器系统、差分GPS系统、光纤阻尼陀螺和光码盘。计算机系统包括1台SPARCLX便携式工作站和l台HCII微控制器。工作站完成传感器信息处理与融合、全局与局部路径规划；HCU完成底层车体控制与安全监控。目前NAVLAB系列己发展到NAVLAB.11。德国VAMORS—P智能车辆系统，该系统由德国联邦国防大学和奔驰汽车公司研制的。车体采用奔驰500型轿车。传感器系统包括由4个小型彩色CCD摄像机构成的两组主动式双目视觉系统、3个惯性线性加速度计和角度变化传感器、测速表及发动机状态测量仪等。执行机构包括方向力矩电机、电子油门和液压制动器等。计算机系统由基于TRANSPUTER的并行处理单元和2台PC-486组成[1]。国内智能车辆研究由于起步晚，以及经济条件的制约，在智能车辆研究领域与发达国家有一定的差距,目前开展这方面研究工作的单位主要包括一些大学和科研机构,具有代表性的系统有:7B.8智能车辆系统。该系统是由南京理工大学、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，属于军用室外智能车辆,于1995年底通过验收。研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）本课题主要开发一个能自动避障，超声波测距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51单片机为控制平台，选择左右轮双直流电机驱动模型车为机械平台，通过细化设计要求，利用超声波传感器模块和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。设计完成以由左右轮双直流电机驱动的智能小车；一个启动/停止按钮，控制智能小车启动与停止状态的切换。按下启动/停止键后，智能小车沿直线运行；两位LED数码管显示前方障碍物距离，单位为厘米，若障碍物距离大于99cm，显示“--”；一个设置按键，用来调整避障距离。设置时，两位数码管显示设置值；当前方障碍物距离达到或小于设置的避障距离时，智能小车运行方向调整（向左或向右转弯）以避开障碍物，继续直线运行；制作控制系统实物并安装在智能小车上设计组成多功能智能小车，共同实现小车的测距、避障行驶，达到设计目标。基本框架：主要研究方法：1．准备工作（1）认真详细的阅读任务书，深刻了解主要的内容和要求。（2）查阅与智能小车相关的书籍，了解智能小车的工作原理。（3）了解历年全国大学生电子竞赛有关智能小车的资料。（4）根据控制要求初步确定所使用的元器件。（5）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（1）明确控制要求，绘制电路连接图。（2）检查电路图的正确性。（3）根据电路连接图焊接电路板，制作智能小车模型。（4）分析操作流程，绘制程序流程图。（5）编写程序代码。51单片机电源模块双直流电机驱动启动/停止按键设置距离按键LED数码管超声波传感器模块（6）运用电脑软件初步对程序进行调试。（7）配合智能小车硬件部分，并完善功能，达到设计要求。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前进、后退、停止等操作[4]。（2）电源单元方案采用双电源供电，通过两个独立的电源分别对单片机和直流减速电机进行供电，此方案的优点是，减少波动，稳定性比较好，可以让小车更好的运作起来，唯一的缺点就是会增加小车的重量[5]。（3）避障和测距单元方案一个启动/停止按钮，控制智能小车启动与停止状态的切换。按下启动/停止键后，智能小车沿直线运行；两位LED数码管显示前方障碍物距离，单位为厘米，若障碍物距离大于99cm，显示“--”；一个设置按键，用来调整避障距离。设置时，两位数码管显示设置值；当前方障碍物距离达到或小于设置的避障距离时，智能小车运行方向调整（向左或向右转弯）以避开障碍物，继续直线运行；制作控制系统实物并安装在智能小车上设计组成多功能智能小车，共同实现小车的测距、避障行驶，达到设计目标。论文提纲(含论文选题、论文主体框架)第一章绪论1.1项目研究背景及意义1.2项目主要研究内容1.3设计思路1.4应用场合和功能第二章总体方案设计2.1总体方案概述2.2总体电路原理图第三章各模块功能介绍3.1障碍物测距系统3.2显示模块3.3驱动模块3.4电源模块第四章软件设计4.1程序设计流程图4.2关键程序设计第五章系统调试5.1调试的思路5.2各模块的调试5.3调试心得第六章结论与展望6.1结论6.2展望致谢参考资料主要参阅文献[1]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版，2003[2]苏平，李晓荃.单片机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2004[3]王闲勇，郭龙源.单片机原理与应用[M].北京：科学出版社，2011[4]娄国焕，曹晓华，王海群.微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2011[5]谭浩强编著．《C程序设计》(第二版)．北京：清华大学出版社，1999．12[6]孙江宏，李良玉等．《Protel99电路设计与应用》．机械工业出版社．2003．[7]潘勇雄，沙河.电子线路CAD实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社2012[8]朱立华，王立柱.C语言程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2009[9]求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].人民邮电出版社，2006研究进程安排(包括提纲、一稿、二稿、定稿起讫时间)选题：2014年11月21日；开题：2014年12月10日；一稿：2015年1月10日；二稿：2015年2月10日；三稿：2015年3月10日；答辩：2015年4月10日；定稿：2015年4月20日。其它说明指导教师是否同意开题签名:年月日学院教学负责人意见签名:年月日