自主识别路线智能小车设计

编号:毕业论文(设计)题目自主识别路线智能小车设计指导教师王慧学生姓名王振坤学号200801703242专业机械设计制造及其自动化教学单位德州学院机电工程系（盖章）二O一二年五月三日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2011年10月28日院（系）机电工程系专业机械设计制造及其自动化姓名王振坤学号200801703242论文（设计）题目自主识别路线智能小车设计一、选题目的和意义自工业机器人诞生以来，机器人已经分布遍及各个行业及领域。机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。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）的价值量比例逐渐高，汽车将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，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。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。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势现智能小车发展很快，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、寻光入库、检测贴片等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较有的飞思卡尔智能小车更走在前列。我此次的设计主要实现循迹这个功能。三、课题设计方案[主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。]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。四、计划进度安排[主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。]起止时间：2011年10月13日至2012年5月3日2011.10.13-2011.10.30收集资料和文献，在教师指导下选题和构思论文；2011.11.03-2011.11.20进一步收集、分析资料，清理思路，完成开题报告；2011.12.21-2012.03.30整理资料，确定论文内容，完成论文初稿；2012.04.01-2012.04.12根据导师提出的意见，对论文做进一步的修改和完善；2012.04.16-2012.04.30完成中期检查表，根据导师提出的定稿意见，做最后完善；2012.05.04-2012.05.10提交论文定稿的电子版给导师，准备论文答辩。五、主要参考文献[1]宋健,姜军生,赵文亮.基于单片机的直流电动机PWM调速系统[J].农机化研究,2006,(1):102～103.[2]边春元李文涛江杰杜平等；C51单片机典型模块设计与应用；机械工业出版社；2008.4：88～120[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术［M］.北京:航空航天大学出版社,2003[4]楼然苗.51单片机设计实例［M］.北京:航空航天大学出版社,2005.8：35～60[5]王晶,翁显耀,梁业宗自动寻迹小车的传感器模块设计.武汉理工大学自动化学院湖北武汉，2009.6:5～12[6]刘迎春.传感器原理设计与应用[M].长沙:国防科技大学出版社,2009.5:77～110指导教师意见及建议：签名：年月日教学单位领导小组审批意见：组长签名：年月日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化2012年04月18日毕业论文（设计）题目：自主识别路线智能小车设计学生姓名王振坤学号200801703242指导教师王慧职称讲师计划完成时间：2007年5月10日毕业论文（设计）的进度计划：2011.10.13-2011.10.30收集资料和文献，在教师指导下选题和构思论文；2011.11.03-2011.11.20进一步收集、分析资料，清理思路，完成开题报告；2011.12.21-2012.03.30整理资料，确定论文内容，完成论文初稿；2012.04.01-2012.04.12根据导师提出的意见，对论文做进一步的修改和完善；2012.04.16-2012.04.30完成中期检查表，根据导师提出的定稿意见，做最后完善；2012.05.04-2012.05.10提交论文定稿的电子版给导师，准备论文答辩。完成情况：到目前为止下文内容的详细资料已基本整理完成，且在老师的指导帮助下已经撰写完成论文初稿，现在正进一步的收集更多相关的资料，并根据指导教师的修改意见进行论文修改。指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页）签名：年月日备注：目录目录..............................................................5摘要：.........................................................11.引言.............................................................12.系统设计方案.....................................................12.1小车循迹原理...................................................12.2控制系统总体设计...............................................13.模块设计.........................................................23.1寻迹传感器模块.................................................23.1.1红外传感器ST188简介.........................................23.1.2比较器LM324简介.............................................33.1.3具体电路.....................................................33.1.4传感器安装...................................................43.2控制器模块.....................................................53.3电源模块.......................................................53.4电机及驱动模块.................................................63.4.1电机.........................................................63.4.2驱动.........................................................73.5自动循迹小车总体设计...........................................83.5.1总体电路图...................................................83.5.2系统总体说明.................................错误!未定义书签。4.软件设计........................................................104.1PWM控制......................................................104.2总体软件流程图................................................104.3小车循迹流程图................................................114.4中断程序流程图................................................124.5单片机测序....................................................13结束语............................................................17参考资料..........................................................19谢词..............................................................19德州学院机电工程系2008届机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）1自动循迹小车王振坤（德州学院机电系，山东德州253023）摘要：本课题是基于AT89C51单片机的智能小车的设计，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。小车以AT89C51单片机为系统控制处理器；采用红外传感器获取赛道的信息，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。关键词：单片机AT89C51光电传感器直流电机自动循迹小车1.引言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，将接收到的轨迹信息输送到单片机，单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度，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。系统方案方框图如图1所示。图1系统方案方框图2.系统设计方案2.1小车循迹原理该智能小车在画有黑线的白纸上行驶，黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反光强弱来判断“道路”—黑线。该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。红外探测法是利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的一种方法。小车在行驶过程中不停地向地面发出红外光，红外光遇到白色地面发生漫发射，红外线反射到装在小车上的接收管；如果黑线将红外线吸收，则小车上的接收管收不到信号。2.2控制系统总体设计自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、电机及驱动模块、稳压电源模块、红外检测模块等部分组成,控制系统的结构图如图2所示。检测（黑线）驱动电机软件控制控制小车德州学院机电工程系2008届机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）21、主控制电路模块：AT89C51单片机、复位电路，时钟电路2、红外检测模块：光电传感器ST188,比较器LM3243、电机及驱动模块:电机驱动芯片L298N、两个直流电机4、电源模块：双路开关电源3.模块设计3.1寻迹传感器模块我们采用ST188作为红外检测传感器。在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，接收管没有接收到发射管发射的红外线，测量接收管的电压为4．8V，若检测到黑色区域，红外线反射到接收管，电阻发生变化，所分的电压也就随之发生变化，测的接收管的电压为0．5V，测试基本满足要求。判断有无黑线我们用的比较器LM324，比较基准电压由30K的变阻器调节，各个接收管的参数都不相同，每个传感器的比较基准电压也不尽相同，我们为每个传感器配备了一个变阻器。3.1.1红外传感器ST188含一个发光二极管和一个光敏三极管，发光二极管为反射模块光敏三极管为接收模块。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。A、K之间接发光二极管，C、E之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联一定阻值的电阻）电源模块主控芯片AT89C51L298减速电机