智能电动车毕业设计论文绪论.doc

兰州交通大学毕业设计（论文）摘要随着微电子和计算机技术的发展，电动车的需求量与日俱增。电动车中的驱动电机是主要的部分，直流电机广泛应用于数控机床、工业机器人等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究电动车的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源能都具有重要的意义。本系统采用STC89C52单片机作为中心控制器来实现智能电动车的控制功能。整个系统包括：电源控制模块、各种传感器检测模块、电机驱动模块、方向控制模块、数据显示与报警模块。电源控制系统使用低压差的LM2940稳压芯片，采用两路供电，一路单独为单片机供电，另一路提供驱动模块和传感器等的工作电压。在驱动模块里采用了BTS7960作为电机驱动芯片，引脚IN可用于PWM控制，仅用单片机的两个端口给出PWM信号分别控制两个芯片的IN即可实现电机正反转、加减速等动作。系统使用激光模块进行循迹，利用超声波传感器进行避障，首先沿黑线前进，在黑线消失的时候使用寻光模块前进，并在指定位置停车。各个传感器的信号经单片机综合分析处理，对电动车进行实时控制。关键词：电机；智能；循迹；避障；寻光AbstractWith microelectronics and computer technology development, the increasing demands of electric. The drive motor electric is the main part of electric vehicle, continuous current dynamo is widely used for numerical control machine, industrial robots and other mechanical and electrical products, and has applications in various fields of national economy. Research of control system, to improve control precision and response speed, energy saving etc all has important significance.This system adopts STC89C52 chip-centric controller to realize intelligent electric control functions. The entire system including: a power control module, all kinds of sensors detection module, a motor drive module, a direction control module, a data display and altering module. The power control system use a low-voltage LM2940 regulators chip, power supply with two ways one for microcontroller, and another for driving module and sensors etc working voltage. Driver modules we use BTS7960 as motor drive chip, pin IN can be used for PWM controlled, microcontroller only two ports to the PWM signal controlling of IN of two chips can be realized, motor forward and reverse, acceleration and deceleration etc action.The system uses laser module tracing, the use of ultrasonic sensor for obstacle avoidance, first along the black lines, when black lines disappear using search module to find lights the way forward, and stop at a specified location. And the MCU synthetically processes the information from all kinds of sensors, real-time control of electric vehicle.Key words：Motor，Intelligent，Tracking，Obstacle avoidance，Look for light1 绪论1.1课题背景与意义自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防、探索等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并迅速改变着人们的生活方式。人们在不断探索、改造、认识自然的过程中，试图制造能代替人劳动的机器人，并且取得了一定的成果。机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断低向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等，智能电动车则可作为机器人的代表。智能小车也成为轮式机器人，是移动机器人中的一种，集合了传感器技术和自动控制技术。智能小车就是通过传感器采集信号，将采集到的信号进行整理，传输给单片机，通过单片机编程控制小车做出智能反应。智能小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可应用于无人驾驶机动车、无人生产线、仓库等领域。在瓦斯、地压检测方面，瓦斯和冲击地压是井下作业中的两个不安全的自然因素，一旦发生突然事故，是相当危险的。但瓦斯和冲击地压形成突发事故前，都会表现出种种迹象，如岩石破裂等。采用带有专用新型传感器的机器人连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发的先兆，采用相应的预防措施。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。特别能够对人类的汽车交通带来巨大的影响，在改进道路交通安全方面提供了新的解决途径。汽车交通是世界上事故发生最多的交通工具，而对于避障智能小车而言，小车在遇到人或其他障碍物时，可发出声光警告提前预警提醒司机，从而减少交通事故的发生。因此研究智能小车有利于减少交通事故的发生。对于探索型智能小车而言，它可以代替人们在恶劣的环境下执行任务。智能小车在探索未知的事物，特别是对于探索太空其他星球而言，智能小车具备有人类不具备的优势：智能小车适应环境能力非常强，可以在恶劣的环境下工作，如在无氧、高温、低温、高压等环境下，这是人类无法适从的。所以研究智能小车很有必要。1.2课题研究现状1.2.1课题国外研究现状在国外，有关移动机器人相关技术的研究成果已经比较成熟，一方面原因是起步比较早，另一方面原因是相关投入的资金也比较多。从上世纪50年代初，国外就开始对人工智能、机器人视觉、自动导航等移动机器人系统相关技术进行研究。在1966年至1972年期间，斯坦福研究院（SRI）的Nils Nilssen和Charles Rosen等人研制出了名为Shakey的自主移动机器人。进入80年代，美国国防高级研究计划局(DARPA)专门对室外移动机器人进行立项，开始了地图无人作战平台的研究。对机器人的研究经历了一个较长的过程，初期的研究对象主要是理论方面，例如机器人的体系结构，对信息处理也有一定的研究，并对某些理论进行验证实验。从80年代开始，学术界和业界对机器人的研究展现了极大的热情，但是研究成果并不是很显著。尽管如此，与机器人相关的技术却得到了很大的发展，通过理论与实验研究，在机器人研究方面积累了宝贵的经验。进入上世纪90年代，随着技术的发展，移动机器人开始在更现实的基础上，开拓各个领域，向实用化进军。1997年7月4日，美国“火星探路者”飞抵火星考察，在火星上成功着陆之后，火星漫游车“索杰纳”离开登陆器在火星表面漫游，行进了几千米，完成了预定的科学探测任务。而近年来，由美国航空航天局(NASA)Mars Rover 2009计划资助，体积更大、功能更全的探测车“火星漫游者”正在积极研制中。1.2.2课题国内研究现状在国内，有关移动机器人的技术研究也已经比较成熟，但由于起步晚，研究的突破性进展比较少。国内最早从事智能汽车和智能交通研究的是清华大学，他们主要的研究方向集中在汽车导航、车载微机、自主避障、行驶安全等方面。1994年，清华大学智能移动机器人通过相关鉴定。研究主要涉及到以下五个方面的关键技术：基于地图的全局路径规划技术研究（准结构道路网环境下的全局路径规划、具有障碍物越野环境下的全局路径规划、自然地形环境下的全局路径规划）；基于传感器信息的局部路径规划技术研究（基于多传感器信息的“感知一动作”行为、基于环境势场法的“感知一动作”行为、基于模糊控制的局部路径规划与导航控制）；路径规划的仿真技术研究（基于地图的全局路径规划系统的仿真模拟、室外移动机器人规划系统的仿真模拟、室内移动机器人局部路径规划系统的仿真模拟）；传感技术、信息融合技术研究（差分全球卫星定位系统、磁罗盘和光码盘定位系统、超声测距系统、视觉处理技术、信息融合技术）；智能移动机器人的设计和实现（智能移动机器人THMR-III的体系结构、高效快速的数据传输技术、自动驾驶系统）。近年来，国内很多研究机构和高校都重点开展了移动机器人相关技术的研究，并在理论研究和实际应用中都取得了令人瞩目的成果，在一些领域达到或接近世界领先水平。而由中科院自动化所研制的集多种传感器、视觉、声音识别与会话功能于一体的智能移动机器人CASIA-I，它的基本结构由传感器、控制器以及运动机构构成，其中传感器由以下红外光电传感器、超声传感器、和图像传感器(CCD)组成。移动机器人CASIA-I使用多传感器信息融合来感知外界环境的情况和变化。而代表当前国内机器人研究最高水平的“月球车”己经制造完毕，它将于2013年乘坐“嫦娥三号”探月卫星“亲近”月球。准备登月的“中华牌”月球车由航天科技集团第五研究院主要负责研制。它可以自己导航，自己爬坡，自己选择路线，自己找到合适的地方选择什么样仪器去探测，并最终将数据传输回来。月球车底还安装了雷达装置，