开题报告模板 1

开题报告模板开题报告模板 1 1 上海电机学院毕业设计 论文 开题报告上海电机学院毕业设计 论文 开题报告课题基于单片机的智能电动小车的设计计学院 系 电气学院专业专业测控技术与仪器年级BG076学号BG07611姓名导 师高桂革定稿日期xx年12月27日1基于单片机的智能电动小车的设计 摘要本次设计的智能电动车 采用AT89S52单片机作为小车的检测和 控制核心 完成寻迹 检测金属 避障 寻光 停止等功能 在机械结构上 采用了左右轮分开控制的策略 左右轮分别用一个 电机控制 可以避免转向太过灵敏 同时比较容易实现直线运行 采用PWM驱动芯片控制电机 红外传感器检测黑线 金属传感器检测 铁片 超声波传感器避障 基于可靠的硬件设计和稳定的软件算法 关键词单片机 寻迹 检测金属 避障 寻光1文献综述随着汽车工 业的迅速发展 关于汽车的研究也就越来越受人关注 1 全国电子大赛和各省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课题的研究 可见其有重要的研究意义 2 智能小车是一个集环境感知 规划决策 自动行使等功能于一体的 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 是典型的高新技术综合体 3 当今机器人技术发展的如火如茶 其应用已在包括国防等众多领域 得到广泛展开 工业自动化 神 五 神六升天 无人探月飞船 无不得益于机器人技术的迅猛发 展 4 智能小车 即轮式机器人 是移动机器人的一种 从某种意义上说 机器人技术水平反映着一个国家的综合技术实力 的高低 智能小车同遥控小车不同 后者需要操作员来控制其转向 启停和 进退 比较先进的遥控车还能控制其速度 智能小车 即可以通过计算机编程来实现其行使方向 启停以及速 度的控制 无需人工干预 操作员可以通过修改智能小车的计算机 编程来改变它的行驶方向 3 4 简易智能小车在画有黑色的白纸 路面 上行驶 由于黑线和白线 对光线的反射系数不同 可根据接收到的反射光的强弱来判断 道 路 黑线 5 利用这个原理 可以控制小车行走的路迹 当红外发射管发射红外线信号 经白色发射后 被接收管接受 一 旦接收管接受信号 光敏三极管导通 比较器输出低电平 而红外 线信号经黑色吸收后 光敏三极管截止 比较器输出高电平 这样 就实现了通过红外检测信号的功能 将检测到的信号送到单片机进行分析处理 然后将处理后的结果发送到电机驱动模块 进行校正 6 小车采用左右轮分开控制的策略 左右轮分别用一个电机控制 这样可以避免转向太过灵敏 同时比较容易实现直线运行 单片机输出两路PWM Pulse WidthModulation 波控制继电器的开关 继电器前级加三极管推动 利用继电器的打开和闭合来控制电机的转速和转向 从而达到小 车调速和调节方向的目的 7 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率 从而改变负载两端的 电压 进而达到控制要求的一种电压调整方法 8 金属探测器作为一种安全检查设备 已被广泛地应用于社会生活和 工业生产的诸多领域 9 为了探测金属片 我们在小车的中心处固定金属探测器 当小车在 行使中探测到铁片时送给单片机一个信号 同时传感器将信号送给 电路使喇叭发声 二极管亮红灯 2以示检测到金属片 10 11 整个探测系统包括两个部分 一个部分为线圈震荡电路 包括多谐 震荡电路 放大电路和探测线圈 另一个部分为控制电路 包括线 性霍尔元件 可编程放大电路 峰值检波电路 数模转换器 单片 机 LED显示电路 声音报警电路及电源电路等 12 超声波测距模块的干扰较多 但是可靠性稳定 所以路面检测系统 选择超声波来检测路面情况 11 超声波传感器安装于小车前端 在规定的检测距离内 当探测到障 碍物时 超声波传感器给出脉冲信号至单片机 单片机检测到该信 号后 调整小车方向 以控制小车准确地绕过障碍物 14 光敏元件安装在车尾 作用是寻找光源 小车通过障碍区进入停车 区后 通过光源的引导来调整小车的行进路线 通过电压的变化感 测到光源的远近定位 找到光源后小车转动使得车尾对向光源后 在倒车入库 11 利用光敏电阻值随光强弱的特性组成光控开关电路 当无光照时 光敏电阻值很大 三极管处于截止状态 集电极输出 高电平 当有光照射时 光敏电阻阻值变小 三极管饱和导通 将检测到的高低电平信号送单片机 依次调整车头方向 使其沿光 源方向行驶 14 2选题背景及其意义自第一台工业机器人诞生以来 智能机器人的发 展已经遍及机械 电子 冶金 交通 宇航 国防等领域 近年来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 随着科学技术的发展 运用于机器人的传感器的种类越来越多 其 中传感器成为机器人自动行走和避障的重要部件 传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统 对于传感器的各种 技术而言图像处理技术已相当发达 而基于图像的理解技术很落后 机器运转需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的 目标 随着微电子技术 计算机技术和制造技术飞速发展 数码相机 DVD 洗衣机 汽车等面向最终用户的消费类产品越来越呈现出光机电一 体化 智能化 小型化 节能化等趋势 光纤制造设备 集成电路芯片制造设备 石油化工生产设备 汽车 和飞机制造设备等现代化的装备工业也体现着光机电一体化 智能 化 自动化的显著特点 高科技含量的电子互动式小车也将成为玩具行业发展的主流 目前 我国在这些方面的技术水平与欧美等拥有先进制造技术的国 家还有相当的差距 我们迫切需要培养和训练能够设计智能化 自动化设备的工程技术 人才 智能化作为现代技术发展的新方向 它可以按照预先设定的模式在 一个环境里自动的运作 不需要人为的管理 可应用于科学勘探 娱乐等用途 智能小车就是其中的一个体现 本次设计的基于单片机的智能电动小车 采用了AT89S52单片机作为 小车的检测和控制核心 采用各个传感器来控制小车在各区域按预 定的速度行驶 本设计结构简单 易于实现 而且还具有高度的智能化 人性化特 点 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 基于单片机的智能电3动小车设计及实验 一题作为尝试 所谓智能电动小车就是以单片机为控制核心 附以外围电路 采用 金属探测器 光电检测器等传感器材检测信号和障碍物 充分利用单片机的串口 并口资源和运算 处理能力 来实现小车 的按轨迹直线行走 按轨迹转弯 检测轨道下的金属片并显示其数 目同时发出声光警示 躲避障碍物 寻灯光进入车库 最后停车等 智能控制系统 本次毕业设计我选择 基于单片机的智能电动小车的设计及实验 我学会如何将学习到的理论知识运用到实际当中去 怎样能够活学 活用 深入的了解电子元器件的使用方法 了解各种元器件的基本 用途和方法 能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障 学会独立设 计电路 积累更多的设计实验 加强焊接能力和技巧 同时在实践 过程中锻炼查阅 归纳资料的能力 提高将理论知识运用于实践的 能力3研究内容3 1电机驱动模块电机的驱动芯片选用L298N作为驱动 芯片 工作稳定电机驱动信号由单片机提供 信号经过光耦隔离后 传至 芯片L298N 通过L298N的输出与两个电机相连L298N芯片可以驱动两 个二相电机 也可以驱动一个四相电机 输出电压最高可达50V 可 以直接通过电源来调节输出电压 可以直接用单片机的IO口提供信 号 而且电路简单 使用比较方便 L298N可接受标准TTL逻辑电平信号V SS V SS可接4 5 7V电压 4脚V S接电源电压 V S电压范围V IH为 2 5 46V 输出电流可达2 5A 可驱动电感性负载 1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻 形成 电流传感信号 L298可驱动2个电动机 OUT1 OUT2和OUT3 OUT4之间可分别接电动 机 3 2寻迹模块当小车在白色地面行驶时 装在车下的红外发射管发射 红外线信号 经白色发射后 被接收管接受 一旦接收管接收到信 号 输出端将输出低电平 当小车行驶到黑线时 红外线信号被黑 色吸收后 将输出高电平 从而实现了通过红先检测信号的功能 将检测到的信号送到单片机I O口 当I O口检测到的信号为高电平 时 表明小车处在黑色的引线上 同理 I O口检测到的信号为低电 平时 表明小车行驶在白色地面上 反射式红外传感器ST188采用高发射功率红外广电二极管和高灵敏度 光电晶体管组成 检测距离可调整范围为4 15mm 采用非接触方式 图1反射式红外传感器工作原理4图1是反射式红外线传感器的工作原 理 封装在矩形壳体中的是反射器LED 由左侧的白色方块表示 和探测 器装置 在右侧 虚线表示光线从发射器LED中发出并发射回探测器 探测器检测到的 光强大小取决于物体表面的反射率 而这一光强就是传感器的输出 值 3 3金属检测模块在车底中部安装了一个金属探测器传感器 将其检 测面对准运行路面 当小车通过金属铁片是 送至单片机端口一个 信号 同时传感器将信号送至电路使喇叭发声 二极管亮红灯 以 示检测到金属铁片 3 4超声波避障模块在小车的正前端 我们放置一个超声波传感器 用来给单片机提供精确地位置信息 是单片机可以根据该信息调整 小车的运行方向和状态 单片机根据发射和接受超声波的时间差判断小车离障碍物的距离 我们可以设定一个阈值距离S 一旦小车离障碍物距离小于S 就调 整行进方向 阈值距离S可由多次试验确定 系统中采用的传感器是DYP ME007 DYP ME007 超声波测距可提供3cm 3 5cm的非接触式距离功能 图2 4为DYP ME007外观 包括超声波发射器 接收器与控制 表2 4电气参数53 5寻光模块利用光敏电阻值随光强弱的特性组成光 控开关电路 当无光照时 光敏电阻值很大 三极管处于截止状态 集电极输出 高电平 当有光照射时 光敏电阻阻值变小 三极管饱和导通 将检测到的高低电平信号送单片机 依次调整车头方向 使其沿光 源方向行驶 4工作特色及其难点 拟采取的解决措施4 1工作特色及其难点为了 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 1 超声波测距 2 可以顺利的避障且又可以寻光入车库 3 单片机AT89S52为核心系统的整体的设计4 2拟采取的解决措施 在设计过程中 通过对本毕设有了一定的了解 然后通过在网上查找一些资料更加深入的了解到每个模块的设计 5论文工作量及预期进度xx年11月 xx年12月收集资料 确定设计系统总体方案 翻译有关外文资料及 文献 xx年12月 xx年01月写开题报告 准备开题答辩 xx年01月 xx年03月完成硬件系统的搭建 软件系统的编写及调试 xx年04月 xx年05月整体调试 xx年05月 xx年06月毕业论文的撰写 毕业答辩 6预期成果及其可能的创新点6预期成果及其可能的创新点预期成果 以单片机为控制核心 附以外围电路 采用金属探测器 光电检测 器等传感器材检测信号和障碍物 充分利用单片机的串口 并口资 源和运算 处理能力 来实现小车的按轨迹直线行走 按轨迹转弯 检测轨道下的金属片并显示其数目同时发出声光警示 躲避障碍 物 寻灯光进入车库 最后停车等智能控制系统 可能的创新点可以采用远程遥控智能小车技术 6参考文献 1 李苏北 信息与计算机科学专业实践教学改革初探 J 徐州教育学院学报 xx 23 3 2 王应军 赵晨萍 刘文闯 基于AT80C51单片机的智能小车设 计 J 河南科技学院 xx 12 30 39 3 陈懂 智能小车运动控制系统的研究也实现 D 东南 大学仪器科学与工程系 xx 4 张凤涛 王雪松 王庆艳 智能小汽 车控制系统的设计 J 吉林工程技术师范学院信息工程学院 xx 12 4 6 5 江晋剑 钱荫 一种基于AT89S52的简易智能小车设计 J 安庆 师范学院计算机与信息学院 xx 12 98 100 6 郭巧惠 基于AT89C51单片机智能电动小车设计 J 仰恩大学 计算机与信息学院xx 10 139 140 7 寸晓非 基于16位单片机的智能小车设计 J 荆楚理工学院 学报部 xx 3 38 42 8 田云 史洁 基于51单片机的直流电机调速的方法 J 鸡西大 学学报 xx 4 51 52 9 胡飞 王文渊 卢超 数显金属探测器的设计 J 陕西理工学 院物理系 xx 3 728 729 10 颜利彪 范畔果 基于单片机的简易智能电动车 J 西北工 业大学 xx 4 8 10 11 姜志玲 简易智能电动车的设计 J 华东交通大学电气与电 子工程学院 xx 4 129 133 12 范丽珍 李树华 基于单片机的智能型金属探测器的设计 J 内蒙古大学理工学院电子工程系 xx 2 185 189 13 廖天忠 陈永源 基于AT89S52单片机的简易智能小车的设 计 J 惠州学院电子科学系 xx 14 刘燕 刘志 基于单片机控制 的自主寻迹电动小车的设计 J 兰州工业高等专科学校电气工程系 xx 3 9 11 7指导教师意见导师签名年月日8评议小组意见 1 论文选题 有