毕业论文 智能循迹避障小车

毕业论文论文题目：自动跟踪、避障智能小车设计学生姓名：XXX学位：XXXX先生系：电气信息工程学院专业名称：电子信息科学与技术回答：XXX指导教师：XXX淮南师范学院本科毕业论文(设计)诚实的承诺书1 .本人认真承诺：提出的毕业论文(设计)、题目是本人在指导教师的指导下独立完成的，没有造假、模仿或剽窃别人的内容2 .毕业论文(设计)中使用的相关资料、数据、观点等是真实的，引用的他人观点、材料、数据、图表都说明了出处3 .在毕业论文(设计)中擅自引用他人的学术观点、思想和学术成果，不伪造、篡改数据的4 .我在毕业论文(设计)中的模仿、抄袭、虚假等违反学术规范的行为会被认真处理，毕业论文(设计)成绩可能会不合格，不能取消毕业、学士学位资格，也不能收回发行的毕业证书、学士学位证书等重大结果5 .在省教育厅、学院组织的毕业论文(设计)检验、评定中发现模仿、剽窃、虚假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学院依照有关规定给予的处理，承担相应的责任。学生(签名):日期：年月日目录1绪论21.1课题研究的背景21.2课题研究的主要内容32确定系统计划和选择关键组件32.1系统方案决定32.2主要部件的选择43系统硬件部分设计63.1主机AT89C5163.2复位电路83.3时钟电路93.4跟踪模块93.5故障避免模块103.6音响控制模块103.7 H桥式电机驱动103.8电源模块123.9系统的整体电路134系统软件部分设计134.1系统使用的软件概要134.2软件调试平台144.3系统程序设计164.4系统仿真的实现16结论19参考文献19自动跟踪、避障智能小车设计学生： XX (指导教师： XX )(淮南师范学院电气信息工程学院)摘要：智能车是移动机器人的重要部分，该设计实时检测各模块传感器的输入信号，通过红外线对管检测黑线来实现跟踪，通过光电传感器避免故障，采用存储空间宽的AT89C51作为主控制芯片，车电机驱动使用L298N芯片作为主控制芯片通过内置程序分别控制车辆左右两个直流电机的运行，实现车辆自动识别路线，有效控制碰撞障碍物时的转弯角度和跟踪行驶。 此外，添加声控模块，实现小车的声控。 本设计结构简单，易于实现，在一定程度上体现了智能技术。关键字：智能手推车AT89C51； 光电传感器L298N设计ofsmartcarforautomatictracking，obstacle avoidancestudent : XXX (faculty adviser:XXX )(collegeofelectricalandinformationengineering，Huainan Normal University )abstract :英特尔智能电话isanimportantpartofmobilerobot， thedesingofeachmodulethroughtheinputsignalreal-timedetectionsensor thedetectionlinetorealizetracbyusinginfred， photoelectricsensortoachieveobstacleavoidance uselargestoragespaceat 89 c 51 asisthemaincontrolchip，motorvehicledriverusingl 298 nchip contocontroltthecarbouttdcommotoromotwithbuilt-in procedures， toachieveautomaticalcaridentificationroute canthehithbistocalscalscanneandtringfectivelycontroled.andaddsoundcontrolmodule theree ntrolcar.thedesignhassimplestructure，easy realization，toacertainextentintelligenttechnology。keywords :智能卡； AT89C51； Photoelectric sensor； L298N1引言1.1课题研究的背景从工业革命开始，人们开始了机器人的研究发展。 近1世纪的机器人在机械领域、电气电子、冶金、交通、航空宇宙、防卫事业等多方面取得了迅速的发展。 智能化机器人的发展，人们的生活方式也不断改善。 在人们不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能够代替人类工作的机器一直是人类的梦想。目前，在不断改进生产技术、不断提高自动化技术的环境下，智能车的发展取得了前所未有的发展，在许多行业得到广泛应用，智能车和相关产品的开发越来越成熟。 并且，在世界经济的多样化环境下，很多国家都在积极地研究和开发智能车。 在二十世纪高科技发展的时代，移动机器人成为机器人技术的重要分支1 . 从1966年开始，斯坦福研究院Nils Nilssen和charles Rosen等人经过6年的研究，终于开发出了自主的移动机器人，完成了机器人系统的自主推理、计划和控制。 从那以后，随着无到无的移动机器人的诞生，智能车的数量的增加，移动机器人越来越受到关注，人的生活水平也提高了。具有感知环境、计划决定、自动驾驶等功能的综合系统构成了今天的智能车。 集中运用计算机、传感、信息、通信、导航、白动控制等技术2，是典型的高新技术集成体。 基于现有车辆系统，智能车增加了一些高新技术设备。 例如1 )完成从外部传感器取得的道路信息的预处理、分析、识别等作业的计算机处理系统2 )获取道路实时状况信息的智能车眼随着微电子技术的发展，单片机不仅集成度越来越高，而且还应将CPU、内存、计时器/计数器、并行和串行接口、A/D转换器、D/A转换器等各种电路同时集成在一个芯片上这使计算机技术与测量控制技术相结合，便于构建智能测量控制系统3。 该技术飞跃发展了机器人技术，目前机器人技术的发展非常迅速，已经出现了用于各种用途的机器人，机器人的设计和制造已经不是什么难事，已经具有普及性。构建智能小车系统，培养实现设计和自动控制系统的能力。 在实践过程中，熟悉以单片机为中心的控制芯片，设计小车检测、驱动和显示等外围电路，用算法实现小车智能控制。 运用学过的相关学科理论知识，结合实际电路设计的具体实现方法，实现理论与实际的统一。 在这个过程中，加深理论知识的理解和认识。 该设计具有实际意义，可应用于考古、机器人、娱乐等多个方面。 尤其是玩具机器人的研究具有良好的前景4。 因此，本设计结合实际，集成了现实意义深远的环境感、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统集中运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能和自动控制等技术，是典型的高科技综合体。1.2课题研究的主要内容其实智能车是机器人，分为传感器的检测、机械的执行、中央处理装置三种构造。 智能车通过感知感应线和障碍物，能够实现自动跟踪、避障等功能，通过完全的控制策略，能够改善小车的行驶状况，使其处于更稳定的状态。为了完成上述功能设计，感测部采用能够感测清晰图像的摄像机，或者采用人们经常使用的红外线传感器来感测道路状况。 智能车的机械部分可以采用四轮车(带舵机)和三轮车(前轮为万向车)，马达只要使用直流马达即可。 对于主芯片的CPU，我们选择简单易用的51单片机和高级复杂的ARM等芯片，与软件编程配合使用，能够很好地实现自动跟踪、避免故障的功能。2确定系统方案和选择关键组件2.1确定系统计划本次设计的智能手推车实现的基本功能如下所示v实时检测路径，按指定路径行驶v实时检测障碍物，避免行驶v通过声音传感器，在小车上实现声音控制因此，图2.3示出以AT89C51作为主芯片并且主要包括阻挡模块、电源模块、声音控制模块、电机驱动模块等的系统框图。 通过跟踪和屏障传感器收集周围的环境信息并反馈给CPU，通过主站的处理控制电机的运行，实现跟踪和屏障，实现智能行驶。 另外，本设计追加了音响控制效果，通过音响传感器向小车发出指令，使其行驶和停止。为了更好地完成这次设计任务，采用三轮车，前轮驱动，前轮左右两侧分别由一个马达驱动，调整前两个车轮的转速，达到控制转向的目的，后轮为万象车，发挥支撑作用，由软件程序控制，硬件框架AT89C51单片机音响控制模块机械设施传感器收集电源模块图2.1整个系统的模块2.2主要部件的选择2.2.1主机根据主题要求，控制器主要控制马达，用相关传感器处理路面轨迹信息，将处理信号传递给控制器，控制器进行相应的处理，实现马达的前进和后退，保证在允许范围内实线寻找故障。场景1:arm用作系统控制器的优点在于系统功能强，芯片上的外围设备集成度高，稳定性好，系统处理速度高，适合作为大规模实时系统控制的核心。 购物车的行驶速度并不太快，系统处理信息的要求也不太高。 采用该方案，必然在控制上面临许多不必要的增加难题。场景2 :使用51单片机作为智能车系统整体的核心。 控制智能手推车，在实现预期性能指标的同时，改善手推车的运行环境，方便快捷。 我们的控制系统主要以如何实现小车的自动控制为中心，在这一点上，单片机非常强的优势控制简单、方便、快速，单片机能够满足我们的设计需求5。 51单片机算术运算功能强，软编程灵活自由度大，功耗低，体积小，技术成熟，而且价格便宜。综上所述，本设计选择了AT89C51单片机作为控制器。2.2.2供电单元建议1 :单电源供电，单电源供电给单片机和直流电机的优点是减轻机体重量，操作简单，其缺点是单片机变动大，影响单片机的性能，稳定性差。场景2 :双电源供电，双独立电源供电给单片机和直流电机。 这种场景的优点是减少了波动并且稳定性很好，可以使推车更好地运行。2.2.3驱动电机选择建议1 :采用直流电机，具有硬件电路设计简单的优点。 外加额定直流电压，转速基本相等，调速性能好，性价比高。 能很好地控制小车的行驶。建议2 :采用步进电机，步进电机能够实现正确的旋转角输出，加上适当的脉冲序列，电机能够以人们规定的速度和方向连续旋转，速度控制容易，但软件程序的编制比直流电机稍微复杂。表2.1电机性能比较比较项目直流电动机步进电机调速性能太好了差得远位置控制精度差得远太好了控制难易度简单很难价格低进去综上所述，本智能车的设计决定采用直流电机作为智能车的动力电机。2.2.4电机驱动器建议1 :电机的on/off控制由继电器控制，该建议的优点是电路简单6，但响应速度慢，易损坏，寿命短，可靠性不高。方案2 :使用电阻网络或数字电位器调节电机的分压，达到分压的目的。 但是数字电阻元件比较昂贵，在电阻网络中实现的调速有限。 更大的问题是，一般的电机电阻小，但电流大，分压不仅降低了效率，而且难以实现。建议3 :功率放大器的输出采用功率晶体管，控制直流电机。 线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用了由达林顿管组成的h型桥电路(图2.2 )。 在单片机控制达林顿管以调节占空比的开关状态下精确调节电机转速是一种普遍使用的PWM技术。 该电路以饱和截止模式工作，因此效率高，h桥电路确保了速度和方向的简单控制。图2.2 H型桥式电路h桥电路调速特性好，且调速范围广，过载能力强，能承受频繁的负载冲击，还能实现频繁的无级高速启动、制动和逆转。 因此，功率晶体管被用作功率放大器的输出控制直流电机。2.2.5传感器本设计的周边传感部分收集包括三个部分：跟踪部分、语音部分、避障部分。 扫描采用红外对管ST188，由高输出红外光电二极管和高灵敏度光电晶体构成，采用非接触检测方式，检测距离调整范围宽。 屏障采用集成模块E18-D50NK，声音