智能小车报告书综述

1、m院IlWi 归書牡气自动化题H ： 组长 址员： 指导港师；崔庆杈 专J答辩中的问题第一个问题：驱动模块， 3.3VMCUARM 的含义？ 答：工作电压为 3.3V 的微型处理器。 第二个问题：电机的参数？ 答：直流电机、转数比是 1比 48，每分钟 100转 第三个问题：单片机有多大储存空间？ 答：8K。第四个问题：影响传感器的因素有哪些？ 答：温度、光线、传感器的质量等。摘要益为目的，采用先进、适用、有效的专业计算方法 ,实现整个电厂范围内信息共 享，厂级生产过程的实时信息监控和调度， 同时又提高了机组运行的可靠性。 它 为电厂管理层的决策提供真实、 可靠的实时运行数据， 为市场运作数据

2、， 为市场 运作下的企业提供科学、准确的经济性指标。DCS 具有以下特点：(1)高可靠性由于 DCS 将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设 计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。 此外，由于系 统中各台计算机所承担的任务比较单一， 可以针对需要实现的功能采用具有特定 结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。(2)开放性 DCS采用开放式，标准化，模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用 局域网方式通信， 实现信息传输， 当需要改变或扩充系统功能时， 可将新增计算 机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的

3、工 作。关键字： MSP430 寻迹 避障 PWMAbstractBy using the calculation method of advanced, applicable, efficient professional, realize the sharing of information of the whole power range, real-time information monitoring and scheduling, productioDCS has the following characteristics：( 1)High reliabilitySystem co

4、ntrol capability DCS will be dispersed in due to go to the computer.Unit system architecture taken the wrong design.So I am a computer system has not cause of the other one power loss. In addition, what are the computer system to go to the function, you can do for a single use thus specific structur

5、e and have speci.(2) patentDCS uses an open, standardized, modular and serialization design,t he computer system using in local area computer communication, to achieve information transmission, when the need to change or expand the system。 fu Key word: MSP430 looking for vestige avoiding stumbling b

6、lock PWM PID第一章 绪论1.1 智能小车的意义和作用当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越宽，应用 自动化设备 , 计算机处理 ,现代化通讯 , 数字化信息 , 现代化显示设备 等高新技术而建立的现代化智能 , 监控等系统已经得到充分的发展与 应用, 智能机器人也就应运而生。同时，在建设以人为本的和谐社会 的过程中，智能服务机器人能够完成考古发掘，海底揭密，宇宙探索 等危险作业，以保证人身安全。 国家中长期科学和技术发展规划纲 要一文指出： 智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服 务的多种高技术集成的智能化装备。 以服务机器人和危险作业机器人 应用需求为重点，研究

7、设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集 成等共性基础技术。 重点研究低成本的自组织网络， 个性化的智能机 器人。 20062020 年，既是国家中长期技术发展计划实现阶段，也 是我们最具有活力和最激情洋溢的时段。所有的机械结构和零部件都安装固定在电路板上。 因此完全不需 要机械加工， 非常适合实验阶段机器人的设计。 本报告简述了智能巡 线避障小车自主走迷宫的设计思路和实现过程。包括小车的机械结 构、电路、软件、控制算法、调试方法等。 。智能小车的执行部分， 是由直流电机来充当的， 主要控制小车的行进方向和速度。 单片机驱 动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择 有 PW

8、M功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟 PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。 CPU使 用 STC89C52单片机，配合软件编程实现。1.2 智能小车的现状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、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能， 这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。 比较出名的飞 思卡尔智能小车更是走在前列。 我此次的设计主要实现循迹避障这两 个功能。根据要求，确定如下方案：智能避障小车采用四轮驱动，各用一 个直流电机驱动。通过调制轮子的转

9、速从而达到控制转向的目的。 在车体前部装有 4路红外线探测器，当小车前面的传感器检测到障碍时，小车车头转 向，这时主控芯片控制其中一个电机停止，车体转向。控制电机驱动 来实现前进，转向，倒退等。并将测量数据传送至单片机进行处理， 然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。 这种 方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精 度高，可满足对系统的各项要求。第二章 案设计与论证2.1 主控系统采 用 单 片 机 作 为 整 个 系 统 的 核 心 ，用 其 控 制 行 进 中 的 小 车，以 实 现其 既定 的 性 能指标 。充分分 析 我们 的 系 统，其 关键在于

10、实现小车的自动控制，而 在这一点 上，单 片机就显现 出来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片 机就可以充分发挥其资源丰富、有 较为强大的控制功能及可 位寻址操作功能、价格低廉等优点。采用 STC89C52 作为系统控制的方案。STC89C52 单片机 算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积 小、 技术 成熟 ，成 本 也 比 ARM低。针对本设计特点多开关量输入的复杂程序控制系 统，需 要 擅长 处理 多开 关 量 的标准 单 片机，而不 能用 精 简 I/O 口和 程序 存储 器的 小 体 积单片 机 ，D/A 、A/D 功能 也 不必 选 用 。 根据这些分析, 我

11、选定了 P89C51RA单片机作为本设计的主控 装置 ，52 单片 机 具有功 能 强 大的 位操 作指 令 ，I/O 口均 可 按 位寻址，程 序空间多达 8K，对 于本设计也绰绰有余，更 可贵 的是 52 单 片 机 价格非 常 低廉 。在综合考虑了传感器、四部电机的驱动等诸多因素后， 我们 决定 采用 一片 单 片 机，充 分 利用 STC89C52 单 片机 的 资 源。2.2 电机驱动模块我们采用的是 L293D 驱动模块，采用 ST 公司原装全新的 L293D 芯片，采用 SMT 工艺稳定性高，采用高质量铝电解电容，使 电路稳定工作。可以直接驱动 4 路 3-16V 直流电机，并提

12、供了 5V 输 出接口（输入最低只要 6V），可以给 5V 单片机电路系统供电（低纹 波系数） ,支持 3.3V MCUARM 控制，可以方便的控制直流电机速度和方向，也可以控制 2 相步进电机， 5 线 4 相步进电机2.3 循迹模块我们使用的是 4 路红外线发射和接收管等分立元器件组成探头， 并使用 LM339 电压比较器（加入迟滞电路） ，防止临界输出抖动做 为核心器件构成中控电路。 此系统具有的多种探测功能能极大的满足 各种自动化。2.4 避障模块82.4 避障模块这里与前面的循迹原理是一样的， 只是在编程程序是不同， 障碍 物出现时是， 红外探测系统会把信号传输到单片机， 经过处理把

13、信号 传送到驱动电路板，然后驱动电路板让电机动作，实现避障功能。2.5 机械系统小车上装有电池、 4 个减速电机、电子器件、电路板等，使得小 车负担较重。为使小车能够顺利启动，且运动平稳。2.6 电源模块1): 驱动模块是用 7.2V 的蓄电池供电，我们把电池安装在底板上，子啊四个电机的中间。2)：主电路板是从驱动电路板引过来的。第三章 硬件设计3.1 总体设计智能小车采用四个电机驱动， 前边左右各用一个电机驱动， 后边 左右各一个电机驱动， 调制其中的一个或者两个轮子的转速起停从而 达到控制转向的目的。 将循迹光电对管分别装在车体前面。 当车身下 左边的传感器检测到黑线时， 主控芯片控制左轮

14、电机停止， 车向左修 正，当车身下右边传感器检测到黑线时， 主控芯片控制右轮电机停止， 车向右修正。避障的原理和循线一样， 在车身右边装一个光电对管， 当其检测 到障碍物时，主控芯片给出信号报警并控制车子倒退 ,转向，从而避 开障碍物。103.2 驱动电路 （参考文献 4 ）电机驱动一般采用 H 桥式驱动电路， L298N 内部集成了 H 桥式驱动电路， 从而可以采用 L298N 电路来驱动电机。通过单片机给予 L298N 电路 PWM 信号 来控制小车的速度，起停。其引脚图如 3.2，驱动原理图如图 3.3。图 3.3 电机驱动电路3.3 信号检测模块小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路

15、面”上行驶，由于黑线和白纸 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。 笔者在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，即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特 点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光， 当红外光遇到白色地面时发生 漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收； 如果遇到黑线则红外光被吸收， 则 小车上的接收管接收不到信号， 再通过 LM324作比较器来采集高低电平， 从而实 现信号的检测。避障亦是此原理。电路图如图 3.4 。市面上有很多红外传感器，在这里我选用 TCRT5000 型光电对管。图 3.4 循迹原理

16、图3.4 主控电路 本模块主要是对采集信号进行分析， 同时给出 PWM 波控制电机速度， 起停 以及再检测到障碍报警等作用。其电路图如图 5。4.1 主程序框图图 3.5 主控电路第四章程序框图启动Y4.2 避障框图后退一 点，报警后退左转前进左转第五章 制作安装与调试5.1 智能小车的组装1）：我们首先安装四个减速电机并把电线接好。2）：我们安装四个轮子。3）：我们安装电池，并把电机的电线理好。4）：安装上板，并把上面的驱动电路版、主电路板、控制电路板 安装好。5）：我们首先把电机接到驱动电路板，并测试。6）：我们安装四个传感器，并把线接到控制电路板。7）：我们把驱动电路版、 主电路板、控制

17、电路板之间的线连接好， 并且把线规划好。5.2 智能小车的调试我们通过小车的循迹情况对小车进行调试。小车运行次数成功循迹次数成功避障次数100211312432544第六章 总结 整个系统的设计以单片机为核心， 利用了多种传感器， 将软件和硬件相结合。 本系统能实现如下功能：（1） 自动沿预设轨道行驶小车在行驶过程中， 能够自动检测预先设好的轨15 道，实现直道和弧形轨道的前进。若有偏离，能够自动纠正，返回到预设轨道上 来。（2）当小车探测到前进前方的障碍物时，可以自动调整，躲避障碍物，从 无障碍区通过。小车通过障碍区后，能够自动循迹。（3）自动检测停车线并自动停车。从运行情况来看循迹的效果比

18、较好， 避障的效果不是很好， 我们是由于电源 的电量不好控制， 从而小车的速度也就不好控制。 我们认识到这一点原因。 在以 后的设计中我们会改进的。 我相信如果实验条件和时间的允许下我肯定能解决这 一问题。通过本次设计我们了很多以前不熟练的东西，认识了很多以前不熟悉得 东西，使我们生上又进了一步。也认识到很多的不足。第七章 心得体会1. 张超 智能小车设计心得与体会本学期的 小制作小设计 ，我们制作了智 能小车，过 程非常 有趣，在动手过程中学习了模拟电子的相关知识，让我们学习 起来非常简单。通过此次设计操作使我们更加认识到了动手能力和理论知 识的重要性，当然，我们也深刻地认识到我们的不足，由

19、于自 身理论知识的欠缺和动手能力的不佳在工作中频频受阻，走了好多弯路，虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是 最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个系统设计与最后调试，相关指标达到预期的要求，很好 地完成了本次设计任务。经过多次的修改和调试测量，本设计基本符合设计要求，由 于受人为因素和软硬件的限制，系统难免不了带来一些误差，但通过调节和精确计算可以减小误差，并且在不断的摸索前进中我们学到了很多东西， 为以后从事单片机软硬件产品的设计 开发、打下了良好的基础，树立独立从事产品研发的信心。2. 赵喜朝 智能小车设计心得与体会通过这次的小制作我看到了自己身上的许多不足之

20、处， 首先对于 动手之前没有合理的进行构思导致做好以后， 发现还有一些东西还没 有做好，还要拆了重新再来，在这个过程当中我学到了很多东西，还 有一些是以前从未接触过的， 这次就当是很好的体验经历， 在这当中 我也认识到了自己的不足之处，希望在以后的生活学习当中有所改 进，在和组员的合作当中让我看到了合作的重要性， 从一堆零件到完 整的小车，在地上行动自如，这是我们这组共同的成就。3. 李正亚 智能小车设计心得与体会时间过的真快， 转眼一个多月的时间过去了， 在这一段时间里我 学到了很多，在做这个智能循迹小车之前，总以为这个很容易，所以 总是马虎，一些问题没在意，做完的时候，才发现有好多的问题，

21、比 如：当我们一口气做完的时候，通电试车，才发现四个电机转向都不 一致，这本来是要在制作过程中就要测试好的。没办法，我们只有拆 了，从头开始。当看着别的组很快的就做完了后，这时心里才觉得真 的准备不够， 这是才认识到了自己的错误， 太小看智能循迹小车的制 作了。所以，在以后做事一定要做好自己能准备到最后程度的那份准 备，特别是一定要认真，不要在还能做一分准备的时候就不去准备了。 在后面一次做的时候，我们这组做的比较慢，但我们却很用心，在遇到的问题在分工去一一的解决，即使慢，效率却提高了，当然学到的 也是很多。 在智能循迹小车的时候，看着其他组的成果，各有各的特色，我 看到了差别，今后任需努力。

22、 我就觉得以后还是要认认真真去对待每 件事，不要让自己有那么哪怕一点点的后悔、遗憾。以上就是我在做这个智能循迹小车的时候的一点点体会了。4. 张文屏 智能小车设计心得与体会 时间如白驹过隙，眨眼间已跨进寒冬的门槛。然而我们的课程 设计也接近了尾声 ，在此过程中虽然有着心酸， 但也让我收获不少！ 在这期间，我们曾遇到了许多问题。刚开始接触对智能小车的 设计，一点也不了解，无从下手，整个小组成员陷入混乱之中。 后来经过老师的指导，以及小组各个成员的积极配合，我们分工 合作，经过无数次的修改调试，我们最终还是实现了预想的结果。此次设计制作，更多的是让我了解到了理论与实际相结合 的重要性。了解并掌握了

23、传感器的基本理论知识，更深入的掌握 单片机的开发应用和编程控制。当然，我们也深刻地认识到我们 的不足，由于自身理论知识的欠缺和动手能力的不佳在工作中随 时受阻，走了好多弯路，虽然在制作过程中不可避免地遇到很多 问题，在大家的努力下共同实现了整个系统的安装与调试，圆满 完成了任务。我们在摸索前进中学到了不少东西，我们获得的不 只是知识和成果， 还有比这更重要的学习方法和解决问题的能力， 这将是我们一生的财富，不断寻找打开各个知识宝库的金钥匙。同时，这个重要的过程中，我也认识到团队力量的巨大，合作是我们能完成任务必不可少的条件。我珍惜此次设计的每一个过程，过程是留给自己的，每一段心酸的过程，都会是一次华丽的蜕变！5. 王菁 智能小车设计心得与体会每次的失败， 都将意味着离成功的脚步越来越来近。 失败是成功 之母，这句话应该是心态积极向上的写照。原来看似简单的组装， 也有很大的学问， 不能拿到一样东西就七 手八脚的安装。 应该先看看说明书， 知道它所装的结果要达到那些要 求。需要实现那些功能，将完成什么样的动作，指令。做完这些前提 工作，再测电机的正负，以免组装完成以后电机转动不一致。导致再 次拆装。小车的行迹是整个过程的中心环节，它的成败意味着所辛苦制作 的成果是否成功。但由于速度快，灵敏度高，多次的测试都是失败， 但并没有气