智能小车详细设计方案及说明书

摘要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们的关注，而汽车的智能化已成为科技发展的新方向。本设计就是在这样的背景下提出来的。此次设计的简易智能小车是基于单片机控制及传感器技术的，实现的功能是小汽车可自动寻迹行驶，并且能够利光电传感器检测道路上的障碍，利用电两个电机的差动调节,控制电动小汽车的自动避障、寻光及自动停车，同时能够在行驶过程中显示里程、速度、时间等。通过寻迹传感器进行黑线的检测、霍尔传感器进行里程的记录，并由单片机系统来控制智能车的行驶状态。采用PWM技术实现了电动机的多级调速.关键词：单片机PWM寻迹传感器霍尔传感器AbstractWiththedevelopmentofautomobileindustry，peoplepaymoreattentiontotheresearchaboutcars,andtheintelligentelectricvehiclesaremoreandmoreimdesignisputforwardinthiscontext.Thesimpledesignisbasedontheofsmartcarsingle-chipcontrolandsensortechnology,therealizationofanautomatictraciusingTwoelectricmotorsdifferentialregulation,Controlautomaticelectriccaavoidance,lightsearchandautomaticparkingandcanprocessinamovingdisplayfeaturessuchasmileagerecords.Theuseofrear-wheeldrivefrontwheelsteerioftravelingthroughtracingsensors,suchasHallsensorsdetecttheblacklinesandmileagerecords,bythesingle-chipsystemtodecision-makingSmartcardriving.PWMtechnologytoachieveamulti-stagemotorspeed.Keywords:single-chipcontrolPWMSeeksthemarksensorHallsensor目录I1前言11.1智能小车的意义和作用11.2智能小车的现状12方案设计与论证12.1模块方案比较及论证22.2车体设计22.3电源及稳压模块32.4主控模块42.5探测及寻迹模块52.6电机选择及驱动模块62.7直流调速设计82.8遥控方案设计132.9无线通信模块工作原理163系统的具体设计与实现213.1电源模块213.2控制模块213.3LCD1602A显示原理243.4路面检测模块253.5测速模块263.6复位电路模块273.7整体原理电路274软件设计295仿真34智能小车展望35总结体会36致谢37【参考文献】38附录1原理图错误!未定义书签。附录2仿真图错误!未定义书签。附录3程序清单错误!未定义书签。1前言1.1智能小车的意义和作用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.人们在不断探讨,改造,认识自然的过程中,由此发展起来的智能小车引起了众多学者的广泛关注和极大的兴趣。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，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人，航空航天等领域。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。智能小车要实现自动寻迹功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能.避障控制系统是基于自动导引小车(avg—auto-guidevehicle)系统,基于它的智能小车实现自动识别路线,判断并自动避开障碍,选择正确的行进路线.使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作.该智能小车可以作为机器人的典型代表.它可以分为三大组成部分:传感器检测部分,执行部分,cpu.机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物.可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避.考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当.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pwm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,cpu使用AT89c52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,现在大学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通信及遥控功能。2方案设计与论证根据题目的要求，确定如下方案：首先设计出小车的基本模形以及传动方案，1 未偏偏离图4-4传感器信息处理子程序流程图5仿真根据要求和原理图，做出部分仿真，通信模块不能仿真，遥控模块通过用键盘单个按键来进行模拟，现在要进仿真的有速度的加减调节，开始、停止、后退和避障，都是通过IO口的模拟来完成，用LCD来显示小车的速度，小车的运动时间，小车的运动里程，小车的pwm占空比等功能。仿真图如图5-1所示：图5-1智能小车仿真图智能小车展望在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。意义随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。相关领域国内外技术、产业现状和发展趋势在现代化运输及物流系统中，SZD智能行小车因其独特的性能优点（整个系统由于是空中运行，地面操作控制，充分地利用厂房空间，有效地减少使用面积，实现地面、空中为一体的立体化自动输送系统，同时，它与输送链相比较，该输送系统运行速度更快，负载更大，抗污染更强，安装更为方面，生产成本更低等优点），在现代汽车生产制造行业中被普遍使用，但到目前为止，SZD智能小车输送线的生产都是单工位控制，双工位智能小车控制系统在国内还是属于空白，在国外著名的日本大福公司也只是进行了部分的研制和开发，虽取得了一些进展，但造价相当昂贵，从目前国内汽车行业的现状看，单工位SZD智能小车输送线的生产已经满足不了汽车行业生产制造的要求，汽车生产厂商纷纷要求开发出具有双工位功能的智能小车系统，因此，此项技术的改进势在必行。意义和必要性随着中国加入WTO，汽车工业得到国内重要保护，但各汽车生产厂商彼此之间的竞争日益激烈。各商家千方百计地降低生产成本和能源消耗，提高年生产量。同时，各项技术指标做到独特领先，从而抢占更多的国内汽车市场，在国内汽车工业迅速发展的今天，我们负责汽车行业输送系统的设计、制造、安装的专业队伍，更不要安于现状，墨守成规，认为当前我们生产输送线有了一定的市场，够我们吃了，而是应该结合中国汽车工业发展的现状，从长远的利益出发，着眼于未来，去适应市场新的需要，努力不断地开发和完善高科技的新产品，自始至终地走在同行业的前头，使自已永远立足于不败之地，在汽车行业赢得更多的自己的市场，为创造更多的经济效益。同时也将为中国汽车工业的发展起到一定的推动作用。总之，汽车工业市场空间极为广阔，智能小车的前景一片光明。总结体会经过两个多月的设计，终于完成了小车的方案设计和程序编写，在设计的过程中，我们克服了许多困难,通过参考前人的经验,完成了小车的整体方案设计，期间出现很多错误，都被及的发现并改正，从中体会到前期的准备和查资料是非常的重要，是设计的顺利完的保证。编程是智能小车的工作的核心，是设计的重点，通过对小车设计条件的理解和推敲，编写出来了相应的程序，通过多次调试最终在仿真软件仿真出了，相关的部份功能。通过本次毕业设计，不仅使我学到了更多的知识，也使我学会了如何更好地处理遇到的问题。同时还锻炼了今后工作遇到相类似问题时，发现问题和解决问题的能力。另外，还提高了自身理论知识和实践相联系的能力。致谢感谢西华大学四年来对我的培养，使我具备了完成设计的重要知识理论，感谢机械工程及自动化学院为我们提供的毕业设计的机会和条件。在本次毕业设计中，我得到了费凌指导老师的热心指导。他自始至终关心督促毕业设计进程和进度并帮助解决毕业设计中遇到的许多问题。还不断向我们传授分析问题和解决问题的办法，指出了正确的努力方向，使我在毕设过程中少走很多弯路。在这段时间里，费凌老师严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩，他的指导更使我受益非浅。在这里非常感谢费老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意！与此同时，身边的同学给了我许多的帮助，我向身边关心我的同学表示感谢！最后感谢学院领导和老师对我这几年的培养和帮助！另外感谢周晓波同学，在画小车遇到困难时，给我提出了宝贵意见和帮助。才使得我顺利的完成了毕业设计。衷心的感谢父母多年来对我的培养和教育。【参考文献】[1]何立民.单片机应用系统设计.北京..航天航空大学出版社2002.[2]李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社.2001[3]何希才.新型实用电子电路400例.电子工业出版社.2000.[4]赵负图.传感器集成电路手册.第一版.化学工业出版社.2004.590～591陈伯时.电力拖动自动控制系统.第二版.北京:机械工业出版社.2000年6月.127～130张毅刚.彭喜元.新编MCS-51单片机应用设计.第一版.哈尔滨工业大学出版社.2003.李正军.计算机控制系统.北京：机械工业出版社.2005RamonPallas-Areny.JohnG.Webster（美）.传感器和信号调节.第2版.张伦译.北京：清华大学出版社.2003船仓一朗.土屋尧等（日）