循迹小车开题报告.docx
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循迹小车开题报告
毕业设计（论文）开题报告
题目完成智能小车沿黑上自动寻路的设计
姓名章曜盛学号1030342105
专业班级应电1001
指导教师X立军
20012年月日
毕业论文开题报告
课题名称
完成智能小车沿黑线上自动寻路的设计
一、选题来源、目的和意义：
〔一〕选题来源：
全国大学生电子设计竞赛
〔二〕选题目的与意义：
电动智能小车的研究、开发和应用涉与、传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
本课题所设计的智能电动小车能沿着黑线自动行驶，既具有操作机（机械本体）、控制器、直流电机驱动器和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化电子生产设备。
随着工业电子自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。
由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
电动智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。
在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的电动小车玩具，而且成本低廉，能够运用于实际生产并且有一定的新颖度，在社会有一定的需求。
在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。
二、课题的主要内容〔项目概要〕：
〔一〕收集资料
〔1〕到图书馆查阅有关的专业著作、学术杂志、简报、图纸、说明书等文献资料。
〔2〕上网查询，收集下载有关的技术资料。
〔二〕制定本课题的初步设计方案：
设计并制作一个电动车电动车从起始端出发，按要求自动在黑线上行驶。
〔1〕来回寻迹然后各自将配重物体设定在可移动X围中的某位置，电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。
全过程要求在2分钟内完成。
〔2〕在可移动X围内任意设定配重物体的位置〔由测试人员指定〕，电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。
全过程要求在2分钟内完成。
〔3〕其他。
根据以上设计思路，初步分析完成本设计需要以下几个模块：
检测识别模块〔包括路面黑线探测模块，红外线模块〕，单片机最小系统控制模块，速度、里程动态显示模块，机电驱动调速模块。
主要系统框图〔图一〕
各方案具体分析如下：
图1.1
〔1〕路面黑线探测模块：
探测路面黑线的大致原理是：
光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱来判断是否到达黑线。
方案一：
可见光发光二极管与光敏二极管组成发射接收电路。
这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采用超高亮发光二极管可以降低一定的干扰，但又将增加额外的功耗。
方案二：
不调制的反射式红外发射-接收器电路。
由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰但如果直接用直流电压对管子供电，限于管子的平均功率要求，工作电流在10mA左右，仍然容易受到干扰。
在具体的电路设计中，如采用电压比较整形方法则可以解决干扰问题。
方案三：
脉冲调制式的反射式红外发射接收器。
考虑到环境光源干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，可以大幅度减小外界干扰；但如果采用占空比小的调制信号，瞬间电流可以很大〔50-100mA〕，可以提高信噪比。
基于以上综合考虑，拟采用方案二。
〔2．〕电机驱动调速模块
方案一：
采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关切换对小车实现速度调整这个方案的优点是电路较为简单，缺点是响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二：
采用电阻网络或电位器调整电动机分压，从而达到目的。
但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电位器〔如9317、8547、X9511〕世面有售不多，常造成本地采购困难等情况。
更主要的问题在于一般电动机的电阻小，但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。
方案三：
采用达林顿管组成H型PWM电路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路工作在饱和截止两种状态下，效率较高，是一种广泛采用的技术。
方案四：
采用小型直流电机驱动芯片L298，在6-64V电压下，可以提供2安培的额定电流。
拥有过热保护和电流反馈检测功能。
通过以上理论分析和性价比与电路稳定性分析，我们选择方案四。
〔3．〕电源模块选择：
方案一：
所有器件采用单一电源〔6节AA电池〕。
这样电路简单；但是由于电动机瞬间启动电流很大，而且PWM驱动电机产生的波动也很大，会造成电压不稳、有毛刺干扰，严重时引起单片机掉电，后果严重。
方案二：
采用双电源供电。
将电动机驱动电源驱动电源与单片机以与周边电源完全隔离。
这样做虽然不如单电源灵活方便，但可以将电动机驱动干扰彻底消除，提高系统的稳定性。
我们认为本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。
〔4.〕测速模块
产用霍尔传感器检测小车行进过程中磁场变化，单片机在单位时间内计算输入脉冲个数在转换成车速。
〔5．〕单片机控制模块
本设计采用了STMicroelectronics公司的UPSD3212，它支持在线调试，这就大大减少了调试不断拔插芯片的烦恼，另外STMicroelectronics公司的UPSD3212是一款集成化很高的芯片，利于小车调试和装载。
在设计过程中，我们巧妙运用此单片机的I/O口和特殊功能的中断口，尽可能少的去占用I/O口线。
可以说，如果时间有充分的话，我们会利用其他I/O来设计更多的功能和一些更精密精巧的设计。
〔四〕软件流程图
题目1：
图3-4题目1软件简化流程图
返回方向流程略
题目2：
软件流程中添加刹车控制程序，其他与题目1类似。
题目3-4：
图3-5题目3-4简化流程图
软件特色：
将整个刹车过程分成几个子过程，防止轮胎打滑。
〔五〕根据本课题的原理图，绘制出线路板图。
1、选定印制线路板的材料，板厚和板面尺寸。
2、确定印制线路板的对外电连接方式。
3、设计印制线路板坐标尺寸图。
4、绘制印制线路板照相原图。
5、绘制印制线路板元件装配图。
6、器件布局。
7、布线。
〔六〕自己动手制作实物〔焊接工艺与整机装配〕。
电子产品的焊接装配是在元器件加工整形，导线加工处理之后进行的，装配也是制作实物的重要环节。
要求焊点牢固、配线合理、电气连接良好、外表美观、保证焊接与装配的工艺质量。
〔七〕调试与质量检测。
〔八〕撰写毕业设计论文。
〔九〕资料整理，作好答辩准备，进行答辩。
三、实施计划〔设计工作的主要阶段、进度和完成时间等〕：
第一阶段：
在月日月日期间完成开题报告编写
第二阶段：
在月日月日期间完成元件的采购和电路设计与电路
版的设计制作等工作
第三阶段：
在月日月日期间完成系统安装和调试过程
第四阶段：
在月日月日期间完成最后论文的撰写与论文答辩
四、参考文献：
[1]吕惠智.红外技术.XX工程大学,1998
[2]何希才.传感器与其应用电路.电子工业,2001
[3]胡汉才.单片机原理与其接口技术.清华大学,1996
[4]杨西明.单片机编程与应用入门.机械工业,2005
[5]X友德.单片机原理与应用技术.机械工业,2004
[6]谭浩强.MCS-51单片机应用教程.清华大学,2000
[7]夏路易石宗义.电路原理与电路板设计教程Protel99SE.希望电子,2004
[8]X志名.电路分析.XX电子科技大学,2000
[9]王丽敏.电路仿真与实验.XX工程大学,2000
[10]万文略.单片机原理与应用.XX大学,2004
五、审核意见：
指导教师〔签名〕：
年月日
六、毕业设计〔论文〕工作指导小组审核意见：
〔签名〕：
年月日
XX职业技术学院应用电子专业毕业设计任务书
学生XX
章曜盛
班级
应用电子技术1001
学号
1030342105
学生联系方式
毕业设计题目
完成智能小车沿黑线上自动寻路的设计
指导教师
1
__X立军职称：
讲师单位：
XX职业技术学院
所在部门：
电子研究室联系：
Email:
2
__职称：
单位：
所在部门：
联系：
Email:
毕业设计的主要内容与要求：
任务1：
由参赛队员将小车放黑线上使其可以沿黑线行驶。
任务2：
在可移动X围内，电动车从起始端A出发，可以实现转弯到达终点B并停止。
内容：
小车能够实地的寻迹的往返；小车的运行速度能够实地的通过液晶显示。
推荐参考文献：
[1]吕惠智.红外技术.XX工程大学,1998
[2]何希才.传感器与其应用电路.电子工业,2001
[3]胡汉才.单片机原理与其接口技术.清华大学,1996
[4]杨西明.单片机编程与应用入门.机械工业,2005
[5]X友德.单片机原理与应用技术.机械工业,2004
指导教师对学生开题意见和进度要求：
指导教师签名：
年月日
注：
学生联系方式在学生离校期间，确保联系通畅。
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