智能小车报告书综述.docx

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智能小车报告书综述

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，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工作。

关键字：

MSP430　　寻迹　避障　　PWM

Abstract

Byusingthecalculationmethodofadvanced,applicable,efficientprofessional,realizethesharingofinformationofthewholepowerrange,real-timeinformationmonitoringandscheduling,productio

DCShasthefollowingcharacteristics：

（1）Highreliability

SystemcontrolcapabilityDCSwillbedispersedinduetogotothecomputer.Unitsystemarchitecturetakenthewrongdesign.SoIamacomputersystemhasnotcauseoftheotheronepowerloss.Inaddition,whatarethecomputersystemtogotothefunction,youcandoforasingleusethusspecificstructureandhavespeci.

（2）patent

DCSusesanopen,standardized,modularandserializationdesign,thecomputersystemusinginlocalareacomputercommunication,toachieveinformationtransmission,whentheneedtochangeorexpandthesystemfu。

Keyword:

MSP430lookingforvestigeavoidingstumblingblockPWMPID

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。

2006━2020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，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。

STC89C52单片机

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3.3VMCUARM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。

驱动电路板

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

四路传感器

2.4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。

图3.1主板设计框图

3.2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3.2L298N引脚图

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。

图3.5主控电路

第四章程序框图

4.1主程序框图

4.2避障框图

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

1

0

0

2

1

1

3

1

2

4

3

2

5

4

4

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，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。

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，但并没有气妥，继续再接再厉，最终谱下了成功的曲子。

滴水可以石穿，铁棒可以磨成绣花针。

只要有坚强的毅力，再难的事也有解决的办法。

只要不气妥，坚强，相信成功不会离你而去。

6.杨泽艳智能小车设计心得与体会

时光如流水转瞬即逝，不知不觉，智能小车的设计就要结束了。

本学期，自动化生厂线生产安装与调试课程的主要任务是让我们制作智能小车，制作过程非常有趣，在动手操作的同时又学习了模拟电子的相关知识，让我们的课程学习也非常方便。

通过此次的设计制作，使我们更加认识到了动手能力和理论知识的重要性，而理论与实践结合更是重中之重。

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。

通过此次的课程设计，我深刻意识到团队合作真的很重要，在以后的学习生活中，我会更加注重理论知识与实践的结合，我相信，只要努力，就会更好！

7.朱清智能小车设计心得与体会

经过了几周的设计与组装工作，我们的智能小车终于做完了，看着自己的作品，心里满是高兴。

俗话说：

”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的做事，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

说实话，小制作设计真的有点累，有时烦，然而，每次当我一打开开关的时候看到自己做的圣诞树开始转动；漫漫回味这几周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消，满是成功感。

虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，另我有了一种”春眠不知晓”的感悟。