电子毕业设计(论文)--智能循迹避障小车

I目录摘要........................................................1ABSTRACT......................................................1第一章绪论...................................................31.1智能小车的作用和意义.......................................31.2智能小车的现状.............................................41.3设计和研究方法.............................................4第二章系统的方案设计与论证....................................42.1主控系统...................................................42.2电机驱动模块...............................................52.3循迹模块...................................................72.4避障模块...................................................82.5机械系统...................................................82.6电源模块...................................................8第三章硬件设计................................................93.1总体设计...................................................93.2电源电路设计..............................................103.3电机驱动电路设计..........................................113.4信号检测模块..............................................123.5主控电路..................................................133.6AT89S52功能特性描述......................................14第四章软件设计...............................................154.1主程序模块................................................154.2循迹模块..................................................154.3避障模块..................................................16第五章制作安装与调试.........................................165.1PCB板的设计制作与安装....................................165.2小车测试与调试............................................18结语.........................................................19参考文献......................................................19致谢.......................................................201智能循迹避障小车——硬件设计QQ354634241******学院***专x级x班指导教师：xxx摘要：根据小车各部分功能,模块化硬件电路,并调试电路。将调试成功的各个模块逐个地“融合”成整体,再进行软件编程调试,直到完成小车,使小车智能地循迹、避障。利用光电开关检测黑线与障碍物，当左边的光电开关检测到黑线时，小车往左边偏转，右边的光电开关检测到黑线时，小车往右边偏转。当右边用于避障的光电开关检测到障碍物时，小车往左偏转。以AT89S52单片机为控制芯片控制电动小车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机控制。随着我国高科技水平的不断提高和工业自动化进程的不断推进，智能小车被广泛应用于各种玩具和其他产品的设计中，极大地丰富了人们的生活。该部分主要讲述小车的硬件设计。关键词：AT89S52单片机；L298N；光电开关；小车Intelligenttrackingandobstacle-avoidcarxxxSchoolofPhysicsandElectronicInformation,ClassxxGradexxxxInstructor:xxxAbstract:AccordingtothepartsoftheSmartCar’sfunctionals,modularinghardwarecircuit,anddebuggingcircuit.Andintegratingthedebugsuccessfulmodulesonebyonetoconvergenceintoonewhole,thendebuggingsoftwareprogramming,untilcompletingthecarandmakingthecarcanfollowthetraceandobstacleavoidanceintelligently.Usingphotoelectrictesttheblackthreadandtheobstacle,whentheleftphotoelectricdiscovertheblackline,thesmallcarwillturntotheleft,therightsideofthephotoelectricdiscovertheblackline,thecarwillturntotheright.Whentheleftphotoelectricwhichisusedfordiscoveringtheroadblockfoundtheobstacles,thesmartcarwillturntotheright.AT89S52SCMisthecontrolchipanduseittocontrol2electricCar’sspeedingandorientation,soastorealizethefunctionsoffollowingthetrackandavoidingtheobstaclebyitself.Amongthemthesmallcar’sdriveniscompletedbytheL298N,thespeedofthesmartcariscontrolledbymicrocomputer.FollowingthecontinuousadvanceoftheHigh-techlevelandthedevelopmentoftheindustrialautomation’sprocess.Smartcariswidelyusedtoallkindsoftoysandanotherproduction’sdevise.Itisgreatlyenrichedthelifeofthepeople.Thepartofthisisprincipalaboutthehardwaredesignofthesmartcar.Keywords:AT89S52SCM;L298N;optoelectronicswitch;SmartCar第一章绪论31.1智能小车的作用和意义随着一种汽车避障技术的广泛应用，开发一种无需驾驶员的智能型汽车的任务，提到了议事日程上来。利用避障技术，汽车在行驶中能够自动转向刹车和换档，因此车上无需驾驶员，乘车人可以随心所欲地谈话、读书、工作、娱乐，车内成为一个充满乐趣的生活空间。本文首先叙述小车避障的原理，然后通过真车的有关数据分析整车模型，得出安全避障距离与行驶速度的关系，再简要说明作者设计的智能避障小车的实现方案;最后展望智能汽车在今后汽车行业的发展前景。随着生产自动化的发展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，但其价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引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。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的光电开关来充当。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，本文选择第一种方案。CPU使用AT89S52单片机，配合软件编程实现。1.2智能小车的现状4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。1.3设计和研究方法资料收集及整理阶段、硬件制作阶段和调试阶段。公欲善其事，必先利其器，在做每件事之前都要先经过思考，我们在制作之前会先从网上、书上及请教老师来收集资料，把资料经整理理解透了之后，做出设计。接着就是制作硬件，工具和电子元件都需要购买，途径可以是网购或是商店，由于设计不是完美的，我们不能做到一次就把需要的元件都列出来，一次性购买，所以我们分了好几次去商店买元件；因为方案没有最终确定，若是直接焊接电路板，设计如果不成功，整个电路板就没用了，这样就增加了制作的成本，所以我们需要用面包板制作硬件，在调试阶段完成最终确立设计之后，我们才做出电路板。调试阶段就是要测试设计是否成功、合理，当然经常会失败，但我们要在每次的失败中吸取经验、改正错误，取得最后的成功。整个过程是漫长的，但我们在无数的挫败之后终于成功制作出了智能小车。第二章系统的方案设计与论证根据要求，确定如下方案：自己组装一个小车框架，在小车的左右两边分别加装一个光电开关，实现小车的循迹功能，在小车的右边水平固定一个光电开关，实现小车的避障功能