多功能智能小车 设计说明

郑州电力职业技术学院

毕业设计

题目:__视力保护器

系别信息工程系

专业应用电子技术

班级11应用电子班

学号11403010106

姓名贾林飞_

目录

一、绪论 (1)

二、设计要求 (2)

(一)总体设计 (3)

(二)方案论证 (3)

1.单片机选择论证 (3)

2.传感器设计方案 (3)

三、多功能智能小车使用说明 (4)

(一)、功能介绍 (4)

(二)、使用说明 (5)

四、智能小车硬件设计 (5)

(一)智能小车硬件分配 (5)

(二)机械部分材料清单 (6)

(三)电路设计 (8)

五、智能小车软件设计 (14)

(一)总体流程图 (14)

六、开发流程 (17)

(一)编译环境 (17)

(二)Keil C51 集成工具和用途 (17)

七、结论 (19)

致谢 (20)

附录 (21)

附录A (21)

一、绪论

(一)国内外研究现状

国内外随着计算机技术,控制技术,信息技术的快速发展,工业的生产和管理进入了自动化,信息化和智能化的时代,智能化已经成为时代发展的需要。第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-51系列的新一代产品,如8xC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8xC451﹑8xC452,还包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑

ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色﹑与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展,以实现Microcomputer完善的控制功能为己任,将一些外部接口功能单元如A/D﹑PWM﹑PCA(可编程计数器阵列)﹑WDT(监视定时器)﹑高速I/O口﹑计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中,在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线,为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8xC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线----CAN(Controller Area Network BUS).新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构,为系统的扩展与配置打下了良好的基础。该项目可以应用于机车头自动寻迹,工厂自动化,仓库管理,可提高劳动生产效率,改善劳动环境。在柔性自动化生产线,智能仓库管理及物流配送等领域,当生产环境恶劣时,工人不能完成的任务如物料运输和装卸等,可采用智能寻迹小车完成相应的任务。基于生产现场和日常生活的实际需要,研究和开发智能寻迹小车系统具有十分重要的意义。

二、设计要求

在本次设计中,要求所设计的小车具有自动寻迹的功能,能在指定跑道上匀速,平稳地运行。跑道为黑色。其背景色为白色,跑道可以为环形,圆形,梯形。很明显,我们要设计的小车是要能沿黑线跑道正常行驶,并在此基础上,尽量提高小车行驶速度。

(一)总体设计

系统框架图如图1.1

图2-1系统框架图说明

智能寻迹小车能寻迹主要是由前方的两对红外发射与接收探头来完成的。根据光有反射的特性。所以说当红外发射出来的光线遇到物体时,就会形成反射的光线,而这个经反射的红外光线刚好被红外接收探头接收到。当红外接收探头接收到信号后,再将信号送到单片机由单片机内部程序来控制电机,由电机完成小车的前进,转向。

(二)方案论证

1.单片机选择论证

在单片机选择提供两种选择一种是8031另一种是AT89S51,选用8031单片机系统,8031单片机内不带程序存储器ROM,使用时用户需外接程序存储器8255和一片2764,来进行扩展。电路复杂。选用AT89S51单片机系统,AT89S51里有4K程序存储器是FLASH 工艺的,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。不用扩展外部存储器。显而易见,这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间也大大缩短。由此可见选用AT89S51单片机。

2.传感器设计方案

在传感器方案的选择中,有以下两种方案供参考:

方案一:使用CCD传感器来采集路面信息。使用CCD传感器,可以获取大量的图像信息,可以全面完整的掌握路径信息,可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说,使用CCD传感器也有其不足之处。首先使用CCD传感器需要有大量图像处理的工作,需要进行大量数据的存储和计算。因为是以实现小车视觉为目的,实现起来工作量较大,电路复杂。

方案二:使用光电传感器来采集路面信息。使用红外传感器最大的优点就是结构简明,实现方便,成本低廉,免去了复杂的图像处理工作,反应灵敏,响应时间低,便于近距离路面情况的检测。但红外传感器的缺点是,它所获取的信息是不完全的,只能对路面情况作简单的黑白判别,检测距离有限,而且容易受到诸多扰动的影响,抗干扰能力较差,背景光源,器件之间的差异,传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。

在本次设计中,赛道为黑色与白色两种颜色,小车只要能区分黑色就可以采集到准确的路面信息。经过综合考虑,在本设计中采用红外光电传感器作为信息采集元件。

3、控制算法设计方案

在小车的运行中,主要有方向和速度的控制,即舵机和电机的控制,这两个控制是系统软件的核心操作,对小车的性能有着决定性的作用。

对舵机的控制,要达到的目的就是:在任何情况下,总能给舵机一个合适的偏移量,保证小车能始终连贯地沿黑线以最少距离行驶。在舵机的控制方案中,有以下两种方案可供选择:

方案一:比例控制

这种控制方法就是在检测到车体偏离的信息时给小车一个预置的反向偏移量,让其回到跑道。比例算法简单有效,参数容易调整,算法实现简单,不需要复杂的数字计算。在实际应用中,由于传感器的个数与布局方式的限制,其控制量的输出是一个离散值,不能对舵机进行精确地控制,容易引起舵机左右摇摆,造成小车行驶过程中的振荡,而且其收敛速度也有限。

方案二:PID控制

PID控制在比例控制的基础上加入了积分和微分控制,可以抑制振荡,加快收敛速度,调节适当的参数可以有效地解决方案一的不足。不过P,I,D三个参数的设定较难,需要不断的进行调试,凭经验来设定,因此其适应性较差。

方案三:最少拍控制

最少拍设计,是指系统在典型输入信号(如阶跃信号,速度信号,加速度信号等)作用下,经过最少拍(有限拍),使系统输出的稳态误差为零。所以,最少拍控制系统,也称最少拍无差系统,最少拍随动系统,实质上是时间最优控制系统,系统的性能指标就是系统的调节时间最短或尽可能短。可以看出系统对闭环脉冲传递函数的要求是快速性和准确性。也就是说让小车在行驶出跑道后,能在最短的时间内回到跑道上。最少拍控制系统的设计与被控对象的零极位置有很密切的关系。

在本次设计中小车只要求按照跑道行驶,跑道简单。能有快速性,准确性的反应就可以,经过综合考虑后,采用最少拍控制。

三、多功能智能小车使用说明

(一)、功能介绍

多功能智能小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中

的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口,通过对这些端口加以信号输入电路,控制电路,执行电路共同完成智能小车。P0.0,P0.1,P0.2,P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进,后退,左转,右转,遇障碍物绕行,避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物,由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管,红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中,主芯片通过内部的代码进行智能小车的绕障碍物操作,同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LED指示灯显示出来。智能小车行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时,P3.5或P3.6将收到一个电平信号,此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中,主芯片通过内部代码完成小车的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转,右转,后退的过程,可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口,在运行为前进状态时,可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在小车遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断,以方便完成小车夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。

你可以按下S1键来进行小车的停止。再按下S2键来进行小车的运行。这个按键的信息分别被P3.2,P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器,这就为小车进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片,主芯片对其进行解密后以不同的方式对小车进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。P3.0、P3.l中COM端口的加入,让你完全可以用电脑对其进行控制。你可以通过对串口发送数据,数据会被显示到LED数码管中,并让小车执行相应的功能。电脑的串口软件要求波特率为9600。8位数据位,这时你就可以快乐的用电脑来对它进行你的完全控制了。

(二)、使用说明

将小车至于地面上,打开电源的开关,小车开始前进运行同时播放音乐,并同时运行指示灯闪亮,这时前方如果有障碍物,小车将会先进行后退一段时间,并有蜂鸣器报警,在向左转一段时间最后开始向前运行、左转、右转、前、后退可以通过前方的指示灯来观察。断开小车音乐,这时你也可以通过声控(如拍手声)来让小车停止和开启。同时你也可以用遥控器来控制小车的运行。按“1”小车向前运行,按“2”小车将向后退,按“3”小车将左转。按其他0——9键小车数码管显示相应的符号。按电源键,小车将会停止运行。

四、智能小车硬件设计

(一)智能小车硬件分配

本设计的小车硬件设计分为两部分,一部分是机械设计,一部分是电路设计。机械设

计主要是对小车的机械部件进行选件与组装。电路设计是对核心单片机、还有复位操作方式、晶振频率、传感器电路设计、电源管理模块、驱动模块进行介绍。组装注意事项请看附录B。

(二)机械部分材料清单

详细图片请看附件

(三)电路设计

在本设计中电路设计非常重要包括复位操作方式、晶振频率、传感器电路设计、电源管理模块、驱动模块的设计。这些电路设计都以简单、使用为原则进行设计。其中复位电路、晶振电路和电源构成了单片机的最小系统。下面是详细介绍。

1、复位操作方式

复位是单片机的初始化操作,其主要功能是PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化外,由于程序运行时出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为使单片机正常工作,也需按复位键以从新启动。除PC之外,复位操作还对其它特殊功能寄存器有影响。复位操作还对单片机的个别引脚信号有影响。它们的复位状态见附录表例如;在复位期间ALE和PSEN信号变为无效状态,即ALE=1,PSEN=1。

2、复位信号及其产生

RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效,其有效时间应持续24个振荡脉冲周期(即两个机器周期)以上。若使用频率为6MHZ的晶振,则复位信号持续时间应超过4微秒才能完成复位操作。

整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送施密特触发器,再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样,然后才得到内部复位操作所需要的信号。

3、复位操作方式

复位操作有上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位和自动复位四种方式。

图4-1 AT89S51复位电路

本次设计采用的是上电复位,上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的,只要电源VCC的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位,即接通电源就完成了系统的复位初始化。

4、晶振频率

晶振电路是单片机不可缺少的,这种电路是单片机内部振荡电路,由只需要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚边接一个晶体振荡器或一个陶瓷振荡器,并通过两个电容后接地即可,XTAL1 和XTAL2分别为单片机片内反相器的输入和输出端口,因为单片机内部工作需要时钟,产生机器周期,振荡电容一般选取10-30PF,振荡电路的频率要满足单片机的工作频率要求,单片机才能正常工作。如图3-5所示。

图4-2晶振的应用原理图

5、传感器电路设计

寻迹传感器模块的设计是整个智能小车设计中最重要的一部分,其作用相当于人的眼睛和耳朵,采集外部路面的信息并将其送入单片机进行数据处理,其能否正常工作直接影响着小车队路面的判断以及小车下一步的行动,因而其布局的合理性与有效对小车稳定而又快速的行驶起着关键的作用。我们认为在传感器的布局中,要解决两个问题:信息检测的精确度和信息检测的前沿性。

(1)本设计中选用的传感器如图3-6所示,白色为:红外发射探头(连续的发射红外光线)。黑色为:红外接收探头(接收反射回来的红外光线)

图4-3 红外发射管与红外接收探头

本设计中安装了三组(也可两组)红外探头,排成三角形。

(2)传感器电路图如图所示4-4详细全图见附录

图4-4红外发射与接收探头相关的匹配电阻

220电阻:红外发射器的降压与限流电阻(完成对红外发射器的保护)。因为单片机的电源是5V,流过放光二极管的电流小于20MA,放光二极管的管压降为1.7V~2V。所以根据单片机电源减去二极管管压降除以流过二极管电流,就可以得到所需要的电阻。

15K电阻:红外接收探器的光信号变电信号电阻(完成将反射回来的光信号)。15K的电阻选择是随意选择的,也可以选择10K,20K。因为红外接收探头在工作时,就相当于一个开关,所以电阻是随意的。

红外发射与红外接收器

V1红外发射器:主要完成红外线的发射。

V2红外接收器:主要完成将反射回来的红外光线接收到后再由电阻转换为电信号。

6、寻迹小车的寻迹原理

寻迹小车之所以能够寻迹,主要是由前方的两对红外发射与接收探头来完成的。我们知道光有反射的特性。所以说当前方的红外发射出来的光线遇到物体时,就会形成反射的光线,而这个经反射的红外光线刚好被红外接收探头接收到。当红外接收探头接收到信号后,再将信号送到单片机由单片机内部的程序来控制小车的运行情况。那么如何知道是黑线还是白线呢?原来红外光线有一个反射特性。但对于不用的物体反射特性是不一样的,特别是对白色反光的物体,红外光线的反射量将会多一点。而对黑色不反光的物体,红外反射量将会大量的减少。那么我们就可以利用这个特性来完成黑与白的判断。通过电路的合理安装,可以将这种接收到的红外光线变化量转换为电压值传送到单片机中。返回的电压值为低电平,而单片机就可以进行各种智能化控制了。例如,完成黑白线的寻迹功能,还有倒车停车的功能。

图4-5原理图

7、驱动模块

直流电机的控制一般由单片机的PWM信号来完成,因为单片机产生的信号很小,所以采用电机驱动芯片L9110驱动器。电路图示见4-6,器件管脚图见4-7,管脚定义见表4-8。

图4-6 驱动芯片使用电路

图4-7器件管脚图图4-8引脚说明

图4-9 管脚波形图

描述:L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件,将分立电路集成在单片IC之中,使外围器件成本降低,整机可靠性提高。该芯片有两个

TTL/CMOS兼容电平的输入,具有良好的抗干扰性;两个输出端能直接驱动电机的正反向运动,它具有较大的电流驱动能力,每通道能通过750~800mA的持续电流,峰值电流能力可达1.5~2.0A;同时它具有较低的输出饱和压降;内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流,使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。

8、电源管理模块

方案1:采用交流电经直流稳压处理后供电

采用交流电提供直流稳压电源,电流驱动能力及电压稳定性最好,且负载对电源影响也最小。但由于需要电线对小车供电,极大影响了避障小车行动的灵活性及地形的适应能力。而且避障小车极易把拖在地上的电线识别为障碍物,人为增加了不必要的障碍。故放弃了这一方案。

方案2:采用干电池组进行供电

采用四节干电池降压至5V后给单片机及其他逻辑单元供电,。这样电机启动及制动时的短暂电压干扰不会影响到逻辑单元和单片机的工作。所以采取此方案。

图4-10实物图

五、智能小车软件设计(一)总体流程图

图5-1整体流程图

流程图说明:首先开始启动,进入系统初始化定义引脚,执行主程序小车前进。根据小车的指示灯来判断小车的运行情况。如果小车偏离跑道,会给单片机一个低电平信号进入电机模式选择,例如:小车往左跑道偏出,传感器开始扫描,当红外接受探头接受到红外光线,给单片机底电平信号,这时经过单片机内部程序的处理设置合理的延时时间函数,同时电机左转。直到小车跑回跑道,正常前进。反复的重复这样的动作就可以实现寻迹的功能。

(二)最少拍控制算法

最少拍设计,是指系统在典型输入信号(如阶跃信号,速度信号,加速度信号等)作用下,经过最少拍(有限拍),使系统输出的稳态误差为零。所以,最少拍控制系统,也称最少拍无差系统,最少拍随动系统,实质上是时间最优控制系统,系统的性能指标就是系统的调节时间最短或尽可能短。可以看出系统对闭环脉冲传递函数的要求是快速性和准确性。也就是说让小车在行驶出跑道后,能在最短的时间内回到跑道上。最少拍控制系统的设计与被控对象的零极位置有很密切的关系。下面先从简单情形开始介绍最少拍控制器的设计。

对最小拍控制系统设计的要求是:

1、调节时间最短,即系统跟踪输入信号所需的采样周期数最少;

2、在采样点处无静差,即对特定的参考输入信号,在达到稳态后,系统在采样点能精确实现对输入信号的跟踪;

3、设计出来的数字控制器必须是物理上可以实现的;

4、闭环系统必须是稳定的。 最小拍闭环脉冲传递函数的确定

首先根据对控制系统性能指标的要求和其他约束条件,构造系统的闭环脉冲传递函数。最小拍控制系统的设计要求是对特定的参考输入信号,在系统达到稳态后,系统在采样点处静差为零。根据此约束条件可以构造出系统的误差脉冲传递函数。典型计算机控制系统 结构图如图4-1所示。

其中,GP(S)为被控对象H0(S )为零阶保持器,D(Z)即为待设计的最少拍控制器。

图5-2最少拍随动系统框图

由离散控制理论,最少拍控制系统的误差脉冲传递函数 Φe (z )=

)

()

(Z Z R E =1-Φ(z ) (4-1) =

)

()(11

Z G Z D

系统偏差为:E(Z)= Φe (z )R(Z)

一般控制系统有三种典型输入形式:

(1)单位阶跃输入:r(t)=1R(Z)=1

-Z

11

- (2)单位速度输入:r(t)=tR(Z)= 2

1-1

)Z (1TZ --

(3)单位加速度输入:r(t)= 21

t2R(Z)= 2

-1

11)

-Z 1(2)

Z 1(2-+-Z T 在本设计中采用单位阶跃输入,被控对象为直流电机,零阶保持器传递函数已知。只要查出直流电机传递函数就可以求得最少拍控制器D(Z)。根据图5-2求得方法如下。 最小拍控制器D(Z)的确定由离散控制系统理论,可以求出图5-2所示的计算机控制系统的

闭环脉冲传递函数为:Φ(Z)= )

()(1)

()(Z G Z D Z G Z D +

由此可以得到数字控制器为 D(Z)= )]

(1)[((z)

z Z G φφ- 或D(Z)=

φe(z)G (Z)

φ(z)

1-

六、开发流程

开发流程是在硬件设计与软件设计的基础上展开的,主要是把硬件与软件结合起来。经过编译、环境下载调试、单片机资源划分。

(一)编译环境

Keil C51 介绍

KeilC51 mVision2集成开发环境是KeiSoftwre,lnc/KeilElektronikGmbH开发的基于80C51内核的微处理器软件开发平台,内以多种符合当前工业标准的开发工具,可以完成从工和建立、管理,编译,连接,目标代码的生成,软件访真,硬件访真等完整的开发流和。尤其C编译工具在产生代码的准确性和效率性达到了较高的水平,而可以附加灵活的控制选项。KeilC51集成开发环境的主要环境的主要功能是以下几点:

1、mVision2 for WindowsTM:是一个集成开发环境,它将项目管理,源代码编辑和程序调试等组合在一个功能强大的Z1环境中。

2、C51国际标准优化C交叉编译器:从C源代码产生可重定位的口标模块。

3、A51宏汇编器:从80C51汇编冤代码产生可重定位的口标模块。

4、BL51连接/定位器:组合由C51和A51产生的可重定位的目标模块,生成绝对目标模块。

5、LIB51库管理器:从口际模块生成连接器可以使用的库文件。

6、OH51目标文件至HEX格式的转换器:从绝对目标模块生成IntelHEX文件。

7、RTX-51实时操作系统:简化了复杂的实时应用软件项口的设计。

这个工具套件足为专业软件开发人员设计的,但任何层次的编程人员都可以使用,并获得80C51微控制器的部分应用。

(二)Keil C51 集成工具和用途

mVision2支持所有的Keil80C51的工具软件,包括C51编译器、宏汇编器、连接器/定位器和目标文件至Hex格式转换器,mVision2可以自动完成便宜、汇编、连接程序的操作。

1、C51便宜器和ASI汇编器

由mVision21DE创建的潭文件,可以被C51便宜器或A51汇编器处理,生成可重定位的object文件。KeilC51以直接支持80C51结构的特性。KeilA51宏汇编器支持80C51及其派声系列的怕有指令集。

2、LIB51库管理器

BL51库管理器可以从由汇编器和便宜器创建的目标文件建立目标库。这些库是按规定格式排列的目标模块,可在以后被连接器所使用。当连接器处理一个库时,仅仅使用了库中程序使用的目标模块而不是全部加以引用。

3、BLSI连接器/定位器

BL51连接器使用从库中提取出来的目标模块和便宜器,汇编器生成的目标模块,创建一个绝对地址目标模块。绝对地址目标文件或模块包括不可重定位的代码和数据,所有的代码和数据都被个在具体的存储器单元中。

4、mVision2软件调试器

mVision2软件调试器能十分理想地进行快速,可靠的程序调节,调试器包括一个同速模拟器,您可以使用它模拟整个80C50系统,包括片上外围器件和外部器件,当您从器件数据库选择时,这个器件的属性会被自动配置。

5、mVision2硬件调试器

mVision2调试器响您提供厂几种在实际目标硬件上测试程序的方法。按MON51目标监控器到您的目标系统,并通过monitor-51接口下在你的程序,使用高级GDI接口,将mVision2调试同类似于DP-51S单片机仿真实验仪或者TKS系列仿真器的硬件系统相连接,通过mVision2的人机交互环境指挥连接的硬件完成仿真操作。

6、RTX51实时操作系统

RTX51实时操作系统是针对80C51微控制器系列的一个多任务内核。RTX51实时内核简化厂需要对实时事件进行反应的复杂应用的系统设计、编程和调试。这个内核完全集成在C51编译器中,使用非常简单,任务描述表和操作系统的统一性由BL51连接器/定位器自动进行控制。

此外Vision2还只有极强的软件环境,友好的操作界面和简单快捷的操作方法,主要表现在以下几点:(1)丰富的菜单栏;(2)可以快色选择命令按钮的工具栏;(3)一些源代码文件窗口;(4)对话框窗口;(5)直观明了的信息显示窗口。

七、结论

通过一个多月的毕业设计,从理论和实践都证实了光电智能寻迹小车的研制与设计设计的可行性。设计中首先根据单片机原理设计出单片机系统,此系统的建立给后继的智能小车的设计奠定了很大的基础。由于单片机技术已经相当成熟,因此单片机系统的建立是可行的。

寻迹检测单元的核心部件选择了红外探头传感器。红外探头传感器具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点;另外再加上AT89S51单片机与电机驱动芯片的结合,实现了智能小车的寻迹功能。

综上所述,我们可以看出电子设计自动化逐渐成为重要的设计手段,单片机己经成为当今电子设计应用市场上首选的可编程逻辑器件之一。单片机应用在控制领域中,既降低了系统成本也提高了系统的可靠性和稳定性。

最终在指导教师的指导下对整个寻迹检测进行选件、制造单片机系统并测试、软件设计后实现单片机控制下的寻迹检测系统,使整个系统可以在实际中应用。

希望通过我们不断地努力,使单片机这一重要设计手段能够更好的为我们的工业生产、科学研究效力。最后,在此诚恳地希望老师和同学提出宝贵的批评和意。

多功能智能小车的设计

多功能智能小车的设计 作者:冯惠秋吕宁黄帅峰 来源:《职业·下旬》2011年第01期 智能车辆是集中运用计算机技术、单片机技术、传感器技术、自动控制技术、机电一体化技术、通讯导航技术、人工智能及机器人学等高新技术的综合体。笔者设计制作的多功能智能小车,就是这种综合体的一种尝试。小车各部分采用模块化设计,以两电动机为主驱动,通过传感器采集各类信息,送入单片机,处理数据后完成相应动作,实现小车的多功能自动控制。 一、硬件设计 系统的硬件由单片机主控单元、寻迹模块、避障模块、铁片检测模块、寻光模块、调速模块、距离检测模块、显示模块、摄像模块和电脑终端遥控模块、电源模块等组成。 1.单片机主控单元 采用STC89C52单片机,主要任务是扫描无线/按键输入信号,启动/停止智能小车,在智能小车行走过程中不断读取各路传感器采集到的数据,将得到的数据进行处理后,根据不同的情况产生占空比不同的PWM脉冲来控制电机的转速,同时将相关数据送液晶显示器显示。其中,P2口用于液晶显示,P1.0一P1.3控制左右两个电机,P1.4、P1.5、P1.6为三个按键接口,P0口接8路传感器,P3.2接黑白光栅码盘的输出信号,P3.3接检测铁片信号,P3.7接声光报警,P3.5、P3.6 、P3.7接LCD1602的RS、R/W和EN控制端。 小车车体采用了两个传统型车轮作为主动轮,为保持车体平衡,在小车的前方安装了一个万向轮,可以实现零半径旋转。 2.寻迹模块 采用5对红外线传感器RPR220,放置在小车车头的偏左、左、中、右、偏右五个方向,分别检测左侧车轮和右侧车轮的偏转情况,使小车能够寻找具有一定黑白对比度的黑线,进行沿直线行驶和沿弧线行驶。 3.避障模块 采用红外线避障方法。由于红外线受外界可见光的影响较大,所以,采用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制,这样可以减少外界的干扰。 4.铁片检测模块 这一模块使用的是一体化电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX。

智能循迹小车___设计报告

智能循迹小车___设计报告

智能循迹小车设计 专业:自动化 班级:自动化132 姓名:罗植升莫柏源梁 桂宾 指导老师: 2014年4月——2010年6月

本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现,小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理 器; 采用红外传感获取赛道的信息,来对小车的方向和速度进行控制。此外,对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试,并最终完成软件和硬件的融合,实现小车的预期功能。

当今世界,传感器技术和自动控制技术正在飞速发展,机械、电气和电子信息已经不再明显分家,自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要,“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平,特别是日本,比如日本本田制作的机器人,其仿人双足行走已经做得十分逼真,而且具有一定的学习能力,还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车,其与电子信息产业的融合速度也显著提高,呈现出两个明显的特点:一是电子装置占汽车整车(特别是轿车)的价值量比例逐步提高,汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展,汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点;二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑,机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内,都开始重视起来,主要表现在大学生的各种大型的创新比赛,比如:亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛(ABU ROBCON)、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是,国内不论是在机械还是电气领域,与国外的差距还是很明显的,所以作为机电一体化学生,必须加倍努力,为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求,提出简易智能小车的构想,目的在于:通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车,获得项目整体设计的能力,并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上,采用AT89C52单片机作为控制核心,实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。

智能婴儿车设计报告样本

智能婴儿车设计报 告

智能制造论文 专业:机械设计制造及其自动化 学号: 学生姓名: 指导老师: 多功能智能婴儿车

一、简介: 本设计是涉及触摸感应和电磁感应的触摸感应式婴儿车智能刹车装置,哭声检测智能摇摆及报警装置,大小便检测报警装置,婴儿车智能追踪定位装置,手动可调摇篮摇摆频率装置。这些智能设计旨在防止婴儿车在有坡度的地方无人推行时发生溜动而造成的安全事故,而且跟踪定位婴儿车的位置,使婴儿车时时刻刻都在身边,哭声检测智能摇摆及报警装置和手动可调摇篮摇摆频率装置是用于减轻婴儿照看者的负担,不用时时刻刻守在婴儿旁边,大小便检测报警装置是为了提醒照看者婴儿是否大小便,方便照看者给婴儿换尿布。 本创造结构简单,安装方便,能实现婴儿车在有人控制时正常行驶,无人控制时停止锁住无法滑动,避免发生事故,而且提醒照看人婴儿车内婴儿的各种信息。 二、技术背景: 照顾孩子的父母或是保姆不可能时时刻刻待在孩子身边,特别是在晚上,而且人们不可能因为孩子其它事什么都不做。基于以上几点我们设计出了智能婴儿车,它能帮助父母花更少的时间更好得照顾好婴儿,使婴儿更加健康茁壮的成长,而且能在照顾好孩子的同时做些家务及一些其它事情。智能婴儿摇篮能够提供给宝宝舒适摇晃,又能够经过自动移动和自动避障及自动追踪,使得妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。从而大大的减轻了

婴幼儿父母的劳动负担。 婴儿车是一种为婴儿户外活动提供便利而设让的工具车,有各种车型,一般0到4岁的孩子用的是婴儿车,是宝宝最喜爱的散步交通工具,更是妈妈带宝宝上街购物出游时的必须品,而当今的婴儿车的刹车装置方面还存在一定的缺陷,使得婴儿车存在一定的安全隐患。 由于婴儿车停放位置不当或婴儿的活动等其它原因,婴儿车可能会发生溜动,从而引发意外事故,而婴儿坐在婴儿车内不具有制止婴儿车运动的能力以致发生碰撞而导致惨剧发生。现已发生多起因为家长的疏忽导致的婴儿车滑动引起的安全事故。因此安全性是购买婴儿车的最重要的指标,如果婴儿车不具备很强的安全性,就极其容易伤害到脆弱的婴儿。因此出于安全因素的考虑,婴儿车应具有自动制动的能力,特别是在无人看管时。 现有的婴儿车安全装置旨在人工制动,需要在停放时人工打开刹车,可是很多家长往往意识不到安全隐患的存在从而忽略这个步骤,导致安全事故的发生,因此现在的婴儿车安全装置并不能解决无人看管时引发的安全隐患。 该创造正是要实现婴儿车智能化,具有很强的可控性,很大程度上减少了安全隐,很大地提高婴儿车的安全性,这个设计的应用范围较广,同样也能够用于残疾人的推车等。该设计轻巧方便,功耗低,成本较低,具有很高的实用性。 三、关键词:

智能小车课程设计

智能循迹小车 【摘要】 本课题是基于低功耗单片机的智能小车的设计与实现,小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以单片机为系统控制处器;采用红外传感获取赛道的信息,来对小车的方向和速度进行控制。此外,对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试,并最终完成软件和硬件的融合,实现小车的预期功能。 一、实验目的 这次设计智能小车的目的是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去,怎样能够活学活用,深入的了解电子元器件的使用方法,了解各种元器件的基本用途和方法,能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障,学会独立设计电路,积累更多的设计经验,加强焊接能力和技巧,完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 根据老师给的控制要求,和自己的发挥扩充能力,独立的,大胆的去实践,开拓创新,能够将自己的想法体现到实际电路当中去。 二、设计方案 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测,单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态,通过电机驱动芯片发出控制命令,控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 三、各芯片说明 W981216BH-6 一种髙速度同步动态随机存取存储器(SDRAM),具有1M 字(words) *4 层(banks)*16 位(bits)的存储结构组织.传输数据带宽最高达166M 字/秒(-6)。

对SDRAM是否访问是突发导向。在一个页面连续的内存位置可在一个1, 2, 4, 8或整页突发访问时长和行选择组由活动命令。列地址自动生成的SDRAM 的内部计数器在突发运作。随机栏也可以通过阅读在每个时钟周期提供其地址。该多组特性使交织在内部银行隐藏预充电时间。通过让一个可编程的模式寄存器,该系统可以改变突发长度,延时周期,交错或连续突发最大限度地发挥其性能。 W981216BH是在理想的主内存高性能应用。 特征: 1、.3V±0.3V电源 2、截至143 MHz时钟频率 3、2,097,152字×4层×16 位组织 4、自动刷新和自刷新 5、CAS 延时:2和3 6、突发长度:1, 2, 4, 8,和整页 7、突发读,写单人模式 8、自动预充电和预充电控制 9、4K刷新周期/ 64 ms TE28F160C3BD70(快闪记忆体)

智能小车设计

2016—2017学年第二学期期末考试《单片机原理及应用*》实践考核 项目设计说明书 专业:电子科学与技术 学号: 20160060156

姓名:张一鸣 2017年6 月14日 考核项目及要求 项目一:电机驱动模块的设计与制作 1.考核要点 (1) 掌握驱动电路的工作原理; (2) 掌握电机驱动的制作方法; (3) 掌握焊接技术; 2.作品要求 学生自行运用工具进行作品的设计制作,作品达到电路连接正确、布局合理、美观整洁。 项目二:单片机最小系统板的设计制作 1.考核要点 (1) 掌握单片机在实际操作中的基本知识; (2) 实验板包括单片机最小系统、蓝牙遥控模块、温度检测模块、液晶模块、 报警模块电路等的设计; (3) 使用Proteus仿真软件绘制实验板所包含的所有模块电路; (4) 熟练使用keil编程软件编写各模块电路的演示程序。 2.作品要求 学生自行运用工具进行作品的设计、仿真及演示,达到正确实现、布局合理、美观整洁。 项目三:智能小车底盘设计 1.考核要点 (1) 理解电机的工作原理; (2) 了解部分机械机构的设计方法; (3) 掌握智能小车的整体安装方法。

2.作品要求 学生独立设计安装,车身结构美观,布局合理,功能实现。 目录 1.功能说明 (1) 1-1.蓝牙无线遥控 (1) 1-2.实时温度显示 (1) 2.硬件设计 (2) 2-1.元器件选择 (2) 2-2.硬件设计原理说明 (4) 3.软件设计 (5) 3-1.程序总体设计 (5) 3-2.程序详细设计 (5) 4.测试与总结 (6) 4-1驱动电路板测试 (6) 4-2控制电路板测试 (6) 4-3最终整体效果 (7) 4-4总结 (7)

智能小车单片机课程设计报告

题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限

x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..

智能循迹小车___设计报告

智能循迹小车设计 专业:自动化 班级:自动化132 姓名:罗植升莫柏源梁桂宾 指导老师: 2014年4月——2010年6月 摘要:

本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现,小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理器;采用红外传感获取赛道的信息,来对小车的方向和速度进行控制。此外,对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试,并最终完成软件和硬件的融合,实现小车的预期功能。 引言

当今世界,传感器技术和自动控制技术正在飞速发展,机械、电气和电子信息已经不再明显分家,自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要,“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平,特别是日本,比如日本本田制作的机器人,其仿人双足行走已经做得十分逼真,而且具有一定的学习能力,还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车,其与电子信息产业的融合速度也显著提高,呈现出两个明显的特点:一是电子装置占汽车整车(特别是轿车)的价值量比例逐步提高,汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展,汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点;二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑,机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内,都开始重视起来,主要表现在大学生的各种大型的创新比赛,比如:亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛(ABU ROBCON)、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是,国内不论是在机械还是电气领域,与国外的差距还是很明显的,所以作为机电一体化学生,必须加倍努力,为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求,提出简易智能小车的构想,目的在于:通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车,获得项目整体设计的能力,并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上,采用AT89C52单片机作为控制核心,实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。

智能循光小车毕业设计论文

毕业设计(论文) 智能循光小车设计 教学单位: 专业名称: 学号: 学生姓名: 指导教师: 指导单位: 完成时间:

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日

汽车设计课程设计

XX大学 汽车设计课程设计说明书设计题目:轿车转向系设计 学院:X X 学号:XXXXXXXX 姓名:XXX 指导老师:XXX 日期:201X年XX月XX日

汽车设计课程设计任务书 题目:轿车转向系设计 内容: 1.零件图1张 2.课程设计说明书1份 原始资料: 1.整车性能参数 驱动形式4 2前轮 轴距2471mm 轮距前/后1429/1422mm 整备质量1060kg 空载时前轴分配负荷60% 最高车速180km/h 最大爬坡度35% 制动距离(初速30km/h) 5.6m 最小转向直径11m 最大功率/转速74/5800kW/rpm 最大转矩/转速150/4000N·m/rpm 2.对转向系的基本要求 1)汽车转弯行驶时,全部车轮应绕顺时转向中心旋转; 2)操纵轻便,作用于转向盘上的转向力小于200N; 3)转向系的角传动比在15~20之间,正效率在60%以上,逆效率在50%以上;4)转向灵敏; 5)转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构; 6)转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

目录 序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)

基于单片机的多功能智能小车设计毕业论文

基于单片机的多功能智能小车设计毕业论文 目录 1 设计任务 (3) 1.1 要求 (3) 2 方案比较与选择 (4) 2.1路面检测模块 (4) 2.2 LCD显示模块 (5) 2.3测速模块 (5) 2.4控速模块 (6) 2.5模式选择模块 (7) 3 程序框图 (7) 4 系统的具体设计与实现 (9) 4.1路面检测模块 (9) 4.2 LCD显示模块 (9) 4.3测速模块 (9) 4.4控速模块 (9) 4.5复位电路模块 (9) 4.6模式选择模块 (9) 5 最小系统图 (10) 6 最终PCB板图 (12) 7 系统程序 (13) 8 致谢 (46)

9 参考文献 (47) 10 附录 (48) 1. 设计任务: 设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。 1.1 要求: 1.1.1 基本要求: (1)分区控制: 如(图1)所示: (图1) 车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线)。在第一个路程C~D区(3~6

米)以低速行驶,通过时间不低于10s;第二个路程D~E区(2米)以高速行驶,通过时间不得多于4秒;第三个路程E~F区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s。 (2)小车能自动记录、显示行驶时间、行驶距离以及行驶速度,还能记录每段所走的时间,从而判断是否符合课程设计要求。(记录显示装置要求安装在车上)。 1.1.2 发挥部分: S型控制:如(图2)所示: (图2) 车辆沿着S形铁片行驶,自动转弯,自动寻找正确方向和铁片。当离开S型铁片跑道或者感应不到铁片一段时间的时候,小车自动停止,并记录行驶时间,路程,平均速度并通过LCD显示出来。 2. 方案比较与选择: 根据设计任务要求,并且根据我们自己的需要而附加的功能,该电路的总体框图可分为几个基本的模块,框图如(图3)所示:

智能小车课程设计报告书

※※※※※※※※※ 级学生※※2015※※课程设计材料※※※※※※※※※※※ 课程设计报告书 课题名称智能小车蓝牙操控和循迹的实现 名姓 学号 院学 专业 指导教师 2019年2月15日 设计目的1 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能,能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 2功能要求

智能小车作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等用途;并且能实现显示时间、速度、里程,具有自动寻迹、寻光、避障等功能,可程控行驶速度、准确定位停车,远程传输图像、按键控制加速,减速,刹停,左转和右转、实时显示运行状态等功能。 3 总体设计方案 在现有玩具电动车的基础上,加了四个按键,实现对电动车的运行轨迹的启动,并将按键的状态传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种按键状态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。本设计采用AT89C51单 片机。以AT89C51为控制核心,利用按键的动作,控制电动小汽车的状态。加 装光电、红外线、超声波传感器,实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,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小车的智能控制,如图1所示。简易智能电动车采用AT89C51单 片机进行智能控制。开始由手动启动小车,并复位初始化,当到达规定的起始黑线,由小车底部的红外光电传感器检测到第一条黑线后,通过单片机控制小车[2]。在白纸所做轨迹道路中,小车通过超声波传感器正前开始记数、显示、调速方检测和光电传感器左右侧检测,由单片机控制实现系统的自动避障功能。在电动车进驶过程中,采用双极式H型PWM脉宽调制技术,以控制小车调速;并采用 动态共阴显示行驶时间和里程。小车通过光电传感装置实现驶向光源并通过循迹保持小车在白纸范围内行驶。当小车到达终点第二次检测到黑线时,单片机控制小车停车。 总体设计框架图图1 4 硬件电路选取与设计

简易智能小车设计报告

简易智能小车设计 报告

嵌入式系统课程设计题目:简易智能小车 学院:机电工程学院 专业:自动化 班级: 学生: 学号: 指导教师: 目录

摘要 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 简易智能小车的概述 (2) 1.1 主要研究工作 (3) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 总体方案的设计 (3) 2.2 LPC2103的简介 (3) 2.3 单元电路的设计 (5) 2.3.1控制系统模块 (5) 2.3.2 键盘显示板模块 (6) 2.3.3稳压电源模块 (7) 2.3.4 驱动电路模块 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1 EasyJTAG-H 仿真器的使用 (10) 3.2 软件程序编写 (10) 第4章调试 (18) 4.1 电路焊接与检查 (18) 4.2 键盘显示板的调试 (18)

4.2 执行电路的调试 (18) 第5章结论 (19) 致谢...................................................................................................19参考文献 (20) 附录 (21) 附录1实物图 (21) 附录2 元器件清单表 (22)

摘要:本次课程设计采用ARM7系列LPC2103作为智能小车的检测和控制核心。利用PWM技术动态控制电动机的转速,来实 现直流调速的功能模块。经过键盘显示板上的八个按键,实现 小车不同方向的行驶,实现ARM与键盘显示板的人机对 话。 关键词:LPC2103、键盘显示板、L298整流电路、直流电机、稳压电源。 。

智能小车设计报告

智能小车 学校:江汉大学 学院:物信学院 班级、姓名: 10通信曹聪慧 10自二彭洋

摘要: 本系统采用STC89C52作为主控制芯片,采用7805作为稳压芯片,采用L9110芯片作为直流电机驱动,在PWM 控制下,小车自动寻路,快慢速行驶和转向。三者的结合使小车更加智能化,自动化,并用霍尔元件测速,用1602液晶把速度显示出来。电路结构简单,可靠性能高。 关键词:STC89C52单片机、PWM调速、自动循迹,测速

目录 1.系统方案 (4) 1.1 车体设计 (4) 1.2 控制器模块 (4) 1.3电机模块 (4) 1.4电机驱动模块 (5) 1.5测速模块 (5) 1.6电源模块 (5) 1.7最终方案 (6) 2.系统硬件设计 (7) 2.1电源模块的设计 (7) 2.1控制模块的设计 (6) 2.1循迹模块的设计 (6) 2.1电机驱动模块的设计 (7) 2.1测速模块的设计 (7) 3.软件程序的设计 (10) 3.1总体流程图 (10) 3.2软件大体思路 (10) 4.系统功能测试 (9) 4.1 问题分析及解决 (10) 5.总结 (12) (附录)

系统方案 1.1 车体设计 自己制作电动车。一般的说来,自己制作的车体比较粗糙,性能不太稳定。但只要对车体仔细制作,通过优良的控制算法,也能实现控制小车前进转弯的功能。 1.2 控制器模块 采用STC公司的STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个低功耗,高性能的51内核的CMOS 8位单片机,片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器,具有256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个IO口,2个16位可编程定时计数器。且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。我们自己制作51最小系统板,体积很小,下载程序方便,放在车上不会占用太多的空间。 1.3电机模块 方案一:采用步进电机实现物体的精确定位和方向控制。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,可以精确地控制角度和距离。缺点是相对体积较大,力矩比较小,容易失步,而且价格比较昂贵。 方案二:采用普通直流电机。直流电机运转平稳,精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高,但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度,实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机

循迹小车课程设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 课程名称:单片机课程设计 设计题目:智能循迹小车 院系:测控技术与仪器系 班级:1001104 设计者:陈哲 学号:1100100534 指导教师:周庆东 设计时间:2013/9/2—2013/9/13 哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

开题报告 (一)立项背景 本次的课程设计的主要任务是设计一个能够通过红外对管识别黑线、通过PWM电路模块进行调速跟踪黑色条纹带以及通过LCD液晶模块进行脉冲、速度、PWM的占空比三个参数的显示的智能小车。控制板的设计以16位的MC9S128单片机为控制核心,MC9S12XS128是一款功能强大的16位微控制器,具有非常丰富的片上资源,如:10位精度的ADC,节省了片外AD;强大的定时器,方便对电机进行控制,可以进行浮点型运算。另外还有精密的比较器,大容量的RAM和ROM,可存储大容量的程序。驱动板则以L289N 驱动芯片为核心,应用红外对管和LCD液晶模块,成功的实现小车的循迹、测速、调速和显示功能这四大功能。课题完成了红外对管、单片机、控制板、驱动板选择,采购接口电路的设计和连接以传感器和电路的安装位置和方式的安排,并完成了整个硬件的安装工作。除此之外,还对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试,并最终完成了软件和硬件的融合,基本实现了智能小车要求实现的预期的功能。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求,提出简易智能小车的构想,目的在于:通过独立设计一辆具有简单智能化的简易小车,获得项目整体设计的能力,并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以选择“基于单片机的智能小车循迹设计”一题作为尝试。 本次设计主要解决问题是如何实现所要求的四大功能,最后完成硬件实物的组装,并编制相关程序,使其实现功能的融合,做出具有预先要求功能的实物。 (二)课题目的 在我们基本掌握了51单片机的基本使用方法的基础之上,本学期开学初,单片机课程设计给了我们更大的挑战,课题的目的有以下几点。 (1)进一步熟练其他更加高级的单片机的使用方法、提高程序的编写能力 (2)掌握单片机系统外扩器件的连接与使用 (3)学会选择合适的传感器来完成任务 (4)掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法 (三)设计思路

开题报告(智能小车)

CHAHGZH0U 開TfRIE OF ENGINEERWG TECHNOLOGY 毕业设计(论文)开题报告 现状: 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,这几届的电子设计大赛 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。 智能车辆也叫无人车辆,是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶 等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、 自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的 道路情况下,能自动的操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预订的道路进行。智 能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检 测受损评估、智能家居。 发展趋势: 智能循迹小车可广泛应用于军事侦察、勘探、矿产开采等不便于人员实地 堪察 的环境。稍加改造,可应用于军事反恐、警察维和等领域,从而达到最大 限度的避免人员伤亡,保存战斗实力的目的。因此,具有重要的军事和经济意 义。 随着汽车工业的,其与电子信息产业的融合速度也显着提高,汽车开始向 电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具 有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。智能小车是一个集环境感知、规划决 策,自动行驶等功能与异地的综合系统,它集中的运用了计算机、传感、信息、 通信、导航及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。 、基本信息 学生姓名 倪小玉 班级 电子0911 学号 2009238108 系名称 自动化技术系 专业 应用电子 毕业设计(论文)题目 智能循迹小车的设计 指导教师 李玮 二、开题意义 课题 的现状与 发展趋势

汽车设计课程设计

西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名: 班级: 学号: 专业名称: 指导老师: 日期:2104/12/1

题目: 设计一辆用于长途运输固体物料,载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸:11980mm×2465mm×3530mm 轴数:4;驱动型式:8×4;轴距:1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量:20000kg 整备质量:11000kg 公路最高行驶速度:90km/h 最大爬坡度:大于30% 设计任务: 1) 查阅相关资料,根据题目特点,进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型; 2) 进行汽车动力性、经济性估算,实现整车的优化匹配; 3) 绘制车辆总体布置说明图; 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。

1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ,那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和,即: )76140 3600(13max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η (1-1) 式中 max e P ——发动机最大功率,kW ; T η——传动系效率(包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率),参考传动部件传动效 率计算得:95%95%98%96%84.9%T η=???=,各传动部件的传动效率见表1-1; 表1-1传动系统各部件的传动效率 部 件 名 称 传动效率(%) 4-6档变速器 95 辅助变速器(副变速器或分动器) 95 单级减速主减速器 96 传动轴万向节 98 a m ——汽车总质量,a m =31 000kg (整备质量11 000kg,载重20 000kg ); g ——重力加速度,g =9.81m /s 2 ; f ——滚动阻力系数,由试验测得,在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响,良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 轮胎种类 滚动阻力系数 中重型载货车用子午线轮胎 0.007-0.008 中重型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轻型载货车用子午线轮胎 0.008-0.009 轻型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轿车用子午线轮胎 0.012-0.017 轿车用斜交轮胎 0.015-0.025 D C ——空气阻力系数,取D C =0.9;一般中重型货车可取0.8~1.0;轻型货车或大客车0.6~0.8;

智能循迹小车实验报告

简单电子系统设计报告 ---------智能循迹小车 学号201009130102 年级10 学院理学院 专业电子信息科学与技术 姓名马洪岳 指导教师刘怀强

摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进,在意外偏离引导线的情况下自动回位。 本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心,以实验室给定的车架为车体,两直流机为主驱动,附加相应的电源电路下载电路,显示电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外传感器,通过检测高低电平将信号送给单片机,由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机,实现小车的动作。 关键词:STC89C51单片机;L298N;红外传感器;寻迹 一、设计目的 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在控制系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能,能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 二、设计要求 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测,单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态,通过电机驱动芯片L298N发出控制命令,控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制,绕跑到行驶一周。 三、软硬件设计 硬件电路的设计 1、最小系统:

小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片,图1是其最小系统电路。主要包括:时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下: (1)、电源电路:给单片机提供5V电源。 (2)、复位电路:在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 图1 单片机最小系统原理图 2、电源电路设计: 模型车通过自身系统,采集赛道信息,获取自身速度信息,加以处理,由芯片给出指令控制其前进转向等动作,各部分都需要由电路支持,电源管理尤为重要。在本设计中,51单片机使用5V电源,电机及舵机使用5V电源。考虑到电源为电池组,额定电压为4.5V,实际充满电后电压则为4-4.5V,所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电,舵机及电机直接由电池供电。 3、传感器电路:

基于单片机的多功能智能小车设计论文

毕业设计(论文) 课题名称基于单片机智能小车设计 学生姓名 学号 系、年级专业信息工程系08电子科学与技术 指导教师 职称讲师 2012年5月13日

摘要 智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心;采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片,从而把反馈到的信号送单片机,使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶,并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶;采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度;采用1602LCD实时显示小车行驶的时间,小车停止行驶后,轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。本设计结构简单,较容易实现,但具有高度的智能化、人性化,一定程度体现了智能。 关键词:智能车;AT89S52;单片机;金属感应器;霍尔元件;1602LCD

ABSTRACT Smart as a modern invention, the direction of development in the future, he can in an environment where automatic operation in accordance with the pre-set pattern, no human management can be applied to the use of scientific exploration. Smart electric car is one of expression. The simplicity of the design of intelligent electric car, using A T89S52 MCU core as the detection and control of the car; metal sensor TL-Q5MC to detect the way the sensor to the iron plates, so that the feedback signal to send to the microcontroller, so that microcontroller in accordance with predetermined operating mode to control the car traveling in the regions according to a predetermined speed, and the operating mode selected by the microcontroller to control the car traveling along the S-shaped iron plates; Hall element A44E detect car speed; using 1602LCD real-time display car traveling car to stop driving, take turns to car travel time, travel distance, average speed and velocity zone traveling time. This design is simple, more easy to implement, but are highly intelligent, humane, to some extent reflects the intelligent. Keywords: smart car; AT89S52 is; microcontroller; metal sensors; Hall element; 1602LCD

智能小车单片机课程设计报告

单片机课程设计 题目: 智能小车设计 专业: 计算机科学与技术 班级: 14级2班 姓名学号组长 成员 成员 成员 成员 2016 年 12 月 23 日

打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限 -:没有相对应的权限 w:写权限 x:可执行权限 修改权限:

chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd .. 返回加家目录的三种方式 (1).cd

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