简易智能电动车的设计毕业设计

毕业设计题目：简易智能电动车的设计专业机电一体化班级姓名指导教师目录第一部分设计任务与调研 (3)第二部分设计说明 (5)第三部分设计成果 (10)第四部分结束语 (16)第五部分致谢 (17)第六部分参考文献 (18)第一部分设计任务与调研1、毕业设计的主要任务本设计的主要任务为在如图1-1所示的行驶路线图中完成如下任务：①电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）、沿宽度为2cm的黑色引导线到达B点。

在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。

电动车检测到薄铁片时，立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。

②电动车到达B点后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）。

C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。

③电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。

电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。

④电动车完成上述任务后立即停车，全程不得超过90秒，行驶时间达到90秒时立即自动停车。

跑图1-1 智能电动车行驶路线示意图2、研究意义智能小车，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，该技术可应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。

以下列举了机器人的一些应用，所有这些用途正逐步渗入到工业和社会的各个层面。

在产品检测方面，对零部件、线路板及其它类似产品的检测是机器人比较常见的应用。

一般来说，监测系统中还集成有其它一些设备，他们是视觉系统、X 射线装置、超声波探测仪或其它类似仪器。

在瓦斯、地压检测方面，瓦斯和冲击地压是井下作业中的两个不安全的自然因素，一旦发生突然事故，是相当危险和严重的。

但瓦斯和冲击地压在形成突发事故前，都会表现出种种迹象，如岩石破裂等。

采用带有专用新型传感器的移动式机器人连续监视采矿状态，以便及早发现事故突发先兆，采取相应的预防措施。

在智能轮椅领域，随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是残疾人愈来愈需要运用现代高新科技技术来改善他们的生活质量和生活自由度。

智能轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自动定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制功能。

用于帮助残障人行走。

在危险环境下，机器人非常适合在危险的环境中使用。

在这些险恶的环境下工作，人类必须采取严密的保护措施。

而机器人可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，而且不需要得到像对待人一样的保护。

在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。

特别能够对人类的汽车交通带来巨大的影响，在改进道路交通安全方面提供了新的解决途径。

汽车交通是世界上交通事故发生最多的交通工具，而对于避障智能小车而言，小车在遇到人或者其他障碍物时，可发出声光警告提前预警，提醒司机，从而减少交通事故的发生。

因此研究智能小车有利于减少交通事故的发生。

对于探索型智能小车而言，它可以代替人们在恶劣的环境下执行任务。

智能小车在探索未知的事物，特别是对于探索太空其他星球而言，智能小车具备有人类不具备的优势：智能小车适应环境能力非常强，可以在恶劣的环境下工作，如在无氧，高温，低温，高压，强辐射等恶劣的环境下。

这是人类无法适从的。

所以研究智能小车是很有必要的。

当然要使智能小车更完美就需要人类制造更先进传感器，制造出更先进的处理器，编写更合理的程序，这对我们来说是一个挑战。

第二部分设计说明1、整体方案设计本设计为简易智能电动车，包括单片机最小系统、红外避障模块、红外循迹模块、寻光模块、电机驱动模块、电源模块，声光报警模块。

小车能根据传感器采集到的信号经单片机编程处理后，从而实现对小车的智能控制。

系统整体框图如图2-1所示。

图2-1 系统总体框图2、方案选择与电路设计2.1 线路跟踪电路方案一：采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。

对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。

但成本高，很难找到合适的载体。

方案二：采用颜色传感器。

目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。

但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。

方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。

该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路（如图2-2所示），简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。

在该电路中，加比较器LM311的目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。

为使发射有一定的功率，发射回路要求不小于20mA的电流。

根据 mA R I 2017.15>-=，故可选择R1=150Ω。

启动时，小车跨骑在黑线上。

两个红外发射接收对管，分别安装在黑线的两侧的白色区域，输出为低电压，当走偏，位于黑线上时，输出为高电压。

因黑线较窄（2cm ），为及时调整车的方向，选择比较器的阀值为 2.5v ，即黑白相间的位置，即开始调整。

实验表明，效果较理想图2-2 红外发射接收对管处理电路2.2 避障电路方案一：采用激光传感器测距。

能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格也高，处理复杂，不符合我们的要求。

方案二：采用超声传感器。

进口的超声传感器，换能器薄，并且带处理电路，输出与距离成比例的模拟信号，通过AD 转换，可获得距离信息，价格贵。

也有一些较简单的超声传感器及处理电路，能输出开关量信息，价格也不贵，是一个好的选择，但由于没买到现成的处理电路，平常又没有做过这种电路，时间紧，故未采用。

方案三：采用左右两个红外传感器。

红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，其处理电路如图2-3所示，通过调节R23、R24两个电位器，可调节两个红外传感器的检测距离为10—80cm ，开关量输出（TTL 电平），简单、可靠。

我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。

D9图2-3红外发射及接收处理电路2.3 光源检测电路为了检测光线的强弱，我们在小车左前方、右前方加了2只光敏传感器，即光敏电阻。

电路如图2-4所示。

光敏传感器根据照射在它上面的光线的强弱，阻值发生变化，输出电压随之变化，通过ADC0809后，得到与光强相对应的数字量，从而引导小车，向光源靠近。

不同型号的光敏电阻，暗电阻及亮电阻差别较大，需根据不同参数的光敏电阻，选用不同大小的分压电阻。

+5v04图2-4光源检测电路2.4 电机驱动电路电动小车的本身自带的换向及驱动电路，相当粗糙，电机的特性也很不好，不能调速。

电压低了，速度慢，驱动力矩小，走不动；电压高时（刚换上电池时），速度又很快，难以调整。

在这上面，花费了不少的时间，效果很不好。

最后，决定对小车的电机及驱动电路，进行了更换。

后轮采用了一对减速直流电机，其驱动电路如图2-8所示。

采用PWM控制，可较方便的对电机进行调速。

+-图2-5电机驱动电路3、软件设计3.1 软件所实现的功能①路线跟踪②障碍检测③寻找光源④金属探测，数目存储、显示⑤运行时间显示⑥起跑线与金属铁片中心点间的距离计算与显示3.2 软件流程系统的主程序流程框图如图2-6所示。

图2-6 系统的主程序流程框图第三部分设计成果程序清单#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/***********************控制使能端调速************************/sbit en1=P1^4;sbit en2=P1^5;/***********************电机输入控制端************************/sbit in1=P1^0;sbit in2=P1^1;sbit in3=P1^2;sbit in4=P1^3;/***********************报警控制端************************/sbit P16=P1^6; //光警报sbit P17=P1^7; //声音警报uchar temp3,temp0,temp2;uint t;void dmot(); //直走void lmot(); //左拐void rmot(); //右拐void tmot(); //后退void smot(); //停止void xgt(); //寻光调试void bzt(); //避障调试void xjt(); //循迹调试void init() //初始化函数{P1=0X7F;P2=0XFF;P0=0XFF;en1=0;en2=0;P3=0XFF;temp0=P3;/*******************************定时器初始化********************************/TMOD=0X01; //设置定时器0为工作方式1 TH0=(65536-46080)/256; //装初值TL0=(65536-46080)%256;EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TR0=1; //启动定时器0}void delay(uint z) //延时调速函数{uint x;for(x=z;x>0;x--);}void main() //主函数{init();while(1){P16=1; //灯灭P17=0; //声音关if(t<2400){P16=1; //灯灭P17=0; //声音关if(P3!=0XF8){xgt(); //寻光调试}else{if(P2!=0xff){bzt(); //避障调试}else{xjt(); //循迹调试}}}elsesmot();}}void dmot() //直进走程序{en1=1;en2=1;in1=0;in2=1;in3=0;in4=1;delay(150);en1=0;en2=0;delay(150);}void lmot() //前左拐{en1=1;en2=0;in1=0;in2=1;in3=0;in4=1;delay(300);en1=0;en2=0;delay(300);}void rmot() //前右拐{en1=0;en2=1;in1=0;in2=1;in3=0;in4=1;delay(300);en1=0;en2=0;delay(300);}void tmot() //后退{en1=1;en2=1;in1=1;in2=0;in3=1;in4=0;delay(300);en1=0;en2=0;delay(300);}void smot() //停{en1=0;en2=0;}void xgt() //寻光调试{temp3=P3;switch(temp3){case 0xf9:rmot();break;case 0xfa:dmot();break;case 0xfb:rmot();break;case 0xfc:lmot();break;case 0xfe:lmot();break;case 0xff:smot();break;}}void bzt() //避障调试{P16=0; //灯亮P17=1; //警报temp2=P2;switch(temp2){case 0xff:dmot();break;case 0xfb:rmot();break;case 0xfe:lmot();break;case 0xf9:rmot();break;case 0xfc:lmot();break;case 0xfd:lmot();break;case 0xf8:tmot();break;case 0xfa:tmot();break;}}void xjt() //循迹调试{temp0=P0;switch(temp0){case 0xe0:dmot();break;case 0xe4:dmot();break;case 0xe8:lmot();break;case 0xec:lmot();break;case 0xf0:lmot();break;case 0xf8:lmot();break;case 0xe6:rmot();break;case 0xe2:rmot();break;case 0xe1:rmot();break;case 0xe3:rmot();break;case 0xfc:lmot();break;case 0xe7:rmot();break;case 0xfe:lmot();break;case 0xef:rmot();break;case 0xee:tmot();break;}}void exter0() interrupt 1{TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;t++;第四部分结束语本设计系统以单片机AT89C52芯片为核心控制，用各种传感器来进行循迹，探测金属、障碍物和光源。