智能循迹小车设计【开题报告】

开题报告

电气工程及其自动化

智能循迹小车设计

一、课题研究意义及现状

普尧勒机器人是由美国国防部高级项目计划局主持并出资予以开发的高技术军事装备,研制单位则由“美国机器人防卫系统公司”承担。普尧勒机器人大小和一辆轻型卡车差不多,但它和山活人驾驶员控制的卡车不一样,它可以自主地利用其视觉定位系统,对敌方来袭坦克,装甲车和其他移动目标进行判别与定位,然后可以在力所能及的范围内实施攻击。普尧勒还可以携带不同的设备,以完成对敌侦察,向前线运送给养等任务。它在行进中还可以帮助上级与下级之间进行战地联络,为前线指挥机构与后方大本营之间保持通畅的通信联络提供一条不间断的中继枢纽。

1973年1月8日发射月球21号，把月球车2号送上月面考察取得更多成果。最后一个月球24号探测器于1976年8月9日发射，8月18日在月面危海软着陆，钻采并带回170克月岩样品。至此，前苏联对月球的无人探测宣告完成，人们对月球的认识更加丰富和完整了。2010年10月1日，嫦娥二号发射成功。此刻根据嫦娥工程计划，第二期工程圆满完成。第三期计划也将在2011至2020年拉开序幕，而第三期计划最重要的任务就是研制和发射新型软着陆月球巡视车，并对月球表面进行巡视勘察。

2002年美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。

根据美国玩具协会的调查统计，2006美国智能玩具市场规模至少300亿美元，而全球这一市场规模更是高达600亿美元。而且这一数字还在增长。就2003与2004年相比，智能玩具的销量增长就达到52%。与此同时，英国玩具零售商协会选出的2005年圣诞最受欢迎的十大玩具中，7款就是智能玩具[1]。

从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。高科技含量电子玩具蒸蒸日上。

二、课题研究的主要内容和预期目标

本设计要求采用51单片机作为核心控制器，进行循迹小车的控制。

设计目标

（1）通过汇编语言对单片机编程实现控制电机运转。

（2）通过红外传感器来检测地面黑线状况控制小车转动。

（3）通过调节给定参数实现对小车前进、后退、转弯的控制。

（4）能够在给定时间内在给定路线上行进并避开障碍物。

设计的具体内容

（1）设计单片机的最小系统。

（2）设计直流电机驱动模块及其编程。

（3）设计无线遥控模块及其编程。

（4）设计语音控制模块及其编程。

（5）设计小车红外循迹模块及其编程。

（6）设计小车红外避障模块及其编程。

三、课题研究的方法及措施

系统设计框图

（1）采用AT89S51单片机作为主控制器。

（2）用3节锂电池给直流电机供电，用两节锂电池经7805降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。

（3）用红外对管和红外故障检测传感器分别进行寻迹和避障。

（4）L293作为直流电机的驱动芯片。

整个电路系统分为控制器模块、电源模块、寻迹传感器模块、红外壁障模块、直流电机及其驱动模块、电压比较模块等模块构成。利用红外对管和红外故障检测感应器对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给AT89S51控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。

四、课题研究进度计划

第一阶段（自2010年10月20日至2010年12月3日）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。

第二阶段

（自2010年12月4日至2011年1月4日）：设计各模块电路并进行逐一仿真、调试。

（自2011年1月4日至2011年2月14日）：对程序算法研究及软件程序设计。

（自2011年2月15日至2011年3月14日）：撰写设计报告与论文。

第三阶段（自2011年3月15日至2010年4月15日）：算法完善，论文修改，制作PPT，准备答辩。

五、参考文献

[1] 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2008,12.

[2] 杨永才，何国兴，马军山. 光电信息技术[M].上海:东华大学出版社，2009,4.

[3] 张记龙. 光电信息技术与应用[M].北京：国防工业出版社，2008，8.

[4] 梅遂生，杨家德.光电子技术-信息准备的新秀[M].北京：国防工业出版社，1999,9.

[5] 朱京平.光电子技术基础[M].北京：科学出版社，2009，1.

[6] 王庆有，光电技术[M]. 北京：电子工业出版社，2005，4.

[7] 周四春，吴建平，祝忠明等.传感器技术与工程应用[M].北京：原子能出版社，2007，9.

[8] 俞志根等.传感器与检测技术（第二版）[M]. 北京：科学出版社，2010，6.

[9] Wohltjen H. , Sensors & Actuators [M], 5(1984)307.

[10] 刘笃仁,韩保君，刘勒.传感器原理及应用技术（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009，4.

[11] 杨永才，何国兴，马军山. 光电信息技术[M].上海:东华大学出版社，2009,4.

[12] 王海晏.光电技术原理及应用[M]. 国防工业出版社，2008,8.

[13] 靳会清. 热释电红外传感器原理及应用[J].煤炭技术，2008，8，27（8）:1-2

[14] 刘宗新，王丹伟，张迪超，徐世录. 红外传感技术的军事应用与分析[J].红外与激光工程，2007，9，36（9）:600-605

[15]Kirchnerova J. ，Bale C.W. ,Skeaff J. M. Sensors & Actuators B[M], 1990,B2,7.

[16] 张洪润.传感器应用设计300例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008，10

[17] 吴重庆.光波导理论（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2005，5.

[18] 杨小丽.光电子技术基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2005，2.