智能循迹避障小车实践报告

电气工程与自动化学院

课程设计报告

（嵌入式技术实践一）

题目：****

专业班级：****

学号：20

学生姓名：****

指导老师：****

2012年 7 月 31 日

摘要

本课题是基于P89C51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,能够检测周围的障碍物寻找最佳路以免小车在行驶的过程中遭到损坏。小车系统以P89C51单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，利用超声波测距模块判断障碍物，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。

关键词：智能循迹避障小车、嵌入式系统。

目录

第一章绪论 (4)

1.1课题背景 (4)

1.2智能汽车的发展现状 (5)

1.2.1 国内发展情况 (5)

1.2.2 国外的发展情况 (5)

1.2.3 智能车竞赛现状 (6)

1.3实践的目的和意义 (7)

第二章系统方案设计 (8)

2.1系统设计目标 (8)

2.2系统设计思想 (8)

2.3系统的总体结构 (8)

2.4系统硬件设计 (9)

2.4.1 小车设计 (9)

2.4.2 电源模块设计 (9)

2.4.3 驱动模块设计 (10)

2.4.4 红外传感模块设计 (10)

2.4.5 测距模块设计 (10)

2.5系统软件设计 (11)

2.5.1 编程环境的介绍 (11)

2.5.2 电机控制程序设计 (12)

2.5.3 循迹程序设计 (12)

2.5.4 避障程序设计 (12)

第三章系统的调试与分析 (15)

3.1系统硬件调试 (15)

3.2系统软件调试 (15)

附录 (16)

第一章绪论

1.1课题背景

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。

为了适应嵌入式自动化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，从实践中深入了解自动控制理论，获得项目整体设计的能力，并且掌握多通道多样化传感器综合控制的方

法。

1.2 智能汽车的发展现状

1.2.1 国内发展情况

我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶智能汽车的研制开发，虽与国外相比还有一些距离，但目前也取得了阶段性成果。国内清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学等都有过无人驾驶汽车的研究项目。

1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速13Okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

1.2.2 国外的发展情况

从20世纪70年代，美欧等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，大致可以分为二个阶段:军事用途、高速公路环境和城市环境。在军事用途方面，早在80年代初期，美国国防部就大规模资助自主陆地车辆ALV （Autonomous LandVehicle)的研究。

进入21世纪，为促进无人驾驶车辆的研发，从2004年起，美国国防部高级研究项目局(DARPA)开始举办机器车挑战大赛(Grand Challenge)。该大赛对促进智能车辆技术交流与创新起到很大激励作用。

在2005年的第二届比赛中，主办方只在赛前2小时提供一张光盘，上面提供了比赛路线上2935个“路点”的方位与海拔等详细资料。整个赛道有急转弯、隧道、路口还有山路，比赛要求参赛车辆能够自主完成全部路程。最终斯坦福大学的“斯坦利”，获得了第1名。具有6个奔腾M处理器的电脑完成“斯坦利”的所有程序的处理。车辆移动时，4个激光传感器、一个雷达系统、一组立体摄像头和一个单眼视觉系统感知周围的环境。

1.2.3 智能车竞赛现状

“飞思卡尔”智能车竞赛是由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，飞思卡尔半导体公司协办的全国性的比赛。智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车，它由大赛组委会统一提供。比赛要求参赛队伍研究并设计一款能够自主辨识路线并能够自主行驶的智能车，在专门设计的封闭跑道上行驶，跑完整个赛程用时越短的参赛队伍成绩越好。智能车的设计要求参赛队伍首先对汽车动力学有一定的研究和了解，从而设计合理的机械结构。同时要求参赛队伍自行设计控制器系统电路、图像采集模块电路、电机驱动电路、电源模块电路等多个部分的电路。在硬件平台搭建完成后，参赛队伍要对智能