智能小车毕业论文

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目录

引言 (1)

第一章小车总体系统方案的设计 (3)

1.1械部分方案的拟定与比较 (3)

1.1.1实现方法 (3)

1.1.2行走机构 (3)

1.2控制单元方案的拟定与比较 (4)

1.3传感检测部分方案的拟定与比较 (5)

1.3.1 遥控模块 (5)

1.3.2路径检测模块 (6)

1.3.3 避障模块 (6)

1.4电机方案的拟定与比较 (7)

1.4.1电机驱动 (7)

1.4.2电机驱动芯片 (7)

1.5 电源模块方案的拟定与比较 (7)

1.6 系统方案的总体确定 (8)

第二章硬件电路的设计 (9)

2.1 电源模块电路设计 (9)

2.2 控制单元电路设计 (9)

2.2.1 时钟电路 (10)

2.2.2 复位电路 (11)

2.2.3 并口下载线电路 (12)

2.3 电机驱动电路 (13)

2.4 红外遥控电路 (16)

2.4.1 发射部分 (16)

2.4.2 接收部分 (17)

2.5 路经检测电路 (18)

2.6 避障电路 (19)

第三章系统软件设计 (20)

3.1 模糊控制算法 (20)

3.1.1 模糊理论的发展 (20)

3.1.2 模糊控制算法原理 (20)

3.2 智能小车的模糊控制算法 (21)

3.2.1 模糊化 (21)

3.2.2 模糊规则库的建立 (22)

3.3 编程软件Keil C51简介 (23)

3.4软件设计 (24)

3.4.1 软件设计思路 (24)

3.4.2 各模块流程图和程序设计 (25)

第四章软硬件系统调试 (34)

4.1 路径检测调试场景 (34)

4.2 调试结果 (34)

4.3 结果分析 (35)

参考文献 (36)

辞谢 (37)

附录 (38)

引言

随着控制技术、计算机技术、信息处理技术和传感器检测技术以及汽车工业的飞速发展，智能小车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色，近年来，智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛应用，已成为人工智能领域研究和发展的热点之一。

智能小车作为移动式机器人的一个重要分支，具有环境感知、规划决策、自动行驶等功能，它是计算机控制与电子技术的融合，集传感探测（光源、障碍物）、单片机自动控制、电机调速等一体、可以说是计算机、传感器、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术于一体高新技术综合体[1]。

现在，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，特别是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；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[2]。

另外，大学生各种大型的创新比赛中，智能车已是一个不可缺少的部分，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”[3]杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都有智能车的登场，设计与制作智能车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。

为了适应机电一体化的发展和自己所学知识的有机结合，提出寻迹避障遥控于一体智能小车的构想，目的在于通过设计并制作一辆具有寻迹避障遥控智能化小车，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。

此次设计的智能小车车体部分由PVC线槽为材料制作而成，采用4轮支撑结构，来增强整车的承载能力。其中小车小车的转向机构是本设计的一大创新点，既有三轮车转向灵活的特点，又有四轮车承载能力强的特点。

控制部分由硬件和软件两大部分组成。其中硬件有：AT89S52单片机最小系

统；TCRT5000红外光电传感器模块[4]；红外遥控器收发模块；电机驱动模块以及其他指示外围电路组成。软件中应用模糊控制算法控制小车的运行速度，使小车能够在不同条件下，不同的环境中能够灵活稳定的运行，使其具有一定的自适应能力。编程语言选用C语言进行模块化函数编程，主要有外部中断0红外解码程序，PWM波定时中断T1函数，路径检测函数，遥控函数，避障函数以及小车运行控制函数等组成。

最终通过硬件和软件的有效结合，以红外遥控为载体进行人机交互，当按下路经检测功能键时，小车根据引导线作出相应的判断并按照规定的路线自主行驶使其具有自主寻线能力；当按下避障功能键时，小车由避障模块返回的信息确定周围物体的方位，简易避开前方障碍物体的能力；当按下红外遥控功能键时，小车进入手动驾驶状态，可以前进、后退、左转、右转、左后转和右后转等功能，并且在前进时可高速、中速、低速三档运行。

第一章小车总体系统方案的设计

本设计中的智能车主要由机械部分、控制单元、传感检测部分、电机模块以及电源部分等五部分组成。本章对这五部分进行方案的初步拟定、比较和论证。加之现有情况最终确定一种灵活地、可靠地、实时地控制方案，来满足系统的各项要求。使其具有一定的自主性和智能化。

1.1械部分方案的拟定与比较

从车体的实现方法和行走转向机构两方面进行分析：

1.1.1实现方法

方案一：购买现成的小车车体，如玩具小车，淘宝网上出售的智能车车模等。这些车体外观好看、机械强度好、运行稳定、能满足多种设计要求。但其价格昂贵，整体已成型，不利于改装和个人设计的发挥，具有一定的局限性。

方案二：自己手工制作车体。这种方法有利于个人设计的发挥，便于创新设计，且价格低廉成本较低，适合在校大学生的创新设计。不过其外光丑陋，材料的选取比较繁琐。

1.1.2行走机构

方案一：采用三轮式支撑结构。典型的配置方法是后两轮独立驱动，再加一个万向轮作为支撑，并靠两轮的转速差来改变移动方向。这种小车结构简单紧凑，转向灵活，控制简单，能满足一般的设计要求。但由于其结构的原因其承载能力和运动速度受到一定的限制。

方案二：采用四轮式支撑结构。其典型的配置方案有两种形式：一种是左边两个轮共同驱动，右边两个轮共同驱动，转向和三轮车类似也靠左右两边轮的速度差来改变移动方向。另一种是和汽车行走转向机构相同的四连杆机构，后两轮用差动齿轮装置驱动，前两轮用舵机的转角大小控制四连杆实现转向。这两种行