智能小车开题报告

1、 导师：导师：谭伟东 学生：学生：张明杰基于单片机的基于单片机的wifiwifi智能小车智能小车1文献综述文献综述3要研究和解决的问题要研究和解决的问题4课题的研究途径课题的研究途径5课题研究方法课题研究方法62课题的内容及目的课题的内容及目的文献综述文献综述现在是一个智能化的时代，许多机器设备或电子仪器都在逐步实现自动化和智能化，各种智能化设备正在逐步替代人为的操作，方便我们的工作、生活。智能化设备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，可应用于军事领域、科学勘探、和人民生活等方面。目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆

2、基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。1. 课题研究的背景课题研究的背景 智能智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策车辆也叫无人车辆，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。智能车辆的主要和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路碍物并沿着预定的道路(轨迹轨迹)行进。智能小车也是智能车辆的行进。智能小车也是智能车辆的一个研究方向，它集中

3、地运用了计算机、传感、信息、通信、一个研究方向，它集中地运用了计算机、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。它具有道导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。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、路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控等功能车速和巡航控等功能。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。可以实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引。可以实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正

4、确的行进路线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。如果加装无线路由器并实现和线，并检测到障碍物自动躲避。如果加装无线路由器并实现和计算机实时通信，就可以通过电脑、手机引导计算机实时通信，就可以通过电脑、手机引导WIFI智能小车行智能小车行驶，实现实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、驶，实现实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车等运动状态进行实避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车等运动状态进行实时控制。时控制。1.1 智能小车的主要应用领域智能小车的主要应用领域a. 军事侦察与环境探测：现代战争对

5、军事侦察提出了更高军事侦察与环境探测：现代战争对军事侦察提出了更高的要求，世界各国普遍重视对军侦察的建设，采取各种有效的要求，世界各国普遍重视对军侦察的建设，采取各种有效措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，不断措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，不断研制多用途的侦察器材和探测设备，在车上装备摄像机、安研制多用途的侦察器材和探测设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备，通过光全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备，通过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务，进

6、一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和巡逻等任务，进一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和准确性。准确性。d. 智能家居：在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程智能家居：在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。对这种小车的研究控制家中的家用电器，控制室温等等。对这种小车的研究，将为未来环境探测术上的有力支持。，将为未来环境探测术上的有力支持。 vb. 探测危险与排除险情：在战场上或工程中，常常会遇到各种各样的意外。这时，智能化探测小车就会发挥很好的作用。战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。民用方面，可以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭火，以及在

7、强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。c. 安全检测受损评估：在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测；对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制造领域，可用于工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。2.智能小车的作用和意义智能小车的作用和意义避障控制系统是基于自动导引小车（AVauto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以为三大组成部分：传感器检测部分、CPU、执行部分

8、。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。2.1 智能智能小车的现状：小车的现状：v世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，己经应用于各个领域，在探测和军事领域使用特别多。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

9、等基本功能，近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同用途的需要。单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活，生产上，单片机无处不在。ATMEL公司的AT89S51单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。AT89S51可以说是单片机领域的主流产品，其应用如此广泛，所以有必要去学习和应用该单片机，以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科

10、的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。全国各高校都很重视该题目的学校和研究，全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目。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。本设计就是在这样的背景下提出的，本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。我此次的设计主要实现循迹、避障这两个功能。3.单片机驱动单片机驱动直流电机有直流电机有两种方案：两种方案：两种方案两种方案勿需占用单片机勿需占用单片机资源，直接选择资源，直接选择有有PWM功能的单功能的单片机，这样可以片机，这样可以实现

11、精确调速；实现精确调速；利用利用db120-wg无线无线路由器，路由器，作为作为wifi连连接接模块模块，用，用51系列系列单片机单片机89C52做控做控制制芯片。芯片。利用现有利用现有的一些电源、驱动的一些电源、驱动等模块等制作我们等模块等制作我们的的wifi智能小车。智能小车。选选红色红色方案方案一、课题研究内容与目的一、课题研究内容与目的 本课题是结合科研项目而确定的设计类课题。本设计的目的是WIFI智能小车能够在电脑、手机WIFI连接控制行驶及其他的控制方式下，实现实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。路由器模块路由器模块89C52单片机

12、单片机电机驱动模块电机驱动模块蜂鸣器电路蜂鸣器电路照明电路照明电路摄像头摄像头电脑控制终端电脑控制终端电机电机图图2-1系统结构框系统结构框图图v路由器用于接收电脑等终端设备发送的指令和将摄像头采集到的视频信号传送到电脑等终端设备；单片机最小系统是整个小车的控制核心，控制着各个模块统一协调工作；电机驱动电路用于驱动电机转动，可以使电机产生正转、反转，从而使车体产生前进、后退、转弯等动作；电机的作用就是使整个车体运动；电平转换电路是将路由器输出的3.3V串口电平转换为单片机能判断的高低电平；电源电路作用是为整个小车系统共电；舵机制作成云台，然后装上摄像头，使摄像头可实现上下、水平方向180度旋转

13、调节；摄像头用于采集视频信号；蜂鸣器电路用于报警提示；照明电路为小车在夜间行驶提供照明。二、本课题所要研究和解决的问题：二、本课题所要研究和解决的问题：由电脑终端，通过WIFI无线网络连接到路由器，再通过电脑应用软件，向路由器发送控制命令及数据。路由器接收到数据后通过内部的串口发送软件，将接收到的命令和数据，通过路由器串口发送到89C52单片机的串口端，单片机接收到这些命令后执行相应的指令，如：驱动小车运动、舵机运动、蜂鸣器鸣叫、照明电路的开关等。视频信号，通过摄像头采集之后通过路由器发送到电脑终端，并在其应用软件中显示摄像头采集到的视频信号。三、研究途径三、研究途径根据题目的要求，确定如下方

14、案：利用所学单根据题目的要求，确定如下方案：利用所学单片机知识设计一个控制系统，实现用单片机控片机知识设计一个控制系统，实现用单片机控制小车。在现有玩具电动车的基础上，加装光制小车。在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线、超声波传感器及金属探测器，实电、红外线、超声波传感器及金属探测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测现对电动车的速度、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，然量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后通过改变后通过改变PWM信号的占空比，进而单片机控信号的占空比，进而单片机控制舵机的转向和电机转速，才可以控制小车快制舵机的转向和电机转速，才可

15、以控制小车快慢速行驶，以及自动停车，自动寻迹等功能。慢速行驶，以及自动停车，自动寻迹等功能。进而实现对小车的智能控制。进而实现对小车的智能控制。四、研究方法四、研究方法1准备工作准备工作1. 认真认真详细的阅读任详细的阅读任务书，深刻了解主要务书，深刻了解主要的内容和要求。的内容和要求。2. 查阅查阅与智能小车相关与智能小车相关的书籍，了解智能小车的书籍，了解智能小车的工作原理。的工作原理。3. 根据根据控制要求初步控制要求初步确定所使用的元器件。确定所使用的元器件。4. 了解了解历年全国大学生电历年全国大学生电子竞赛有关智能小车的资子竞赛有关智能小车的资料。料。5. 复习复习单片机的相关知识

16、单片机的相关知识，查阅与所需硬件相关的，查阅与所需硬件相关的电路设计。电路设计。2. 实施步骤实施步骤ABC1. 明确明确控制要求，控制要求，绘制电路连接图。绘制电路连接图。2. 参考参考文献，检文献，检查电路图的正确查电路图的正确性。性。3. 根据根据电路连接图电路连接图焊接电路板，制作焊接电路板，制作智能小车模型。智能小车模型。4. 分析分析操作流程，操作流程，绘制程序流程图。绘制程序流程图。5. 编写编写程序代码。程序代码。6. 运用运用电脑软件初电脑软件初步对程序进行调试步对程序进行调试。配合智能小车硬。配合智能小车硬件部分，并完善功件部分，并完善功能，达到设计要求能，达到设计要求3. 方案设计：方案设计：1. 了解了解智能小车的智能小车的组成与控制原理；组成与控制原理；2. 选择选择处理器和相处理器和相应传感器；应传感器； 3. 设计设计硬件电路；硬件电路；4. 编写编写程序，实现程序，实现各种实时控制各种实时控制情况情况5. 软硬件软硬件联调，保联调，保证实时控制的准确证实时控制的准确性；性； 6. 制作制作样机。样机。第第56周：消化课题，收集有关资料，选择参考方案；周：消化课题，收集有关资料，选择参考方案；第第78周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途；周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途；第第910周：划分功能模块，设计单元电路