【《基于单片机的智能小车避障系统的设计》13000字（论文）】.docx

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1、基于单片机的智能小车避障系统的设计目录基于单片机的智能小车避障系统的设计1摘要11结论31.1选题背景及意义31.2国内外现状413当前存在问题52总体方案的设计62.1 设计要求62.2 方案论证62.3 总体设计72.4 功能说明83系统的硬件设计83.1 单片机的选型83.2 电源模块93.3 电机驱动模块103.4 超声波避障模块124系统软件设计134.1 软件设计思想131、模块的编写都非常容易,而且能够便捷的完成独立调试;144.2 模块程序设计说明144.3 主流程图154.4 超声波避障165系统调试165.1 硬件调试165.2 软件调试17总结17摘要当今世界,随着电动汽

2、车电子工业的迅速进步发展,有关于电动汽车的科学研究也越来越多地受到社会人们的高度喜爱和广泛关注。不少发达国家从上世纪70年代就开始对无人驾驶电动汽车技术的研究,我国从直到上个世纪80年代中期开始才正式着手于进行无人驾驶电动汽车的相关研制和技术开发,虽然与国外国家相比还仍然存在一些发展距离,但目前也已经取得了一些阶段性研究成果。对于我国智能电动汽车这一概念的正确提出不仅给我国汽车产业发展带来很多机遇同时也也携带了很多挑战。汽车智能化迅速发展必将成为是我国汽车行业未来发展的一大重要趋势,于是我们展开了汽车智能微型小车的自动避障系统的研究。我国目前已经成长为世界上一个经济大国，而是在高新技术领域也做

3、出了最大的突破，汽车产业在未来的发展过程中，智能化是必然的趋势，但是从实际的状况来看我国智能汽车在避障微型小车也可以从其中获得很多值得借鉴的经验,同时也能够为我国避障汽车自动化的发展过程中以及应用研究在国际领先地位发展的过程中发挥着重要的推动作用。作为一种驱动机构目前在不同类型的电机控制驱动系统中，直流电机驱动控制电机转速的方法得到了广泛应用，直流电机系统依靠直流驱动和电机转速的高精度控制来实现稳定工作是非常关键的一个环节。与此同时,调速控制系统的集成电路器件结构和技术有关调速理论的研究发展非常迅速。为了能够进一步提升智能小车系统在实际应用过程中的实现快速的响应，在本案的设计过程中主要利用了S

4、TC89C52单片机来作为智能小车系统的主控芯片，这种芯片在实际的控制过程中能够体现出工作效率高、系统占用空间小以及实时控制等众多优点，而且其实际的始终用足频率能够达到48mhz,用户要想运行该应用程序实际的空间宽度需求为8ko在这种情况下程序员的空间需求就能够得到充分满足。之外选择了1.298N驱动芯片来实现驱动模块的控制，基本上属于一种专业化的驱动芯片,在针对驱动输入源进行自动控制之后能够让其快速的实现小车的启动、转向以及停止等各类动作。为了能够最大程度节约成本,整个小车的主体构成部分，主要包括了两个电机和一个万向轮,而且电机采取的全部是直流驱动电机。在本案的设计过程中主要对我国智能汽车发

5、展的重要意义和背景进行了详细阐述,并在此基础上对整个系统的整体构架进行了逐步设想,整个各个模块中的电路进行了详细设计,最后对该设计误题的小车设计电路过程实物进行了分析总结并最后附带智能小车的设计电路工作原理图、仿真图和本课题设计过程实物中的小车以及完整的小车避障程序。关键词：单片机；超声波；直流减速电机；避障小车.1结论1.1选题背景及意义自从首辆的微型智能报警小车正式出现以后,其技术发展就迅速地普遍地应用于刑事侦查、运输、自动化、监测和民用航空等各个领域。一方面不仅是因为汽车智能驾驶小车那日渐不断提高的汽车智能驾驶水平,而且正在迅速地发展使得着人们的日常生活工作形式正在发生巨大改变。人们从未

6、真正停止过对自然的自我认知、探讨和自我改造,能够随时让人类帮助或者能代替进行人类日常劳动的智能机器人被创造生活出来的这是当今人类梦寐以求的一件事情。其次,在现代人的生活中汽车已经逐渐成为了一个不可或缺的部分，汽车行业的发展速度非常迅速，而且针对汽车行业开展相关研究也是快速发展。此外，在学校对于垃圾中智能小学的概念也非常熟悉，就是在设计技术的相关教育项目中，出现的频率相对比较高。作为大学生在日常电子控制项目的教学比赛和竞赛过程中也经常利用小车来作为课题设计，这样充分阐述说高校对电子技术的设计项目给予了高度重视。在本次论文设计过程中主要是基于上述的技术背景，在系统设计开发过程中设计出了一种可以轻松

7、实现红外黑线，遥控璇矶、红外遥控躲避障碍、无限超声波躲避障碍等多种功能的红外智能控制小车。在人们的日常生活中，智能化方式的出现人们的生活习俗被极大的改变，智能化产品的出现不仅使人们的生活更加便利，而且也迎来了未来产业发展的大方向。对于人工智能而言,就是需要人们预先把所有必需的工作模式程序设定好并完成,在他们指定的工作环境里不用通过人为的重复操作和手动管理它们即可自动有序地开始运作。其具有十分广阔的应用领域,在当前的工业生产、技术探索等各个领域中都能够发现智能化的影子。而这种智能造型小车就是同属于目前智能汽车领域的一个创新产物它也就是可以作为分类应用到各种智能小车玩具系统中的一种,这种类型的智能

8、化小车本身系统具有极强的可操作性，而且各个用户之间能够实现良好的互通,而且还可以能够根据一些人们自己提前已经设置好的操作模式自动地让它去进行运作,所以一直深受人们到广大用户的广泛喜爱。人类文明自从进入21世纪以来,汽车工业水平可以迅速发展，而是汽车品质也在实现不断的提升,再仔细观察人们对车辆驾驶的舒适度和安全性提出了更高的要求。各种新兴的先进驾驶技术,比如小型汽车自动无人驾驶、汽车自动智能轨道交通和小型车辆自动巡航驾驶技术等等都被广泛应用和深入研究,人类对于各种智能驾驶汽车不断地进行开发和深入研究着,这类先进技术也正逐渐成为目前全球智能汽车行业研究的热门技术领域。因此,智能化的电动智能小车的应

9、用学术研究很非常的的有必要,它的快速产业发展对于未来或许将来社会仍然有着举足轻重的学术推动力和作用,所以应该说就在当一个智能化后的电动小车在当前仍然是具有着很重要的应用学术研究性和应用推广意义的这个时候同时,还同样仍然具备着广阔的发展前景和无法估量的巨大学术市场量和应用研究价值。在汽车高速行驶过程中通过自动避障控制技术能够实现加速转向紧急刹车和自动换挡,因此车上几乎无需再有驾驶员,乘车人员就可以随心所欲地进行谈话、读书、工作、娱乐,车内俨然成为一个非常充满艺术乐趣的休闲生活空间。所以即使没有驾照的中国人也一样可以免费拥有自己的摩托车。智能操控小车驾驶是一个集动态环境信息感知、动态驾驶决策与时间

10、规划、行为运动控制与任务执行等多种实用功能于辅为一体的小车综合驾驶系统,在现代计算机技术和信息技术快速发展的形势下,针对小车行驶过程中的转向、启动以及停车场可以利用单片机清除的控制系统来实现自动化控制,无需任何人工外力干涉,操作管理人员甚至可以通过手动修改一辆智能驾驶小车的运动控制器和程序文件来随时改变它的各种行驶转向方式。1.2国内外现状在智能汽车的研究方面，国外已上市及其50年代已经开始了相关研究,最主要经历以下几个发展阶段:第一阶段:智能车辆研究起始于上世纪50年代。在造成的压制过程中重点是针对仓库运输自动化设备进行有效提升，而且这仅仅是在仓库物品运输等领域进行应用，在计算机技术和传感技

11、术快速发展的形势下，智能车辆的研究也在实现不断进步。80年代后期国外的智能汽车研究进入了第2个阶段,发达国家在智能车辆的研究方面逐步取得了显著的成果,在1986年普罗米修斯已经在该领域开始了积极的探索，而该领域在美洲的研究主要是美国在1995年成立了一个国家自动高速公路系统的联盟，主要是为了探究智能车辆在实际中应用的可能性,在此基础上使得智能车辆技术开始逐步进入了实用化阶段。从亚洲的研究领域来看，在1996年日本成立了高速公路，县级银行糜助驾驶研究协会，专业协会研究的主要目的是对自动车辆导航进行研究，重点是为车辆行驶提供一种导航解决方案，这也在当前日本智能车辆的发展起到了极大推动作用。进入90

12、年代中后期之后智能汽车研究进入了第3个阶段，在这一阶段智能电动车辆技术的研究开始体现出了规模化、系统化的特征。其中来自于美国卡内基-梅陇大学的机器人研究所研制出了一个NaVlab系列的自主车典型项目，改项目在当时取得了极大的成就。智能车辆目前已经进入了第三个发展阶段，在这一阶段形成的大量成果是目前国外智能化车辆发展的主要方向。与国外想比较，目前国内的智能车辆研究仍然处在落后阶段，由于研究起步较晚，知道上世纪80年代才开始了针对单个项目的研究。从苞体技术层面上虽然处于落后地位，但是至今为止也形成了大量成果，目前主要成果有以下一些：我国的一汽集团公司与国防科技大学联合后共同研制出了我国首辆自主驾驶

13、汽车。改车辆能够在高速公路上实现正常驾驶，最该稳定速度达到了12kmh,最高峰值形势速度达到了170kmh,而且还能实现超车，在核心性能以及质量方面已经实现技术先进。上海交通大学推出了一种自动安全驾驶专用汽车模型,该汽车模型在应用汽车制动系统的空气动力学系统建模的理论基础之上,成功研发出了一种自动安全驾驶控制系统,可以充分结在挛道位置处产生的弯曲程度来实现对车辆转向盘角度的精确计算，并以此为基础来让车辆按照既定的道路实现正常行驶。我国的吉林大学成功设计出了一基于CCD识别的地面铺设条状导航智能车辆，其主要控制系统中主要包括了车辆的图像识别、转向、行驶以及其余的辅助功能。当前这种车辆能够严格按照

14、直线、弧线、S型线等各种轨迹来实现自动行驶，实际行驶车速速度能够达到20kmho清华大学在接受来自于国家科工委以及862计划的赞助之后，与国家重点实验室研制出了一种THMR系列的移动机器人。这种机器人能够同时实现在普通公路以及高速公路上的行驶，在校园的非结构化道路试验中能实现自动避障行驶。智能化交通系统ITS是其关键技术所在。当前,国内针对ITS技术已经有很多高校与科研机构之间开展了大量的研究工作，在ITS快速发展的形势下，我国也在该领域逐步构建起了专业化的团队。同时也将ITS技术在各个交通以及汽车行业中不断加大研发投入。1.3当前存在问题智能驾驶小车系统可集周围环境自动智能感知、自动完成动态

15、智能决策、自动控制行为等多种主要功能于车身一体。在计算机信息技术、传感技术以及人工智能技术的快速发展形势下，在汽车工业的发展过程中智能化小车必须要体现出对周边环境的感知，同时要综合任务规划来实现综合决策。从小车系统的各方面设计方面上看,小车必须配备有温度传感器、自动计算机以及精准驱动控制系统。本次的论文研究中重点是利用了单片机的来设计出了一种小车的控制系统，该小车具备了便携性和体积小等一些特征。但是受限于本人自身学术水平的限制，在论文的设计的过程中成功实现了智能小车安全避障的设计。系统设计采用微型单片微电机为移动控制技术核心,利用微型自制车辆小车或电动玩具控制小车即可进行车辆小车的移动模拟,采

16、用微型超声波移动避障检测模块即可进行小车障碍物的移动检测。同时单片机的作用实现了对声音信号的发射和接收，以此为基础来对障碍物的位置进行判断。结合小车障碍物的检测结果来利用单片机的控制作用实现电机的正反转,控制一个可正反驱动转向的电机驱动来实现对小车转向、启动等的控制动作,来可以实现有效避开小车障碍物,为了大大降低了生产成本,小车电机是自己加工组装的。软件部分的设计主要采取的是大学学习的C语言。2总体方案的设计2.1 设计要求(1)小车行驶的过程中需要利用一次超声波对障碍物进行检测，实现了小车超声波智能检测。(2)如果实际遇到的障碍物处于15Cm范围内的情况下,让小车向左转向90度。随后启动超声波模块进行检测，若检测到小车行驶方向前方存在障碍无且小于安全距离，小车则再次转向。若无障碍物存在则小车向前方继续行驶。2.2 方案论证方案一：