毕业论文自动避障循迹小车.doc
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毕业论文自动避障循迹小车.doc
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中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名:
****学号:
***
学院:
徐海学院
专业:
自动化
设计题目:
自动避障循迹小车
专题:
指导教师:
**职称:
教授**
2012年6月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
专业年级**学号**学生姓名**
任务下达日期:
**
毕业设计日期:
**
毕业设计题目:
自动避障循迹小车
毕业设计主要内容和要求:
利用AT89C52芯片,L298N芯片制作自动避障循迹小车
1、学习AT89C52单片机的基本工作原理
2、学习简单的小车设计和制作
3、完成小车的设计和制作
4、对小车进行调试
指导教师签字:
郑重声明
本人所呈交的毕业设计,是在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名:
日期:
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
成绩:
指导教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
成绩:
评阅教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩 情 况
提 出 问 题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩:
答辩委员会主任签字:
年月日
学院领导小组综合评定成绩:
学院领导小组负责人:
年月日
摘要
智能小车是移动式机器人的重要组成部分,本设计通过不断检测各个模块的传感器的输入信号,利用红外对管检测黑线实现循迹,超声波传感器测距实现避障,采用存储空间较大的AT89C52作为主控制芯片,电动车电机驱动采用L298N芯片,根据内置的程序分别控制小车左右两个直流电机运转,实现小车自动识别路线,能较有效的控制其在碰上障碍物时能转弯角度及循迹行驶。
本设计结构简单,较容易实现,在一定程度上体现了智能。
关键词:
智能小车;STC89C52单片机;L298N;超声波传感器;红外对管
ABSTRACT
TheSmartcarisanimportantpartofthemobilerobot,Byconstantlytestingthevariousmodulesofsensorinputsignal,usinginfraredraytodetectblacklinesonthetube,ultrasonicsensorsrangingtoavoidobstacle.ThesystemusesAT89C52ofstoragespaceasthemaincontrolchip,ElectricvehiclemotordriveL298Nchip,Built-inprogramtocontroltwoDCmotorsinthecarrunning,Realizethatthecarautomaticallyidentifytheroute,Moreeffectivecontroloftheturningangleinaspecificlocationanddrivingerrorhandling.Thisdesignissimple,moreeasilyachieved.Toacertainextentreflectstheintelligence.
Keywords:
Smartcar;STC89C52microcontroller;L29N;Ultrasonicsensors;InfraredEmittingDiode
目录
1绪论 1
1.1智能小车的研究与意义 1
1.2智能小车的现状 3
1.2.1国外移动机器人研究 3
1.2.2国内移动机器人的状况 4
1.2.3小车避障现状综诉 4
1.2.4智能小车的现状 4
1.3论文研究内容与主要结构 5
1.3.1基于单片机控制的智能循迹避障小车 5
1.3.2文章主要结构 5
2方案选型设计 6
2.1车体设计 6
2.2电机驱动设计 6
2.2.1电机选择 6
2.2.2驱动选择 7
2.2.3H桥式电路工作原理 9
2.2.4PWM调速技术 9
2.3循迹模块 9
2.3.1光电传感器的工作原理 9
2.3.2光电传感器的分类和工作方式 9
2.3.3光电传感器的选择 10
2.4避障模块 11
2.4.1超声波测距的原理 11
2.4.2超声波传感器的分类 12
2.4.3超声波测距特点 12
2.4.4超声波模块选择 13
2.5显示模块 14
2.5.1数码管的结构及工作原理 14
2.5.2数码管的选择 15
2.6控制系统模块 15
2.6.1单片机的发展 15
2.6.2AT89C52单片机的简单介绍 17
2.7电源模块 17
3硬件设计 18
3.1总体设计 18
3.1.1小车总体概述 18
3.1.2小车总体设计框图 19
3.2驱动电路设计 19
3.3信号检测模块电路设计 21
3.3.1循迹模块信号检测电路 21
3.3.2壁障模块和显示信号检测电路 22
3.4显示模块电路设计 24
3.5主控电路设计 27
3.5.1单片机最小系统设计 27
3.5.2主控电路图 30
4软件设计 31
4.1主程序设计 31
4.1.1主程序框图 31
4.1.2主程序流程图 32
4.2循迹模块程序设计 33
4.3显示模块程序设计 33
4.4避障模块程序设计 34
5制作安装与调试 35
5.1小车的安装 35
5.2小车的调试 35
5.3智能小车的功能 36
结论 37
参考文献 38
附录:
40
中文译文 44
致谢 52
中国矿业大学2012届本科生毕业设计
1绪论
1.1智能小车的研究与意义
移动机器人是机器人领域的一个分支,他的研究始于60年代末期,斯坦福研究院(SRI)的NitsNilssen和CharlesRosen等人,在1966年至1972年间研制出了名为Shake的自主移动机器人[1]。
进入20世纪80年代以后,人们的研究方向逐渐转移到了面向实际应用的室内移动机器人的研究,并逐步形成了自主式移动机器人AMR(IndoorAutonomousMobileRobot)概念。
美国国防高级研究计划局(DARPA)专门立项,制定了地面天人作战平台的战略计划。
从此在全世界掀开了全面研究室外移动机器人的序幕,如DARPA的“战略计算机”计划中的自主地面车辆(ALV)计划(1983—1990),能源部制定的为期十年的机器人和智能系统计划(RIPS)(1986—1995),以及后来的太空机器人计划;日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划;欧洲尤里卡中的机器人计划等。
初期的研究,主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理,并建立试验系统进行验证。
虽然由于80年代对机器人的智能行为期望过高,导致室外机器人的研究未达到预期的效果,但却带动了相应技术的发展,为探讨人类研制智能机器人的途径积累了经验。
同时,也推动了其他国家对移动机器人的研究与开发[2]。
智能小车作为移动机器人的典型代表,目前国内外的许多大学都在积极投入人力、财力进行开发。
主要表现在大学生的各种大型的创新比赛,比如:
亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛(ABUROBCON)、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都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。
但很现实的状况是,国内不论是在机械还是电气领域,与国外的差距还是很明显的,必须加倍努力,为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。
智能小车,是一个集环境感知、规划决策,自动行驶等功能于一体的综合系统,它可以分为三大组成部分:
传感器检测部分、执行部分、CPU。
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[3]。
在移动机器人中,传感器起着举足轻重的作用。
视觉、激光、红外、超声传感器等都在实际系统中得到了广泛的应用。
其中,超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低,被广泛用作移动机器人的测距传感器,以实现避障、定位、环境建模和导航等功能[4]。
考虑实际情况,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和超声波传感器来充当。
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。
单片机驱动直流电机一般有两种方案:
第一,勿需占用单片机资源,直接选择有PWM功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟PWM输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大[5]。
考虑到实际情况,本文选择第二种方案。
CPU使用STC89C52单片机,配合软件编程实现。
单片机在现今社会的应用领域越来越广泛,无论是生活,生产上,单片机的身影无处不在。
ATMEL公司的STC89C5
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- 毕业论文 自动 避障循迹 小车