【正文】 小車車速及反應(yīng)速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物15CM的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在順利繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。利用紅外線在不同顏色的物體表面上具有不同的反射特性，小車在行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到非黑色地面時發(fā)生漫反射，反射光被接收管接收，當(dāng)遇到黑色物質(zhì)是，紅外光被吸收，接收管接收不到紅外光[4]。當(dāng)光線照射在白色物體上時，光線反射強烈，當(dāng)光線照射在黑色物體上面時，光線反射較弱。使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制電機的電路結(jié)構(gòu)與原來簡單，成本較低，加速能力強，但其功率損耗大，特別當(dāng)?shù)退俅筠D(zhuǎn)距運動時，通過電阻的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，不利于小車的長時間運行。方案二：采用繼電器控制電機。本系統(tǒng)屬于小型控制系統(tǒng)，用單片機作為控制芯片非常合適，因此采用方案二。由檢測模塊輸出的信號并行輸入FPGA，F(xiàn)PGA通過程序設(shè)計控制小車作出相應(yīng)的動作，但由于本設(shè)計對數(shù)據(jù)處理的速度要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。2 系統(tǒng)方案設(shè)計 方案比較與選擇根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求來選擇符合要求的器件類型以及控制模式，本章主要討論核心控制單元，電機驅(qū)動單元，循跡單元，避障單元，測距單元和遙控單元方案的比較與選擇。主要內(nèi)容有：核心控制模塊，電機驅(qū)動模塊，循跡模塊，避障模塊和遙控模塊的方案選擇與設(shè)計。我們要結(jié)合我國國情，在某一方面或某些方面，對智能車進行深入細致的研究，為它今后的發(fā)展及實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。并且各交通、汽車企業(yè)越來越加大了對ITS及智能車輛技術(shù)研發(fā)的投入，整個社會的關(guān)注程度在不斷提高。其體系結(jié)構(gòu)以水平式結(jié)構(gòu)為主，采用傳統(tǒng)的“感知—建?！?guī)劃—執(zhí)行”算法，其直線跟蹤速度達到20km/h，避障速度達到510km/h。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達國家，并且存在一定得技術(shù)差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有：中國第一汽車集團公司和國防科技大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院與2003年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。日本大阪大學(xué)的研究：大阪大學(xué)的Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（Dead Reckoning System），分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計來獲取智能小車的轉(zhuǎn)向角，從而完成了智能小車的定位。這是一個雙目視覺系統(tǒng)，具有極高的穩(wěn)定性。這一階段的研究成果代表了當(dāng)前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。進入80年代中期，設(shè)計和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。第二階段：從80年代中后期開始，世界主要發(fā)達國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。1954年美國Barrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導(dǎo)車系統(tǒng)AGVS（Automated Guided Vehicle System）。智能車輛駕駛是一種通用性術(shù)語，指全部或部分完成一項或多項駕駛?cè)蝿?wù)的綜合車輛技術(shù)。從某種意義上來說，機器人技術(shù)反映的是一個國家綜合技術(shù)實力的高低，而智能小車是機器人的雛形，它的控制系統(tǒng)的研究與制作將有助于推動智能機器人控制系統(tǒng)的發(fā)展[1]。智能小車系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車電子技術(shù)為背景，涵蓋了電子，計算機，機械，傳感技術(shù)等多個學(xué)科。單片機無線遙控智能小車設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 研究的背景和意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 研究的內(nèi)容和方法 42 系統(tǒng)方案設(shè)計 5 方案比較與選擇 5 核心控制單元方案比較與選擇 5 電機驅(qū)動單元方案比較與選擇 5 循跡單元方案比較與選擇 6 避障單元方案比較與選擇 6 遙控單元方案比較與選擇 7 電源方案 7 總體設(shè)計框圖 83 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 9 最小系統(tǒng)電路 9 電機驅(qū)動電路 10 PWM調(diào)速原理 10 L298工作原理 11 循跡探測電路 11 避障模塊檢測電路 13 無線遙控控制電路 14 超再生接收電路和無線電發(fā)射器工作原理 14 超再生簡易無線電遙控器原理 154 系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 電機控制子程序設(shè)計 18 紅外循跡模塊子程序設(shè)計 19 紅外避障模塊子程序設(shè)計 20 無線遙控模塊子程序設(shè)計 22 無線遙控模塊模式判斷子程序 22 無線遙控模塊方向控制模式子程序 22 235 系統(tǒng)測試 25 25 25 266 總結(jié)與展望 27 27 27參考文獻 28致 謝 29附 錄1 30附 錄2 3238江西財經(jīng)大學(xué)普通本科畢業(yè)論文（設(shè)計）1 緒論本課題設(shè)計主要是制作一款能進行智能判斷并能做出正確反應(yīng)的小車。同時，當(dāng)今機器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，其應(yīng)用于考古，探測，國防等眾多領(lǐng)域。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，對于智能化技術(shù)的研究也越來越受關(guān)注。智能車輛的一個基本特征是在一定道路條件下實現(xiàn)全部或者部分的自動駕駛功能，下面簡單介紹國內(nèi)外智能小車研究的發(fā)展情況。該系統(tǒng)只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛[2]。在歐洲，普羅米修斯項目于1986年開始了在這個領(lǐng)域的探索。第三階段：從90年代開始，智能車輛進入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計界中，眾多的研究機構(gòu)研發(fā)的智能車輛具有代表性的有：德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究：1985年，第一輛VaMoRs智能原型車輛在戶外高速公路上以100km/h的速度進行了測試，它使用了機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。荷蘭鹿特丹港口的研究：智能車輛的研究主要體現(xiàn)在工廠貨物的運輸。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)對智能車輛也有較多的研究。該自主駕駛轎車在正常交通情況下的高速公路上，行駛的最高穩(wěn)定速度為13km/h，最高峰值速度達170km/h，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達到世界先進水平。智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng)ITS的關(guān)鍵技術(shù)。交通部已將ITS研究列入“十五”科技發(fā)展計劃和2010年長期規(guī)劃。 研究的內(nèi)容和方法本課題研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，進行系統(tǒng)的硬件與軟件的整體設(shè)計。系統(tǒng)軟件方面設(shè)計包括系統(tǒng)主程序，過程控制程序，外部中斷程序等。 核心控制單元方案比較與選擇方案一：采用FPGA編程控制器實現(xiàn)。方案二：采用單片機編程控制器實現(xiàn)。 電機驅(qū)動單元方案比較與選擇方案一：采用H型PWM全橋式驅(qū)動電路。采用繼電器對電機的開、關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)控。綜合以上三種方案的優(yōu)缺點，決定采用方案一。因此可以通過光敏電阻來檢測行進路上的黑線。單片機可以根據(jù)是否接收到反射回來的紅外光來確定黑線的位置，從而控制小車按黑線軌跡行走。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤；范圍過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。利用單片機來產(chǎn)生38KHz信號對紅外線發(fā)射管進行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進行解調(diào)，輸出比較電平。同時，超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、具有定向傳播等特點[6]。方案二：使用無線遙控控制小車。 電源方案本設(shè)計采用的是直流電機，直流電機輸出功率大，帶負(fù)載能力強，由于直流電機啟動瞬間電流很大，而且PWM驅(qū)動電流波動較大，會造成電壓不穩(wěn)，有毛刺等干擾，嚴(yán)重時可能造成單片機系統(tǒng)掉電。系統(tǒng)組成框圖如圖21所示：紅外對管循跡模塊使用四個紅外對管檢測地面的黑線，單片機通過四個紅外對管的高低電平變化控制小車的移動方向；紅外避障模塊將紅外避障傳感器固定于舵機之上，當(dāng)檢查到前方固定距離（15CM）之內(nèi)出現(xiàn)障礙物是，單片機控制舵機左轉(zhuǎn)90度和右轉(zhuǎn)90度檢測小車左右兩邊的障礙物狀況，然后通過單片機運算得出最佳的運動方向；無線遙控模塊采用超再生簡易無線電遙控模塊將遙控器的遙控信息通過接收器傳送到單片機中，實現(xiàn)小車的功能模式轉(zhuǎn)換，小車的無線遙控，控制行走。其應(yīng)用范圍廣，性能良好，可用于解決復(fù)雜的控制問題。這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。 PWM調(diào)速原理直流電機可以通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值即占空比(/T)來控制電機的轉(zhuǎn)速。當(dāng)電源電壓不變的情況下，電樞端電壓取決于占空比的大小，改變占空比就可以改變端電壓的平均值?？梢则?qū)動繼電器、直流電動機、步迸電動機等電感性負(fù)載[9]。 循跡探測電路循跡探測電路根據(jù)反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。當(dāng)小車在非黑色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖34中光敏三極管將導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)LM339電壓比較器送單片機控制。圖34 循跡檢測電路電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境中能夠?qū)ほE。在小車行走過程中，結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡。通過555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)F=(R1+2*R2)*C設(shè)計出38KHZ方波信號[11]。無線電發(fā)射器：它是由一個能夠產(chǎn)生等幅度振蕩的高頻載頻振蕩器（頻率范圍一般為30~450MHz）和一個產(chǎn)生低頻調(diào)制信號的低頻振蕩器組成的[9]。如圖37所示。如果頻率較低，則電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低。在無信號時，超噪聲電平很高，經(jīng)濾波放大后輸出噪聲電壓，該電壓可作為電路一種狀態(tài)的控制信號，使繼電器吸合或斷開[13]。這樣，在電路的負(fù)載上便得到了與控制信號一致的低頻電壓，這個電壓便是電路狀態(tài)的另一種控制電壓。該電路結(jié)構(gòu)簡單、使用元件少，調(diào)試容易。晶體管VT1及LCC5等構(gòu)成電容三點式振蕩器，振蕩頻率由LC4組成的并聯(lián)揩振網(wǎng)絡(luò)以及反饋電容C5的數(shù)值決定，其中C5還可調(diào)整反饋強度。之后，C6經(jīng)R2放電，使VT1的發(fā)射結(jié)又獲得正向偏置，重新建立下一個振蕩過程，由此便形成了受間歇振蕩調(diào)制的高頻振蕩，這個間歇振蕩是由C6的充放電形成的，振蕩頻率約為120kHz左右[14]。RR5為偏置電阻，變壓器T為VT2的負(fù)載。這時，VT4截止，繼電器釋放。本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率從而提高軟件的可靠性。流程圖如圖41所示：右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)停止后退前進開始初始化判斷是否收到指令？YESNO判斷指令模式0X050X040X030X020X01圖41 電機控制子程序流程圖當(dāng)接收指令0x00：無數(shù)據(jù)，無PWM波，無方向信號。當(dāng)接收指令0x04：小車左轉(zhuǎn)，左電機停止，右電機給PWM波和向前方向信號。當(dāng)紅外對管檢測到黑線時所在紅外對管輸出高電平，將信號進行處理編碼之后，判斷信號類型，當(dāng)信號為：0100，1100，1000時單片機送出左轉(zhuǎn)信號；當(dāng)信號為：0010，0011，0001時單片機送出右轉(zhuǎn)信號；當(dāng)信號為：0110時單片機送出直走信號；當(dāng)信號為：0000，1111時無任何動作。 紅外避障模塊外圍電路信息處理編碼表外圍電路障礙物探測結(jié)果信息編碼結(jié)果左邊無障礙物，前方無障礙物，右邊無障礙物000左邊