【正文】 七、參考文獻 .........................................................................................................................................17 一、 緒 論 立項背景及課題研究的目的及意義 立項背景目前 ，在企業(yè)生產(chǎn)技術不斷提高、對自動化技術要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關鍵設備。移動機器人是機器人學中的一個重要分支，出現(xiàn)于 20 世紀 06 年代。從此，移動機器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動機器人的一個重要分支也得到越來越多的關注。智能車輛也叫無人車輛，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。智能車輛的主要特點是在復雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預定的道路(軌跡)行進。(2)攝像機，用來獲得道路圖像信息。智能車輛技術按功能可分為三層，即智能感知/預警系統(tǒng)、車輛駕駛系統(tǒng)和全自動操作系統(tǒng)團。三個層次具體如下:(1)智能感知系統(tǒng)，利用各種傳感器來獲得車輛自身、車輛行駛的周圍環(huán)境及駕駛員本身的狀態(tài)信息，必要時發(fā)出預警信息。碰撞預警系統(tǒng)可以給出前方碰撞警告、盲點警告、車道偏離警告、換道/并道警告、十字路口警告、行人檢測與警告、后方碰撞警告等.駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括駕駛員打噸警告系統(tǒng)、駕駛員位置占有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。主要包括:巡航控制、車輛跟蹤系統(tǒng)、準確泊車系統(tǒng)及精確機動系統(tǒng)。目前，主要發(fā)展用于擁擠交通時低速自動駕駛系3統(tǒng)、近距離車輛排隊駕駛系統(tǒng)等。(2)探測危險與排除險情在戰(zhàn)場上或工程中，常常會遇到各種各樣的意外。戰(zhàn)場上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。(3)安全檢測受損評估在工程建設領域，可對高速公路自動巡跡，進行道路質量檢測和破壞分析檢測。在制造領域，可用于工業(yè)管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點的查找和定位等。對這種小車的研究，將為未來環(huán)境探測術上的有力支持。其中包括研究使用遠程、無人的方法來進行實現(xiàn)，如機器人、遠程監(jiān)控等。該智能小車可以作為機器人的典型代表。機器人要實現(xiàn)自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導引線和障礙物。通過構建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。靈活應用機電等相關學科的理論知識，聯(lián)系實際電路設計的具體實現(xiàn)方法，達到理論與實踐的統(tǒng)一。本設計就是在這樣的背景下提出的，指導教師已經(jīng)有充分的準備。 設計任務與設計要求 設計任務 51 單片機集成開發(fā)環(huán)境，運用 C 語言編寫工程文件；、資源，以及軟硬件調試設備的基本方法；4，完成相關硬件電路的設計實現(xiàn)；、路面檢測的原理和實現(xiàn)方法。 設計思路為了適應機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能小車的構想，目的在于：通過獨立設計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠、精度高，可以滿足對系統(tǒng)的各項要求。5二、總體方案設計 模塊方案比較與論證根據(jù)設計要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、直流電機及其驅動模塊、電壓比較模塊等模塊構成。 車體設計方案 1：購買玩具電動車。但是一般的說來，玩具電動車具有如下缺點：首先，這種玩具電動車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。再次，玩具電動車的電機多為玩具直流電機，力矩小，空載轉速快，負載性能差，不易調速。因此我們放棄了此方案。經(jīng)過反復考慮論證，我們制定了左右四輪分別驅動的方案。這樣，當兩個直流電機轉向相反同時轉速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的 90 度和 180 度的轉彎。當小車前進時，左右兩組驅動輪形成了四點結構。 對于車架材料的選擇，我們經(jīng)過比較選擇了鋁合金。 綜上考慮，我們選擇了方案 2。CPLD 可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO 資源豐富、易于進行功能擴展。但本系統(tǒng)不需要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。方案 2：采用宏晶公司的 STC89C52 單片機，它是 16 位控制器，具有體積小、驅動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結構簡單、中斷處理能力強等特點。本系統(tǒng)主要是進行尋跡運行的檢測以及電機的控制。 從經(jīng)濟的角度考慮，我們選擇了方案 2。方案 1： 采用 10 節(jié) 干電池供電，電壓達到 15V，經(jīng) 7812 穩(wěn)壓后給支流電機供電，然后將 12V 電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。方案 2：采用 3 節(jié) 可充電式鋰電池串聯(lián)共 給直流電機供電，經(jīng)過7812 的電壓變換后給直流電機供電，然后將 12V 電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預算，因此，我們放棄了這種方案。蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。因此我們選擇了此方案。 穩(wěn)壓模塊設計方案 1： 采用兩片 7812 將電壓穩(wěn)壓至 12V 后給直流電機供電，然后采用一片7809 將電壓穩(wěn)定至 9V，最后經(jīng) 7805 將電壓穩(wěn)至 5V，給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電，但 7809 和 7805 壓降過大，使 7809 和 7805 消耗的功率過大，導致 7809和 7805 發(fā)熱量過大，因此，我們放棄了這種方案。2576 的輸出電流最大可至 3A，完全滿足系統(tǒng)要求。 尋跡傳感器模塊設計方案 1：用光敏電阻組成光敏探測器。當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。 電機模塊設計本系統(tǒng)為智能電動車，對于電動