1. 研究目的与意义
智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能车辆是目前世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动向。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，全国各高校也都很重视该题目的研究。智能小车由于成本低廉，甚至还能够胜任一些人类不能完成的工作，随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深，智能车辆已在许多工业部门获得了广泛的应用。无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制一种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。本课题设计的智能小车中用到的红外传感技术、距离传感技术、单片机控制系统、传感技术、自动避障技术已广泛应用于工农业生产、 国防军事、医疗卫生、宇宙探测等诸多领域，特别是其在军事侦察、反恐、防暴、防 核化及污染等危险和恶劣环境中有着广阔的应用前景，由此可见其有着及其重要的研究意义。本设计的智能小车要求具有自动避障功能；按路面的黑色轨道寻迹行驶功能；寻找前方的点光源并行驶到位的趋光功能；计算并显示所走的路程和行走的时间，及声光报警功能。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题(1) 熟悉单片机原理及其接口技术(2) 熟悉智能模型车的机械结构及原理（3）掌握模型车的检测电路、控制驱动电路及显示电路的工作原理。
(4) 掌握各种传感器识别技术及控制算法。
（5）学会应用MULTISIM、PROTUSE、PROTEL99SE 做电子电路设计调试及仿真难点： 如何控制步进电机的转速和转向来提高小车转向的精确性和灵活性；采用何种方法来检测小车前方的障碍并能把检测到的信号转化为高低电平输入到单片机内部然后控制小车做出相应的避障动作，考虑到在测障过程中小车车速及反应时间的限制，小车应在距障碍物40CM 的范围内做出反应，这样才能顺利绕过障碍物.否则，如果范围太大则可能产生障碍物的判断失误,范围过小又很容易造成车身撞上障碍物,所以这点须认真考虑确定；由于无线通信容易受空间和距离的限制而且容易受到干扰，所以采用什么方法实现小车和控制器之间的无线通信需仔细研究确定。
3. 国内外研究现状（文献综述）
1、研究现状智能小车、机器人的发展研究从上世纪 60代至今已有几十的历史，自从上世纪 60代末期，第一台能够自主移动机器人问世以后，经过几十的发展智能机器人已经从最初的示教模仿机器人发展到现在的具有感知功能的智能机器人，在技术上取得很大的进步许多国家都对智能机器人进行大的研究。
由于各国的科研实同，其水平也有高低，其中美国和日本在该项技术的研究处于领先地位。
法国提出的机器人与人工体国家计划主要是对智能机器人的认知功能进行深入的研究，使其能够在复杂的环境中通过自主感知判断来自动执行各种动作。
4. 研究方案
方案：采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
1) 避障方案选择 方案：采用红外线避障，利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜。 红外线发射接受电路原理图如图2所示。 采用红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制，这样减少外界的一些干扰。 接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。采用红外线发射与接收原理。利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射距离远近由RW调节，本设计调节为10CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。利用单片机的中断系统，在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。由于只采用了一组红外线收发对管，在避障转弯方向上，程序采用遇障碍物往左拐方式。如果要求小车正确判断左转还是右转，需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰比较小，性价比高。。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率，采用单片机程序解决。发射信号强弱的调节，由可调精密电阻调节。
图2 红外线发射接受电路原理图2)声音提示方案一：采用单片机产生不同的频率信号来完成声音提示，此方案能完成声音提示功能，给人以提示的可懂性比较差，但在一定程度上能满足要求，而且易于实现，成本也不高，我们出自经费方面考虑，采用方案一。方案二：采用DS1420可分段录放音模块，能够给人以直观的提示，但DS1420录放音模块价格比较高，也可以采用此方案来处理，但方案二性价比不如方案一。
3)计量路程方案方案一：利用红外线对射方式，在小车的车轮开一些透光孔来计量车轮转过圈数，从而间接地测量路程。方案二：利用霍尔元件来对转过的车轮圈数来计程，在车轮子上装小磁片，霍尔元件靠近磁片一次计程为车轮周长。此方案传感的信号强，电路简单，但精度不高。如果想达到一定的计量精度，用霍尔传感元件比较难以实现，因为在车轮上装一定量的小磁片会相互影响，而利用红外线对射方式不会影响各自的脉冲，可达到厘米的精度，因此采用方案一来实现。 计量路程示意图见图3。通过计算车轮的转数间接测量距离，利用了霍尔元件感应磁块产生脉冲的原理，再对脉冲进行计数。另可采用红外线原理提高记程精度，其方法为在车轮均匀打上透光小孔，当车轮转动时，红外光透射过去，不断地输出脉冲，通过单片机对脉冲计数，再经过一个数据的处理过程，这样就可把小车走过的距离计算出来，小孔越多，计数越精密。
小磁块 |
车轮 |
霍尔传感器 |
MCU |
图 3 计量路程示意图
4)智能车驱动电路方案一：采用分立元件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想。方案二：因为小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。智能车驱动电路实现如图4所示。
图4 智能车驱动电路
5) 寻找光源功能方案一：在小车前面装上几个光电开关，通过不同方向射来的光使光电开关工作，从而对小车行驶方向进行控制，根据光电开关特性，只有当光达到一定强度时才能够导通，因此带有一定的局限性。方案二：在小车前面装上参数一致的光敏二极管或者光敏电阻，再通过A/D转换电路转换成数字量送入单片机，单片机再对读入的几路数据进行存储、比较，然后发出命令对外围进操作。对方案一、二进行比较，方案二硬件稍为复杂，但能够对不同强度的光进行采集以及比较，操作灵活，所以采用方案二。 寻找光源电路图如图5所示。
图5 寻找光源电路图
6)显示部分方案一：采用LCD显示，用单片机可实现显示数据，但显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较昂贵。方案二：采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易。故采用LED数码管显示。4)显示电路如图6所示。
图6 显示电路
5. 工作计划
第1 周：解毕业设计任务，收集资料。
第2 周: 弄清智能车模的结构和工作原理，系统设计思想、设计方法第3 周: 学习MCS－51 系列单片机的应用。
第4 周: 在此基础上写出毕业设计的开题报告，提出设计方案，并完成相关英文资料的翻译。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
