1. 研究目的与意义
在人类认识与改造自然环境的过程中,利用能够代替人力的机器去发展与解放生产力一直是人类的希望。
智能车辆是一个运用计算机、信息、通信、导航及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术。
随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也越来越受到关注,智能车辆在军事、民用和科学研究方面都已获得了应用。
2. 课题关键问题和重难点
该课题的关键问题在于智能小车利用循迹模块去实现路线的识别与判断,利用超声波测距等模块进行距离的测量从而实现避障或停车的功能,直流电机的驱动以及利用定位模块使小车能够经过固定地点报站的软件设计问题,由于该课题涉及到的模块较多,因此利用STC89S52单片机作为主控制器模块控制所有模块的运行将是最需要解决的问题,模块越多产生问题的可能性就越大,并且还需要用到串口传输数据,因此软件设计时的定时器等功能分配以及程序的模块化设计是该课题的核心。
同时由于模块较多,原理图绘制以及仿真测试都对后期实物测试有重要影响。
该课题的难点在于硬件设计部分,由于模块多,空间有限,因此硬件设计困难,焊接测试工程量大都是后期实验的难点。
3. 国内外研究现状(文献综述)
该课题主要涉及到的硬件设计有如下几个模块:车体设计,主控制器模块,电源模块,电机驱动模块,循迹模块,测距模块以及定位模块。
因此对这几个模块进行了评估以及调研以选择最佳的方案。
1、车体设计方案1:直接购买市场上的玩具汽车,市场上的玩具汽车具有组装完整的车架车轮,驱动模块,电源模块等模块,可以省去许多安装上的步骤,但是购买玩具汽车的缺点也是显而易见的,首先由于玩具汽车装配紧凑,余留出的用来安装各种其他电子元器件的空间十分有限,并且由于玩具汽车模块与模块之间已经固定,想要调整或是与其他系统相连十分困难。
4. 研究方案
经过对不同方案的比较,最终决定购买较为便宜且扩展性好的两轮附带万向轮的车模,利用编程简单、价格低廉的STC89S52单片机作为主控制器,电源使用更换方便的6节1.5V干电池组成的电源,使用L298N芯片驱动的直流电机作为驱动模块,使用五只红外对管对道路进行监测从而实现循迹功能,测试距离从而实现避障功能由HC-SR04超声波模块实现,定位功能使用便于串口通信且精度较高的GPS模块实现。
5. 工作计划
第1周:查阅相关资料,掌握工作原理,并翻译不少于3000字的外文文献,论证设计的可行性,研究设计方案和设计思路;第2周:撰写毕业设计开题报告,审阅开题报告后整改并完成毕业设计开题报告,开始设计系统组成原理框图,进行系统电路原理图设计,绘制电路原理图;第3周:继续设计系统组成原理框图,进行控制电路原理图设计,绘制电路原理图;第4周:完善电路组成,进行电路元器件选择、参数计算等等;第5周:搭建、焊接硬件电路,并对硬件部分进行测试;第6周:软件结构和流程图设计,进行软件设计、程序调试以及Proteus仿真;第7周:继续进行软件设计、程序调试以及仿真,同时开始电路硬件和软件部分联调;第8周:电路硬件和软件部分联调,同时列写毕业论文大纲,准备起草论文;第9周:进行系统的整体调试,整理资料,撰写毕业论文;第10周:修改、完善毕业论文。
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