使用单片机进行智能寻迹小车的设计资料合集免费下载

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上传日期: 2019-08-08

上 传 者: 北辰墨染他上传的所有资料

资料介绍

标签:智能小车(404)单片机(18504)传感器(13622)

本文档的主要内容详细介绍的是使用单片机进行智能寻迹小车的设计资料合集免费下载包括了:毕业设计论文,参考资料,寻迹传感器模块(传感器51测试程序:传感器51测试程序,传感器51测试程序),L298N电机驱动模块程序书,(红外避障模块红外对管:避障传感器模块电路图,传感器51测试程序,红外避障模块使用说明书),智能寻迹小车原理图,程序。

  当今世界,自从进入到二十一世纪以后,科技便不断加速发展,在各行各业中,涌现了许许多多的新的科学技术,由这些新的科学技术带来的新的科技产品,也逐渐融入到人民的日常生活中,自动驾驶技术便是其中之一。何为自动驾驶技术?自动驾驶技术即为车辆在行驶过程中,无人为参与、自动按照设定路线行驶,当遇到障碍物时可以自行避开障碍物的无人驾驶车辆。无人驾驶技术有两大技术要点,即为循迹与避障。

  本文研究一种基于单片机的智能小车系统设计,本系统以单片机作为控制核心,驱动电机实现小车行驶,利用光学传感器实现小车的循迹行驶,以及避障行驶。本系统采用一种特殊算法,实现小车在不同行驶模式下,具有不同的行驶速度。整个系统无人为参与,极大的提高了系统的安全性,避免出现人为误操作,造成车毁人亡的事故。

  随着微电子技术的逐步成熟和不断发展,微处理器芯片的集成度也越来越高,在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器I/O接口电路等元器件,从而构成了“单芯片微型计算机”,简称单片机。

  我国开始使用单片机是从1982年,从开始就得到了迅速的发展。单片机的发展趋势是从1976年Intel公司率先推出8位机MCS-48系列,1980年又推出了内部功能单元集成度强的8位机MCS-51系列产品,其性能大大超过并取代了MCS-48系列产品。最早期的单片机都是8位或者4位的,最为成功的是Intel公司推出的8位单片机8031,并且因为其容易开发和靠靠性较高的特点,获得了一致的好评。随着工业控制领域要求的提高,单片机进一步发展,出现了16位的单片机,其性能更为可靠,并得以迅速的发展。当代的单片机已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入操作系统被广泛应用于全系列单片机上,作为现在高端的电子设备中使用。

  现在常规的单片机普遍都是将CPURAMROM、并行和串行通信接口,中断服务系统、定时计数器电路、内部时钟电路集成在一起的芯片上。增强型的单片机还集成了如A/D转换器、PCA计数器、看门狗、使用方便,因此被大多数人所接受和使用。

  步入二十一世纪以后,科学技术不断发展,近年来无人技术越来越渗透到我们生活的各个方面,如无人超市、无人售票、无人驾驶汽车等等,越来越多的行业开始使用无人技术,随着这些技术的渗透,人们开始解放了双手,提高了效率,让生活变得越来越便捷。

  本文拟研究一种智能小车系统,通过收集市面上各类无人驾驶技术的信息与资料,构建出一种基于单片机的智能小车系统,从而实现循迹与避障的功能。

  现代社会中,以智能为主题的小车系统的发展越来越快,技术也越来越成熟。近年来,无人驾驶技术这一话题也越来越火热。由于汽车行驶关乎我们的人身安全,因此无人驾驶技术的可靠性、安全性,一直备受人民质疑。如果解决安全问题,提高汽车在行驶过程中的安全性,成了我们必须要解决的问题。

  根据要求,本文设计了一种简单的智能小车系统,本系统只包含循迹与避障部分,目的为简化系统,减少其他因素干扰,以验证本系统设计的循迹避障系统是否符合安全性、可靠性要求。

  本文确定如下设计方案:以单片机作为控制核心,驱动电机实现小车行驶,利用光学传感器实现小车的循迹行驶,以及避障行驶。本系统采用一种特殊算法,实现小车在不同行驶模式下,具有不同的行驶速度。整个系统无人为参与,极大的提高了系统的安全性,避免出现人为误操作,造成车毁人亡的事故。

  中央控制系统是整个智能小车的系统核心,它负担着整个系统的信号判断、数据运算以及模块控制等重要责任,因此,选择一款可靠的单片机变得十分重要,好的传感器可以为我们后面的设计研发节省很大时间。为此,有如下几种方案可供选择。

  方案一:

  选择STC公司生产的STC89C52RC作为控制系统核心,该单片机从被设计出到如今已有许多年的历史,并且该款单片机如今还被应用在各行各业中,其主要参数为:8k字节Flash,512字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。此款单片机的优点为性能稳定且价格低廉,但运算能力不强。

  方案二:

  选择ARM公司生产的STM32系列单片机作为控制核心,该单片机主要参数如下:ARM 32位的Cortex-M3、最高72MHz工作频率,在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ(DhrystONe2.1)、单周期乘法和硬件除法。此款单片机的优点为运算能力强,但是价格高昂,且外围电路较为复杂。

  对比两种单片机,我们选择方案一的STC89C52单片机作为整个系统的控制核心,此款单片机的可靠性经受这么长时间的验证,完全符合系统的要求,并且运算能力足以满足本系统的要求,外围电路简单,因此,选择此款单片机作为整个系统的控制核心。

  2.2 电机驱动系统

  由于电机运行时需要较大的电流,单片机的I/O口可以提供的电流十分小,只有几百毫安,因此,我们需要专门的电机驱动系统来驱动电机。根据要求,我们有如下电机驱动方案。

  方案一:

  利用继电器对电机进行驱动,继电器的特点为以小电流便可控制大电流、大功率电路,因为控制电路与被控电路是分开的,所以被控电路对主控电路产生不了影响。因此利用继电器驱动,其优点为可以提供大电流,但是其缺点为不够实时,因为继电器通断需要时间。

  方案二:

  使用ULN2003大功率晶体管来驱动直流电机,其内部为多路达林顿管组成的驱动阵列,在5V供电电压下,可直接与单片机的I/O口相连,其硬件结构简单,而且驱动原理也十分简单,易于使用。但由于外围电路简单,所以其抗干扰能力较弱。

  方案三:

  采用专用电机驱动芯片L298N来做本系统的驱动芯片,该芯片内部包含两个H桥驱动电路,每路可以向外提供2A的电流,可以带动较大负载。其外围电路包含了抗干扰电路设计,使用起来十分稳定。其缺点为运行时间过长时,有较大的热量,因此在使用时,我们需要增加散热片,来降低芯片温度,保证期使用年限。

  通过对比方案一、二、三,最终,我才用方案三中的L298N作为本系统的电机驱动芯片,使用L298N,既可以保证稳定性,又可以保证使用年限。

  本系统以单片机作为控制核心,驱动电机实现小车行驶,利用光学传感器实现小车的循迹行驶,以及避障行驶。经过一系列的安装与调试,实现了如下的功能:

  一、系统上电后,进行开机自检,检查各部分部件是否正常,若有不正常部件,则小车不会启动,直至故障排除。

  二、本系统完成了两大设计功能,分别为循迹与避障。在循迹模式下,小车可以按照预先设定的路线进行行车,根据不同的行车状态,小车还会有不同的行驶速度;在避障模式下,小车可以及时躲避障碍物,当前方障碍物较多时,小车会选择后退,然后左拐,从而躲避这群障碍物群。

  通过本次的设计,我学到了许多课堂上学不到的知识,提高了我的动手能力,也提高了我的发现问题、分析问题、以及解决问题的能力。让我明白,对于无论一个多么庞大的程序,都可以分解成一个个的子程序,每个子程序又可以继续细分下去,直到落实到几条简单的C语句。而且,尽管程序再多,资料再乱,程序的执行都是有先有后的(即程序流程)。另外,良好的程序设计风格可以大大提高程序可读性和避免很多BUG的出现,即使出错也很容易调试。

  对于本次设计,还有许多的地方可以改进。对此,我总结了如下几点:

  一、现在无人驾驶汽车有一功能变得越来越火热,那就是通过移动端来控制汽车的运动状态,就像游戏城中的开汽车一样,通过操控几个虚拟按键,便可以实现汽车的前进、拐弯、以及后退,十分便捷。

  二、增加语音提示模块,当小车遇到障碍物时,可以发出语音提醒,这样更直观,更有安全性。

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