基于GPS导航的自主行驶智能车模型设计.doc

1、 本科毕业设计 设计题目： 基于 GPS导航的自主行驶智能车模型设计 院系名称： 机械工程学院 专业班级： 机电 11-2 姓 名： 卞用方 学 号： 2011022508 指导教师 ： 林海鹏 职 称 ： 副教授 2015 年 6 月 24 日黑龙江科技大学 毕业设计任务书 学生姓名： 卞用方 任务下达日期： 2014 年 12 月 8 日 设计开题日期： 2015 年 4 月 8 日 设 计开始日期： 2015 年 4 月 9 日 中期检查日期： 2015 年 5 月 13 日 设计完成日期： 2015 年 6 月 24日 一、 一般部分设计题目 ： 基于 GPS导航的自主行驶智能车模型设

2、计 二 、设计的主要内容： 主要完成基于 GPS导航的自主行驶智能车模型的转向机构和减速器机构的设计与计算、硬件和软件设计。 三 、设计目标： 设计一辆模型四驱越野车结构，尺寸约为500mm*300mm*150mm，重量不超过 3kg，能够在较复杂路面行驶，行驶速度15m/s，通过 GPS卫星进行自主导航行驶。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 2015 年 12 月 6日 黑龙江科技大学 开题答辩及综合评定书 对调研报告评阅意见（ 10分）： 对可行性论证报告评阅意见（ 20）： 开题答辩委员会审核意见： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 黑龙江科技大学 毕业设计综合评定书 指导教师评

3、阅意见（ 10分）： 评 阅 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 审阅教师评阅意见（ 10分）： 答辩时准备提出的问题： 评 阅 成 绩： 审阅教师签字： 年 月 日 答辩委员会评语（ 50分）： 答辩成绩： 答辩委员会主任签字： 副主任签字： 答辩委员会委员签字： 年 月 日 综 合 评 定 开题成绩 （ 30分） 评阅成绩 （ 10分） 审阅成绩 （ 10 分） 答辩成绩 （ 50分） 综合成绩 本 科 毕 业 设 计 摘 要 随着 世界科技与军事发展，移动机器人技术取得了突飞猛进的发展。智能设备越来越在人类生活、工作等领域承担重要角色，其中智能车辆 自主驾驶技术兴起之后，人们对智能车的

4、关注度越来越高。 本文对基于 GPS导航的自主行驶智能车设计方案进行了探讨，设计主要针对机械部分、硬件部分和软件部分三个部分进行设计计算和元件的选型。其中机械部分设计了一套四驱越野车模型，硬件部分以 AVR ATmega2560芯片作为处理器，搭配 GPS模块、传感器模块、电源模块等。软件部分采用 C语言进行编写，分别对每个模块进行了算法设计及程序的编写，最后实现对自主行驶智能车模型的控制。 关键词： 智能车； GPS导航； AVR单片机；导航算法 本 科 毕 业 设 计 Abstract With the development of science and technology, as w

5、ell as military around the world, mobile robot technology has achieved astounding advances. Intelligent devices are playing an increasingly important role in our daily life and work, and other fields. Among them, after the emergence of autonomous driving technology of intelligent vehicle, people are

6、 paying more and more attention to intelligent vehicles. The paper explores the design scheme of autonomous driving intelligent vehicle with GPS navigation. The design mainly focuses on three parts, namely, mechanical part, hardware part, and software part, including design calculation and component

7、s selection. Among them, the mechanical part designs a four wheel drive SUV model; the hardware part selects AVR ATmega2560 chip as the processor, complete with GPS module, sensor module and power module, etc.The software part is programmed by C language. Algorithm design and programming are conduct

8、ed for each module. Eventually, it realizes control of the autonomous driving intelligent vehicle model. Key words: intelligent vehicle; GPS navigation; AVR singlechip; navigation algorithm.本 科 毕 业 设 计 目 录 摘 要 . Abstract. 第一部分 调研报告 . 1 1.1 学生教师简介 . 1 1.2 调研实证 . 1 1.3 毕业设计背景 . 2 1.3.1 车辆导航系统发展现状 . 2

9、1.3.2 智能车发展现状 . 3 1.4 企业概况 . 4 1.5 调研分 析 . 4 1.6 结论 . 5 参考文献 . 6 第二部分 可行性论证报告 . 7 2.1 设计目的 . 7 2.2 方案论证 . 7 2.2.1 发动机类型选择 . 8 2.2.2 电池类型选择 . 9 2.2.3 传动方案选择 . 10 2.3 最终设计方案 . 11 参考文献 . 12 第三部分 毕业设计计算书 . 13 3.1 电动机选择 . 13 3.1.1 电动机类型选择 . 13 3.1.2 电动机功率的计算 . 13 3.1.3 电动机转速的计算 . 14 3.2 计算总传动比和分配各级传动比 .

10、15 本 科 毕 业 设 计 3.2.1 车辆总传动比的计算 . 15 3.2.2 传动比的分配 . 15 3.3 运动参数及动力参数的计算 . 16 3.3.1 各轴转速的计算 . 16 3.2.2 各轴功率的计算 . 16 3.2.2 各轴转矩的计算 . 16 3.4 齿轮传动设计计算 . 17 3.4.1 圆柱齿轮传动设计计算 . 17 3.4.2 锥齿轮传动设计计算 . 22 3.5 传动轴设计和选择 . 25 3.5.1 万向联轴器样式选择 . 25 3.5.2 传动轴设计 . 26 3.5.3 转向机构设计 . 26 第四部分 智能车硬 件设计 . 29 4.1 系统硬件设计方案

11、. 29 4.1.1 ATmega2560-16U单片机介绍 . 29 4.1.2 ATmega2560-16U最小系统 . 30 4.1.2 ATmega2560-16U最小系统 . 30 4.1.3 I2c总线接口 . 31 4.1.4 RS-232-C串口总线接口 . 32 4.1.5 USB接口 . 33 4.2 ATK-NEO-6M GPS模块 . 33 4.3 GY-86 10DOF传感器模块 . 35 4.3.1 HMC5883L磁场传感器 . 35 4.3.2 MPU6050六轴陀螺仪 . 36 第 五 部分 智能车软件设计 . 38 5.1 导航算法设计 . 38 5.1.1

12、 导航原理 . 38 5.1.2 程序流程图 . 40 5.1.3 相关代码 . 40 5.2 GPS程序设计 . 42 5.2.1 NMEA-0183协议 . 42 本 科 毕 业 设 计 5.2.2 程序流程图 . 45 5.2.3 相关代码 . 45 5.3 六轴陀螺仪程序设计 . 47 5.3.1 基本原理 . 47 5.3.2 程序流程图 . 50 5.3.3 相关代码 . 51 5.4 磁场强度传感器程序设计 . 52 5.4.1 基本原理 . 52 5.4.2 程序流 程图 . 56 5.4.3 相关代码 . 57 5.5 舵机控制程序设计 . 61 5.5.1 基本原理 . 61 5.5.2 程序流程图 . 63 5.5.3 相关代码 . 63 结 论 . 66 致 谢 . 67 参考文献 . 68