1、 毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 基于单片机的自动往返小汽车的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着汽车工业的迅速发展，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。关于汽车的研究也就越来越受人关注。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。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，为了适应机电一体化的发展在汽车智 能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单
2、智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。设计的智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。 由于单片机教学例子有限，因此，单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践，使学习者更好的了解单片机的发展。通过此次的单片机寻轨车制作，使学生从理论到实践，初步体会单片机项目的设计、制作、调试和成功完成项目的过程及困难，以此学会用理论联系实际。通过对实践中出现的不足与学习来补充教学上的盲点。 智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车，是在网络环境下利用信息技术、 智能控制技术、 自动控制、 模式识别、 传感器技术、 汽车电子、 电气、计算机和机械等多个学科的最新科
3、技成果，使汽车具有自动识别行驶道路、 自动驾驶等先进功能 .随着控制技术、 计算机技术和信息技术的发展 ,智能车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色 .近年来， 智能车在野外、道路、 现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。 二、研究的基本内容。 智能寻迹小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流减速电机 驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的 在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感器，当小车左边的传感器检测到黑线时，说明小车车头向右边偏移，这时主控芯片控制左轮电机减速，车体向左边修正 同理当小车的右边传感器检测到黑线时，主控芯
4、片控制右轮电机减速，车体向右边修正 当黑线在车体的中间，中间的传感器一直检测到黑线，这样小车就会沿着黑线一直行走。 三、研究步骤、方法及措施： 本 次设计的主控芯片选择为 C89C51 是一种低功耗高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 的系统可编程 Flash 存储器， 使用高密度非易失性存储器技术制造，与 80C51产品指令和引脚完全兼容片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在线系统可编程 Flash，使得 89C51 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活有效的解决方案。 本设计以 AT89C51 单片机芯片作为自动往
5、返小汽车的检测和控制核心。小车的行驶轨道为白色纸面加黑色线条构成。我们利用两个放置在小车前端，两个放置在小车后端的红外线光电传感器来检测跑道上黑线的位置，并以此判断小车的位置。根据设计方案小车在不同位置具有不同速 度和不偏离轨道的要求对小车的运行行驶速度和方向进行相应的控制。小车小轮上铺有霍尔元件，小车每转一周就将的反映信号传送到 AT89C51 单片机内，由 AT89C51 单片机的内部计时器来计算小车实际行驶的时间和距离，通过 LED 灯直观的显示出来。小车电源部分：采用单一的 +9V 电源供电，利用MC34063 将电源经过 DC/DC 转换，让 CPU 和电机电源都具备自己独立的电源，
6、让小车的电源部分同步实现抗干扰和外围设备的简单化；纠偏控制部分：通过装在小车前后的四个红外线传感器检测小车是否一直和铺在地面的黑线对齐，如果偏离，传感器 会将得到的不同输入信号传送到单片机，再由单片机输出控制信号控制继电器的吸合与放开，实现偏转电机的正反转向，最终达到对小车行驶方向的纠正；速度控制部分：同样的先通过红外线传感器传达来的信号，再根据需要的具体速度调速。调速部分我们采用软件控制的 PWM 调速。主要是在计时中断程序里设定一个变量，每次中断执行一次就令变量 +1，然后将当前的变量值与原先设定的 PWM 的值进行比较，再由单片机控制给电机加上所需要的不同占空比方波来控制小车的电机转速，
7、最终达到控制小车行驶速度的目的；数字显示部分：利用四个共阴极的 8 位 LED 数码 管与译码块 CD4511共同组成静态显示部分；中央控制单元：选用 89C51 单片机，不但使系统简单而且很大程度上增加了系统的稳定性和灵活性。 四、参考文献 1李广弟 . 单片机基础 M，（第三版） . 北京：北京航空航天大学出版社， 2007. 2康华光 . 电子技术基础：模拟部分 M，（第四版） . 北京：高等教育出版社， 2003. 3康华光 . 电子技术基础：数字部分 M，（第四版） . 北京：高等教育出版社， 2001. 4李光飞 . 51 系列单片机设计实例 M. 北京：北京航空航天大学出版社 ，
8、 2006. 5HuiLi, Amit Lal, Jake Blanchard, et al. Self-Reciprocating Radioisotope-Power CantileverJ.Appl Phys, 2002, 92: 1122-1127. 6 康华光，陈大钦 . 电子技术基础模拟部分 M，（第四版） . 华中理工大学 ,2008. 7 王兆安，黄俊 . 电力电子技术 M，（第四版） . 机械工业出版社 2009. 8董民政 . 自动往返电动小汽车设计报告 J. 兰州铁道学 院学报， 2001. 9Karr C L. Applying genetics to fuzzy logicJ. IEEE AI Expert, 1991,6(2):38-43.
