电动小车控制系统的设计【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 电动小车控制系统的设计 一、课题研究意义及现状 自第一台工业机器人诞生以来 ,机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。从普通的玩具机器人到工业控制机器人，从能够模拟人的行为的机器人到可以进行太空探测的机器人，可以预见今后的智能机器人的应用将更加广泛。机器人智能化水平的提高大大增进了劳动效率 ,减轻了人的劳动强度 ,提高了产品质量 ,改善了劳动环境 ,减少了能源和材料消耗 ,保证了安全等。 本课题对机器人一种类别：智能小车做一个简单的设计和研究，以了解机器人大致 的原理和应用。 智能小车，即轮式机器人，可以理解为机器人的一种特例，比机器

2、人的智能化程度稍微低了一点。而众所周知的机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活领域应用的不断扩大，给人们的生产生活产生了巨大的影响。智能小车与遥控小车不同，遥控小车需要操作人员控制其转向、启动停止和前进后退，智能小车，则可以通过单片机控制来实现其对行驶方向、启动、停止以及速度的控制，无需人工干预。操作人员可以通过修改智能小车的控制程序来改变它的行驶方式。智能小车是一个集环境感知，动态决策与规划、 行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。他集中运用了计算机、传感器、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 现在的智能小车基本功能可以有自动循迹功能

3、、避障功能、趋光行驶功能、金属探测功能，另外还有一些扩展功能有声音控制、语音播报、测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度。 智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它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者更高的目标，本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案，分析方法与特 色与创新点等可以为自动运输机器人，采矿勘探机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题主要设计一个

4、多功能电动小车系统，掌握电动小车系统的组成，并应用 C51 系列单片机设计一个电动小车系统的自动控制方案。 主要内容 : （ 1）了解和研究电动小车中常用的小功率直流电机的驱动方案； （ 2）研究实现小车自动寻迹和智能避障的方案。 （ 3）分析基于 C51 单片机 的电机控制 解决方案，确定系统设计中需要用到 STC89C52 的内部结构、通用 I/O 数目等参数； （ 4）系统的整体硬件结构设计 (包括芯片规划和外围电路设计 )； （ 5）设计电机驱动模块电路、寻迹和避障功能实现模块电路，并绘制原理图，制作 PCB 板； （ 6）应用 C 语言编写系统应用程序，进行硬件电路的调试。 预期目标

5、 :完成小车控制系统中各模块电路的设计和制作，并完成设计论文。 三、 课题研究的方法及措施 电动小车控制系统主要实现避障和循迹两个功能。电动小车控制系统由 C51 单片机主控模块、直流电机驱动模块、行车轨迹检测模块、障碍物检测模 块、行驶状态显示模块 、按键模块 和电源模块 组成。 系统组成框图如下： C51单片机主控模块障 碍 物 检 测 模 块按 键 模 块直 流 电 机 驱 动 模 块行 驶 状 态 显 示 模 块行 车 轨 迹 检 测 模 块电 源 稳 压 模 块图：系统组成 1.行车轨迹检测模块 元件：采用反射式红外光电传感器 原理：由于光线照到路面产生反射，且黑色与白色反射系数不同

6、，可以根据传感器接收到的光判断车是否超出黑线。电路检测到黑色或白色的时候可以产生高低电平信号的变化，并将信号送至单片机，从而控制左右电机转动，实现小车沿黑线运动。 2.障碍物检测模块 元件：采用超声波传感器 原理：由于超声波遇到障碍物会反射，电路初始状态下为高电平，检测到障碍物时变为低电平，将信号输入单片机，以控制 左右电机转动，实现避障。 3.按键模块 主要用来控制小车启动和停止。 4.直流电机驱动模块 元件：直流电机 原理：给电机通电，电机两端分别通正负电流即可实现正转或反转。可利用单片机的四个 I/O口，比如 P1.0P1.3，编程实现。 5.行驶状态显示模块 可用来显示障碍物距离或者显

7、示小车行驶方向状态。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 15 至 2010年 5月 1日。 1、 2010 年 10 月 20 日 -11 月 10日： 分析所给任务，收集资料，系统设计方案制定， 2、 2010 年 11 月 11 日 -11 月 30 日： 完成关于 电动小车控制系统的开题报告、文献综述、外文翻译。 3、 2010 年 2 月 18 日 -3 月 20日： 设计与写论文，系统模块软件程序设计， 4、 2010 年 3 月 20 日 -4 月 1日： PCB 设计和制作，撰写设计报告与论文。 5、 2010 年 3 月 20 日 -5 月 1日：

8、 设计作品系统调试和完善，论文修改。 6、 2010 年 5 月 1 日 -5 月 15日 ：完成 答辩 。 五、参考文献 1 宋长套，赵国象，任领 .移动机器人超声波避碰传感器系统设计 J.计算机测量与控制， 2006，12. 2 唐颖 ,程菊花 ,任条娟等 .单片机原理与应用及 C51 程序设计 M.北京 : 北京大学出版社 ,2008. 3 戴国骏 .系统可配置单片机原理与应用 M.北京：机械工业出版社， 2009， 4. 4 杨武强 .机器人超声波避障控制系统的研究 D.中国石油大学， 2007. 5 郭天祥 .新概念单片机 c 语言教程 入门提高开发拓展全攻略 M.北京 :电子工业出

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