1、本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化智能循迹小车设计一、 课题研究意义及现状普尧勒机器人是由美国国防部高级项目计划局主持并出资予以开发的高技术军事装备,研制单位则由“美国机器人防卫系统公司”承担。普尧勒机器人大小和一辆轻型卡车差不多,但它和山活人驾驶员控制的卡车不一样,它可以自主地利用其视觉定位系统,对敌方来袭坦克,装甲车和其他移动目标进行判别与定位,然后可以在力所能及的范围内实施攻击。普尧勒还可以携带不同的设备,以完成对敌侦察,向前线运送给养等任务。它在行进中还可以帮助上级与下级之间进行战地联络,为前线指挥机构与后方大本营之间保持通畅的通信联络提供一条不间断的中继枢纽。1973 年 1
2、 月 8 日 发 射 月 球 21 号 ， 把 月 球车 2 号送上 月 面 考 察 取 得 更 多 成 果 。 最后 一 个 月 球 24 号 探 测 器 于 1976 年 8 月 9 日 发 射 ， 8 月 18 日 在 月 面 危 海 软 着 陆 ， 钻采 并 带 回 170 克 月 岩 样 品 。 至 此 ， 前 苏 联 对 月 球 的 无 人 探 测 宣 告 完 成 ， 人 们 对 月 球 的认 识 更 加 丰 富 和 完 整 了 。 2010 年 10 月 1 日，嫦娥二号发射成功。此刻根据嫦娥工程计划，第二期工程圆满完成。第三期计划也将在 2011 至 2020 年拉开序幕，而第
3、三期计划最重要的任务就是研制和发射新型软着陆月球巡视车，并对月球表面进行巡视勘察。2002 年 美 国 iRobot 公 司 推 出 了 吸 尘 器 机 器 人 Roomba， 它 能 避 开 障 碍 ， 自 动 设计 行 进 路 线 ， 还 能 在 电 量 不 足 时 ， 自 动 驶 向 充 电 座 。 Roomba 是 目 前 世 界 上 销 量 最 大 、最 商 业 化 的 家 用 机 器 人 。根据美国玩具协会的调查统计，2006 美国智能玩具市场规模至少 300 亿美元，而全球这一市场规模更是高达 600 亿美元。而且这一数字还在增长。就 2003 与 2004 年相比，智能玩具的销
4、量增长就达到 52%。与此同时，英国玩具零售商协会选出的 2005 年圣诞最受欢迎的十大玩具中，7 款就是智能玩具 1。从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。高科技含量电子玩具蒸蒸日上。二、课题研究的主要内容和预期目标本设计要求采用 51 单片机作为核心控制器，进行循迹小车的控制。设计目标（1） 通过汇编语言对单片机编程实现控制电机运转。（2） 通过红外传感器来检测地面黑线状况控制小车转动。（3） 通过调节给定参数实现对小车前进、后退、转弯的控制。（4） 能够在给定时间内在给定路线上行进并避开障碍物。设计的具体内容（1） 设计单片机的最小系统。（2） 设计直
5、流电机驱动模块及其编程。（3） 设计无线遥控模块及其编程。（4） 设计语音控制模块及其编程。（5） 设计小车红外循迹模块及其编程。（6）设计小车红外避障模块及其编程。三、课题研究的方法及措施系统设计框图 红 外 循 迹 模 块 红 外 避 障 模 块 控 制 核 心 AT89S51 语 音 控 制 模 块 无 线 遥 控 模 块 单 片 机 驱 动模 块 L293D 电 机驱 动 （1）采用 AT89S51 单片机作为主控制器。（2）用 3 节锂电池给直流电机供电，用两节锂电池经 7805 降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。（3）用红外对管和红外故障检测传感器分别进行寻迹和避障。（4）L
6、293 作为直流电机的驱动芯片。整个电路系统分为控制器模块、电源模块、寻迹传感器模块、红外壁障模块、直流电机及其驱动模块、电压比较模块等模块构成。利用红外对管和红外故障检测感应器对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给 AT89S51 控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。四、课题研究进度计划第一阶段（自 2010 年 10 月 20 日至 2010 年 12 月 3 日）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。第二阶段（自 2010 年 12 月 4 日至 2011 年 1 月 4 日）：设计各模块电路并进行
7、逐一仿真、调试。（自 2011 年 1 月 4 日至 2011 年 2 月 14 日）：对程序算法研究及软件程序设计。（自 2011 年 2 月 15 日至 2011 年 3 月 14 日）：撰写设计报告与论文。第三阶段（自 2011 年 3 月 15 日至 2010 年 4 月 15 日）：算法完善，论文修改，制作PPT，准备答辩。五、参考文献1 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选M.北京：清华大学出版社，2008,12.2 杨永才，何国兴，马军山. 光电信息技术M.上海:东华大学出版社，2009,4.3 张记龙. 光电信息技术与应用M.北京：国防工业出版社，2008，8.4 梅遂
8、生，杨家德.光电子技术-信息准备的新秀M.北京：国防工业出版社，1999,9.5 朱京平.光电子技术基础M.北京：科学出版社，2009，1.6 王庆有，光电技术M. 北京：电子工业出版社，2005，4.7 周四春，吴建平，祝忠明等.传感器技术与工程应用M.北京：原子能出版社，2007，9.8 俞志根等.传感器与检测技术（第二版）M. 北京：科学出版社，2010，6.9 Wohltjen H. , Sensors & Actuators M, 5(1984)307. 10 刘笃仁,韩保君，刘勒.传感器原理及应用技术（第二版）M.西安：西安电子科技大学出版社，2009，4.11 杨永才，何国兴，马
9、军山. 光电信息技术M.上海:东华大学出版社，2009,4.12 王海晏.光电技术原理及应用M. 国防工业出版社，2008,8.13 靳会清. 热释电红外传感器原理及应用J.煤炭技术，2008，8，27（8）:1-214 刘宗新，王丹伟，张迪超，徐世录. 红外传感技术的军事应用与分析J.红外与激光工程，2007，9，36（9）:600-60515Kirchnerova J. ，Bale C.W. ,Skeaff J. M. Sensors & Actuators BM, 1990,B2,7.16 张洪润.传感器应用设计300例M.北京：北京航空航天大学出版社，2008，1017 吴重庆.光波导
10、理论（第二版）M.北京：清华大学出版社，2005，5.18 杨小丽.光电子技术基础M.北京：北京邮电大学出版社，2005，2.毕业论文文献综述电气工程及自动化光电技术研究综述摘要：文章对光电技术原理做了较为全面的介绍。概括了光电技术所需的基本理论，然后着重介绍了其在红外线和其他领域的应用及未来的发展。最后对光电技术进行归纳、总结。关键词：光电技术；红外线；原理；应用 1.引言近年来，我国的高科技技术得到了迅速的发展，其标志性技术在光子、电子学技术领域，也称光电子技术 1 。光电技术是光电子技术、微电子技术、信息技术、光电技术、图像处理等学科相互交叉、相互渗透和相互结合的产物，它已成为发达国家的
11、主导产业其应用日益广涉和深入 2 。2.光电信息技术的原理2.1 光电信息技术概述电子技术的高度发达、广泛应用及其对社会各方面的深刻影响是人所共知的。电子技术发展的一个重要方面就是对光波段的开拓和利用。光电子技术就是光波段的电子技术。它涉及电磁波谱的光波段，即红外线、可见光、紫外线和软x射线部分的电磁辐射。从电磁波谱图上可以看出，光电子学涉及的频率范围为310 11Hz至310 16Hz 3。自1960年激光器问世以来，光电子技术呈现出勃勃生机。在信息化的21世纪，光电子与微电子组成信息技术两大支柱，21世纪可称为光电子技术的世纪，因而培养和造就一大批掌握光电子技术基础知识、基本理论与基本技能
12、，了解光电子技术最新发展动态的高级专业技术人才成为当今社会的迫切需要 4。从上述的分析可知，光电技术是一种非常丰富的波普资源，被广泛的应用。2.2 光电技术原理概述2.2.1光的波粒二象性光电技术最基本的理论是光的波粒二象性。即光是以电磁波方式传播的粒子。几何光学依据光的波动性研究了光的折射与反射规律，得出了许多关于光的传播、光学成像、光学成像系统和成像系统像差等理论。物理光学依据光的波动性成功地解释了光的干涉、衍射等现象，为光谱分析仪器、全息摄影技术奠定了理论基础。然而，光的本质是物质，它具有粒子性，又称为光量子或光子 5。2.2.2光电效应当光照射在某些物质上，使该物质吸收光能后其电子的能
13、量和电特性发生变化，这种现象称为光电效应 6。根据物理现象的不同，通常可以将光电效应分为外光电效应和内光电效应两种 7。基于外光电的工作原理，可以将光电器分为光电管和光电倍增管 8。基于内光电的工作原理，可以分为光电导效应和光生伏特效应 9。光电导效应，即光照强度与半导体阻值成反比；光生伏特效应，即光照引起电动势的现象。2.2.3热释电效应热释电效应指的是某些晶体的电极化强度随温度变化而释放表面吸附的部分电荷。此效应只能发生在不具有中心对称的晶体中 10。3.光电信息技术的重点应用3.1 红外技术红外技术是一项既古老又年轻的技术。多年来一直围绕红外应用的各种元器件、材料，特别是半导体工艺、微电
14、子学近年来的迅猛发展，大大促进了红外技术的应用。红外技术在军事上的应用由简单的红外探测定向发展成了各式红外热成像仪器，应用范围从航天到海、陆、空三军 11。红外线传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光敏元件 12,其技术现已在现代科技、国防 13和工农业等领域获得了广泛的应用。3.1.1红外传感器的应用及发展通常我们可以按照其探测机理将红外线传感器分为光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）两种 14。人们根据他的各种工作原理制成了非常多非常实用的仪器。如基于光电效应制成的红外测温仪、红外成像仪 15；基于热电效应制成的红外报警器 15等等。红外传感器是我们日常生活中最为常见的一种传
15、感器。人们根据他的各种工作原理制成了非常多实用的仪器。如基于光电效应制成的红外测温仪、红外成像仪 14；基于热电效应制成的红外报警器 14等等，不仅在生活中随处可见，他在军事领域也得到了广泛的应用，包括：战斗机、直升机、无人机等等。随着高新技术的发展，红外传感器技术也将更加成熟，器灵敏度、效能、定位精度也将会更高。红外传感器技术在未来将发挥更大的效能 2。3.2 光纤技术20世纪末，光纤技术作为信息社会的主要支撑技术之一，已经成熟并成为通信的主流。进入21世纪，光纤通信与光纤传感技术继续飞速发展，表现在速率的提高，波分复用技术的成功运用以及网络化的发展倾向。光纤通信已经不只局限于传输领域，全光
16、交换技术、全光网络技术的出现，正预示着全光通信时代的到来 16 。3.3 激光技术激光束的基本特性，从应用角度可概括为两个方面：一方面，它是定向的强光光束：另一方面，它是单色的相干光束。激光在各个技术领域中的广泛应用都是利用r这两方面的特性。例如：激光通信、激光测距、激光定向、激光雷达、激光切削、激光手术、激光受控热核反应等。主要是利用激光的定向强光光束的特性；而激光全息、激光测长、激光干涉等，主要是利用激光是单色相干光束的特性 17。4.结论通过以上的分析我们了解到，光电信息技术是基于光所特有的性质进行人为地研究，不断开拓产品应用于现代经济、文化、教育、卫生、军事等领域。不难推测在今后的社会
17、发展中，光电信息将越来越受到重视和发展，对于光电信息的研究领域也将不断地加深和拓宽，对于从事光电信息产业的人才需求也将越来越大。在今后的日子里面，如果我们多加留意光电信息建设，多关注相关方面知识，我国的光电信息技术将得到更多的重视，加快进入国际水平的行列队伍的步伐。参考文献1 杨永才，何国兴，马军山. 光电信息技术M.上海:东华大学出版社，2009,4.2 张记龙. 光电信息技术与应用M.北京：国防工业出版社，2008，8.3 梅遂生，杨家德.光电子技术-信息准备的新秀M.北京：国防工业出版社，1999,9.4 朱京平.光电子技术基础M.北京：科学出版社，2009，1.5 王庆有，光电技术M.
18、 北京：电子工业出版社，2005，4.6 周四春，吴建平，祝忠明等.传感器技术与工程应用M.北京：原子能出版社，2007，9.7 俞志根等.传感器与检测技术（第二版）M. 北京：科学出版社，2010，6.8 Wohltjen H. , Sensors & Actuators M, 5(1984)307. 9 刘笃仁,韩保君，刘勒.传感器原理及应用技术（第二版）M.西安：西安电子科技大学出版社，2009，4.10 杨永才，何国兴，马军山. 光电信息技术M.上海:东华大学出版社，2009,4.11 王海晏.光电技术原理及应用M. 国防工业出版社，2008,8.12 靳会清. 热释电红外传感器原理及
19、应用J.煤炭技术，2008，8，27（8）:1-213 刘宗新，王丹伟，张迪超，徐世录. 红外传感技术的军事应用与分析J.红外与激光工程，2007，9，36（9）:600-60514Kirchnerova J. ，Bale C.W. ,Skeaff J. M. Sensors & Actuators BM, 1990,B2,7.15 张洪润.传感器应用设计300例M.北京：北京航空航天大学出版社，2008，1016 吴重庆.光波导理论（第二版）M.北京：清华大学出版社，2005，5.17 杨小丽.光电子技术基础M.北京：北京邮电大学出版社，2005，2.毕业论文（20_ _届）智能循迹小车设计
20、摘 要21 世纪是智能化高速发展的世纪，智能化的发展引领着工农业的高速发展，他可以按照人们一开始设置的模式在特定的环境里面实现智能化操作，不需要人的参与。基于以上背景，本设计围绕着智能化展开，其中的设计思路，思考方法，新颖点都能为巡逻机器人，探测循迹车，自动送料装置等提供一定的参考价值。同时小车可以作为教学工具，为学生提供更加直观，更加有效地范例，提高学生的学习兴趣。本设计以 AT89S51 为控制核心，通过无线模块 PT2262 和 PT2272 遥控小车的前进、后退、转弯并通过红外线传感器采集路面信息以实现小车自动循迹和避障等功能。本设计在方案论证上，结合大量的相关技术资料，不断反复对比推敲，提出相关的实现方案，并结合到本设计的具体设计要求，选择最佳的实现方案。从对控制芯片的选取，到无线模块的取舍，再到相关传感器的筛选，并在此基础上完成各模块设计。通过对相关模块的独立测试调节，得到相关信号，从而实现该模块功能。最后将各个模块整合在小车上，进行调试检测，达到预期目标，实现多功能智能小车的设计。关键词：智能，红外对管，自动寻迹，语音控制，综合处理
