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1、麻省理工学院2019年 论文答辩,基于51单片机的循迹避障小车的设计,指导老师：* 报告人：*,日期：2019.06.21,班 级 ：*,主 要 内 容：,选题背景:,第一代 可编程的在线型小车,第二代 离线编程型小车,第三代 智能型小车,以多种外部传感器构成感官系统，通过采集外部的环境信息，精确地描述外部环境的变化。,装有简单的传感器，可以感觉到自身的的运动位置，速度等其他物理量，电路是一个闭环反馈的控制系统，能适应一定的外部环境变化。,不装载任何传感器，只是采用简单的开关控制，通过编程来设置循迹小车的路径与运动参数。,智能车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
2、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是更高的目标。,循迹避障小车特点:,1,循迹避障小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，通过电脑程序来控制，沿设定的引导路径行驶，无需驾驶员操作，并能避过途中的障碍物。,2,循迹避障小车的另一个特点是高度自动化，可以根据设计要求、生产工艺流程等改变而灵活改变行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带和流水线线相比非常低廉。,3,此外，循迹小车依靠蓄电池提供动力，具有清洁生产、运行过程中无噪音、无污染的特点，不仅自身节能环保，还能代替人从事危险任务。,高级智能车的应用实例,Google 无人驾驶汽车,Amazon 物流搬
3、运车,中国“玉兔”月球车,美国“好奇号”火星探测器,循迹小车总体设计:,循迹避障小车控制系统结构框图,本系统采用简单明了的设计方案。以AT89C51为主控芯片，主要包括避障模块、电源模块、电机驱动模块等。通过循迹及避障传感器来采集周围环境信息来反馈给CPU，通过主控的处理，来控制电机的运转，从而实现循迹与避障的功能，达到智能行驶。,实时检测路径，并按照指定路线行驶,实时检测障碍物，并绕过继续行驶,预期功能,晶振电路:,本设计选用12MHZ无源晶振、2个22pF电容，使得一个机器周期是1s。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，两个电容则是起到并联谐振的作用。,复位电路:,当系统上电后，由于电容
4、充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。,循迹和避障模块,循迹模块： 信号端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，信号端输出高电平；当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，信号输出低电平。,避障模块： 该传感器是一种红外光电管，是一种集发射与接收于一体的光电式传感器。前方无障碍输出高电平，有障碍输出口（黄色）电平会从高电平变成低电平，背面图有一个电位器可以调节障碍的检测距离。,驱动电路:,1,L298N是一个内部有两个H桥的驱动芯片，这
5、样电机的运转只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。,2,如果OUT1信号为“0”，OUT2信号为“1”，并且使能信号是“1”，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机；如果OUT1信号变为：“1”，而OUT2信号变为“0”，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。,L298N驱动芯片和直流电机接线图,循迹小车软件设计:,1,本设计采用C语言来编译程序。模块化结构程序的设计，可以使系统软件便于调试与优化，也使其他人更好地理解和阅读系统的程序设计。运用了模块化程序的结构对软件进行设计，使得程序变得更加直观易懂。,2,Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编源文件。然
6、后分别由C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。目标文件最终转换成标准的Hex文件。,3,Proteus它具有强大的EDA工具软件的仿真功能，且还具有仿真单片机及其他外围器件的功能。,结论：,本课题研究的内容主要是智能小车的循迹系统。以实验组装小车为基础，使用了4个光电传感器来探测周围环境，同时对采集到的数据信息进行融合。取得了以下成果：,2,本设计以AT89C51为主控芯片，很好的将循迹模块，避障模块、电源模块、电机驱动模块等紧密结合起来，通过程序控制，使各模块正常运转并相互反馈。,3,本设计还有巨大的发挥空间，可以达到更好的智能
7、化效果。我相信如果实验条件和时间的允许下肯定能进一步的对本设计进行完善。同时，通过本次设计我掌握了很多以前不熟练的东西，使我在理论和实践上又进了一步。,1,小车可以实现按照预定轨道在无外部环境影响或改变时，小车将一直在轨道上循迹。当小车探测到前进前方的障碍物时，可以自动暂停，人为撤开障碍物后，仍能够继续自动循迹。,展望：,智能循迹避障小车属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本课题的试验性和不完善性。智能循迹小车在以下两个方面还有提升的空间：,1,环境信息采集功能：环境信息采集的实时性和完整性。,增加避障控制功能：包括避障的精确性和灵活度这两个指标。,2,Thank You For Your Attention!,13,
