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1、西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计（论文）题目：自动避障寻迹小车硬件设计系 别： 电子信息系 专业：通信工程班级：B090310学生：李春健学号：B09031009指导教师：王青岳2013年06月毕业设计（论文）任务书系别 电子信息系 专业通信工程 班级B090310姓名 李春健 学号 B090310091。毕业设计（论文）题目：自动避障寻迹小车硬件设计2。 题目背景和意义：利用超声波进行位置检测广泛应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面，而根据地面特定标识自动寻迹在工业自动化生产及汽车工业中也得到广泛应用。本题目以单片机为核心，以玩具小车为控制对象，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控
2、制电动小汽车的自动避障，同时根据地面特定标识，引导小车快慢速行驶以及自动停车，并可以自动记录时间、里程以及行驶速度 涉及到传感器位置检测，直流电机调速控制及计算机应用等多方面的知识。3。 设计（论文）的主要内容（理工科含技术指标）： 本题目以玩具小车为控制对象，要求小车在地面标识引导下能够自动寻迹，寻迹路线设有随机布置的障碍，要求小车能够根据检测自动躲避障碍，并恢复对路线的寻迹 同时小车能够自动显示、记录时间、里程以及行驶速度.4设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：起始时间：1-18周： 基本要求： 1）系统电源设计： 2）寻迹模块接口硬件设计：3）超声波换能器接口设计；4）直流
3、电机驱动电路设计； 5） 1602液晶接口设计；6）转速检测接口设计等5毕业设计（论文）的工作量要求 * 实验（时数） 或实习（天数）：400学时 , * , 图纸（幅面和张数）：A4图纸5张 其他要求:论文字数1.5万字以上；外文翻译 5000字以上；参考文献 15篇以上（含英文参考文献 3篇）指导教师签名：学牛签名：年 月曰年 月日系（教研室）主任审批：年 月日说明:1本表一式二份，一份由学生装订入附件册，一份教师自留2带*项可根据学科特点选填。自动避障寻迹小车硬件设计摘要本系统以 AT89S52 单片机为控制核心 ,利用红外对管检测行驶轨道的黑线引导 线实现寻迹功能，用超声波模块实现避障
4、检测。采用直流电机驱动小车的后轮，用 一个转向电机控制小车的前轮。利用舵机控制小车的行驶方向,采用 PWM 技术调节占空比以此来控制电机的转速 ,使小车实现自动寻迹避障的功能 .行驶时间、 速度、里 程的显示用一块 1602LCD。关键词：AT89S52单片机;红外对管；超声波；PWM技术；寻迹；避障；1602LCDAutomatic Obstacle Avoidance Car Tracing Hardware DesignAbstractThe system is controlled by AT89S52 single-chip microcomputer. It uses infrar
5、ed tube to detect the black guide line on the running track so as to realize the tracing function， and it uses ultrasonic module to detect obstacle avoidance. The rear wheels of the car are drived by DC motor and the front wheels of the car are controlled by a steering motor。 The driving direction o
6、f the car is controlled by Servo. It adopted PWM technology to adjust the duty cycle so as to control the speed of the motor and realize the function of automatic tracing and obstacle avoidance。 The travel time， speed and mileage are displayed on the 1602LCD 文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网 络Key Words
7、： AT89S52 MCU;Infrared Tube;Ultrasonic Wave；PWM Technology； Tracing;Obstacle Avoidance；1602LCD目录1 绪论 1.1.1 前言 11。2 课题研究的背景及意义 1.1。2。1 题目背景 1.1。2。2 研究意义 1.1.3 课题研究的主要内容及技术指标 2.主要内容 2.1。3。2 硬件设计主要要求 2.2 系统方案论证与设计 3.2.1 系统方案论证与设计 3.2。1.1 控制器模块论证与选择 3.2.1。2 电机驱动模块论证与选择 4.2。1。3 电源模块论证与选择 5.2.1。4 寻迹模块选择与论
8、证 5.2。1.5 避障模块论证与选择 5.2。1。6 速度检测模块论证与选择 6.2。1.7 显示模块论证与选择 6.本系统最终方案 7.3 系统硬件电路设计 8.3。1 总体设计方案 8.3.2 单片机电路设计 9.3。2.1 AT89S52芯片介绍103.2。2单片机晶振及复位电路设计 1.23。2.3 电源稳压电路设计 1.33.3电机驱动模块设计 1.3.3.3。1 L298N 芯片介绍 1.3.3。3。 2 电机驱动电路的设计 1.53。 4 寻迹模块设计 1.6.反射型光电探测器 RPR359F工作原理163。 4。 2 四路运算放大器 LM324 和双运算放大器 LM35817
9、3.4。3寻迹光电对管电路的设计 1.73。 4。 4 寻迹光电对管的安装 1.83.5 超声波检测处理模块设计 1.93.5.1 超声波测距原理 1.9.3。 5。 2 超声波测距模块 HC-SFR052.03。6 转速检测接口设计 2.1.3.6.1 霍尔传感器工作原理 2.13。6.2 A44E霍尔测速模块223.7 光电隔离模块设计 2.4.3。7。 1 光耦芯片 TLP521-4 2.4.光电隔离模块的电路设计 2.63。8 液晶显示接口设计 2.7.3.8。1 1602A液晶显示模块 274 硬件及功能调试 3.0.4。1 硬件电路测试 3.0.4。2 功能模块测试及功能实现 3.
10、04。2.1 电机驱动功能的实现 3.04.2。2寻迹功能的实现 3.0.避障功能的实现 3.1.车速检测的实现 3.1.5 总结 3.2.参考文献 3.3.致谢 3.4.毕业设计 （论文）知识产权声明 3.5.毕业设计（论文）独创性声明 3.61 绪论1。 1 前言随着电子技术、计算机技术、智能控制技术的飞速发展，产品的智能化和小型 化越来越成为人们关注的热点。各种智能小车在智能化玩具中占了很大的比例 .近年 来,传统玩具的市场逐步缩水，高科技智能化的电子类玩具则逐步成为市场的主流。 因此，可遥控的智能化小车的研究是非常有意义的，具有很大潜在市场价值的。机器人技术的发展是一个国家高科技水平和
11、工业自动化程度的重要标志和体现 机器人由于具有高度的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产品质量和改善劳 动条件等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用 1。智能小车正是模 仿机器人的一种尝试 .它是一种以汽车电子为背景 ,涵盖控制，模式识别 ,电子、电气、 单片机、机械等多学科的科技创新性设计 ,一般主要由路径识别、速度采集、角度控 制以及车速控制等模块组成。这种智能小车能够自动搜寻前进路线，还能爬坡；感 知前方的障碍物，并自动寻找前进方向 ,避开障碍物；加入相关声光讯号后 ,更能体现 出智能化和人性化的一面。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导 引线
12、相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车 (AVG-autoguide vehicle)系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自 动避开障碍， 选择正确的行进路线 .使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的 执行动作 .1。2 课题研究的背景及意义1.2。1 题目背景在生产实际中，某些场合要求工作小车有自动寻迹、自动规避障碍的功能 .路线 检测的准确与否直接影响小车寻迹时的行驶状态及速度，而自动规避障碍在实际生 产生活中有广泛应用，因此寻求一种低成本、抗干扰性强并且位置指示准确的障碍 检测方法具有重要意义。1.2.2 研究意义自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已
13、经遍及机械、电子、冶金、交 通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人 们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的 机器一直是人类的梦想，智能小车可以作为机器人的典型代表 .电子技术的飞速发展， 对自动化要求越来越高 ,智能汽车检测并完成特殊的任务 将成为以后的一个新的发展方向。在危险或不利于人工作业的环境下，利用智能小 车替代人工作业完成特殊任务，避免人员伤亡，更可减少经济损失。1。3 课题研究的主要内容及技术指标主要内容本题目以玩具小车为控制对象 ,要求小车在地面标识引导下能够自动寻迹， 寻迹 路线设有随机布置的障碍，要求小车能够
14、根据检测自动躲避障碍，并恢复对路线的 寻迹.同时小车能够自动显示、记录时间、里程以及行驶速度。硬件设计主要要求本题目要求对一玩具小车进行控制，使小车能够在引导线指引下自动循迹；遇 到引导线前设置的障碍时，要求小车能够自动躲避障碍，并重新找到引导线恢复循 迹。具体包括：a. 系统电源设计。b 。 直流电机驱动电路设计 .c。寻迹模块接口设计。d。转速检测接口设计。e. 超声波换能器接口设计。f. 1602 液晶接口设计。2系统方案论证与设计2.1系统方案论证与设计根据题目要求，设计方案如图2。1。在玩具电动车上，加装反射式红外光电传 感器、超声波传感器、速度检测传感器等部件，实现对电动车运行状况
15、的实时测量, 并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对 电动车的智能控制.图2.1系统框图为较好的实现各模块的功能，分别设计了几种方案并分别进行了论证。2。1.1控制器模块论证与选择此部分是整个小车运行的核心部分，起着控制小车所有运行状态的作用.控制的方法有很多，大部分都采用单片机控制。方案一:智能车系统采用飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128为核心控制单元， 由采用光电检测技术的道路识别模块和速度检测模块负责采集信号，并将采集到的 电平信号送入核心控制单元 MCU,核心控制单元对信号进行处理后，通过单片机端 口发出PWM信号波，通过输出不同占空比分别对转向舵机、直流电机进行驱动控 制，完成控制智能车的方向与速度 。但考虑到对这个方案采用的微处理器并
