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1、山东交通学院2013届毕业生毕业论文（设计）题目：基于AVR单片机的智能小车设计 院(系)别 信息科学与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气091 学 号 090819128 姓 名 周国旺 指导教师 丁晓冬 二一三年六月原 创 声 明本人周国旺郑重声明：所呈交的论文“基于AVR单片机的智能小车设计”，是本人在导师丁晓冬的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。
2、 论文作者(签字)： 日期：2013年06月13日 摘 要智能车作为现代社会的新生产物，是未来的发展的一个重要方向，它可以按照预定的模式在特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期目标。智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备。本设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等对智能化机器人，智能家用电器等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。整个智能小车的设计主要以AVR单片机为控制核心，以四轮玩具小车为控制对象，实现小车的循迹运行、躲避障碍物等功能。本设计通过红外线光电传感器,实现循迹功能，通过红外避障传感器实现智能小车的躲避
3、障碍的功能。通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标。关键词：AVR单片机,智能小车,循迹,避障1Abstract Smart car is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and will be able to complete the intende
4、d target without users management. Smart car and other products based on smart car has become the key equipment for aerospace, medical, industrial control, logistics and other fields. The design of theory scheme and analytic method, features and innovations etc. which have some reference value on th
5、e design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances.The design of the smart car is based on AVR microcontroller to control the four-wheel toy car, and eventually to implement tracking operation and avoiding obstacles. This design
6、implement the tracking function through the infrared photoelectric sensor and implement the avoiding obstacles function through the infrared avoidance sensor. Integrating the various modules together by the control of the microcontroller ,and eventually achieving the desired objectives.Key words: AV
7、R microcontroller ,Smart car ,Traction ,Obstacle avoidance1目 录1绪论11.1研究的背景和意义11.2国内外研究现状11.2.1国外智能车辆研究现状11.2.2国内智能车辆研究现状21.3本次设计的主要任务32系统方案设计42.1总体设计框图42.2核心控制单元的选择42.3寻迹方案设计52.4避障方案设计62.5电机驱动方案选择72.6电机选择72.7小车选择73系统硬件电路设计93.1最小系统电路93.2寻迹模块电路103.3避障模块113.4电机驱动模块133.4.1 L298N电机驱动芯片133.4.2 PWM调速原理143.
8、4.3驱动电路153.5系统抗干扰设计163.5.1干扰的基本要素163.5.2干扰的分类163.5.3硬件抗干的设计164系统软件设计184.1 ICCAVR简介184.2主控制模块主程序设计194.3红外循迹模块子程序设计194.4红外避障模块子程序设计214.5电机控制子程序设计225结论24致 谢25参考文献26附 录A 总电路图27附 录B 源程序283山东交通学院毕业设计（论文）1绪论1.1研究的背景和意义随着计算机，微电子技术的快速发展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展。智能小车系统以迅猛发展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，计算机，机械
9、，传感技术等多个学科。同时，当今机器人技术的发展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域。无人飞船，外星探测，智能化生产等等无不得益于机器人技术的发展。一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新教育的战略手段。从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的控制系统的研究与制作将有助于推动智能机器人控制系统的发展。随着智能化技术的发展，对于智能化技术的研究也越来越受关注。全国电子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目，全国各大高校也都重视该项目的研究，可见智能小车具有较大的研究意义。1.2国内外研究现状智能车辆作为智能交通系统的关键
10、技术，是许多高新技术综合集成的载体。智能车辆驾驶是一种通用性术语，指全部或部分完成一项或多项驾驶任务的综合车辆技术。智能车辆的一个基本特征是在一定道路条件下实现全部或者部分的自动驾驶功能，下面简单介绍国内外智能小车研究的发展情况。1.2.1国外智能车辆研究现状国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段：第一阶段：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。该系统只是一个运行在固定线路上的拖车
11、式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本得特征即无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输。随着计算机的应用和传感技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。第二阶段：从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC），其目标之一就是研究发展智能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入实用化。在亚洲，日本于1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会，主要目的是研究自动车辆导航的方法，促进日本智能车
12、辆技术的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台1。第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1Navlab10）的研究，取得了显著的成就。目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：德意志联邦大学的研究：1985年，第一辆VAMORS
13、智能原型车辆在户外高速公路上以100km/h的速度进行了测试，它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车辆控制。1988年，在都灵的PROMRTHEUS项目第一次委员会会议上，智能车辆维塔进行了展示，该车可以自动停车、行进，并可以向后车传送相关驾驶信息。这两种车辆都配备了UBM视觉系统。这是一个双目视觉系统，具有极高的稳定性。 荷兰鹿特丹港口的研究：智能车辆的研究主要体现在工厂货物的运输。荷兰的Combi road系统，采用无人驾驶的车辆来往返运输货物，它行驶的路面上采用了磁性导航参照物，并利用一个光阵列传感器去探测障碍。荷兰南部目前正在讨论工业上利用这种系统的问题，政府正考虑已有的高速公路新建一条
14、专用的车道，采用这种系统将货物从鹿特丹运往各地。日本大阪大学的研究：大阪大学的Shirai实验室所研制的智能小车，采用了航位推测系统（Dead Reckoning System），分别利用旋转编码器和电位计来获取智能小车的转向角，从而完成了智能小车的定位。1.2.2国内智能车辆研究现状相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果。中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速公路上，行驶的最高稳定速度为13km/h，最高峰值速度达170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。其体系结构以水平式结构为主，采用传统的“感知建模规划执行”算法，其直线跟
