物联网系统课程设计

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1、物联网系统课程设计学系名称：物联网工程2 班班级名称：物联网工程20136239学生姓名：朱泓锦助教：指导教师：肖迎元二零一六年十月摘要多等级辅助驾驶等功能于一智能车辆是集环境感知、规划决策、体的 综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用、 太空开发等领域有着广泛的应用前景。随着电子工业的发展，智运用 于智能家居中的产品更是越来越受能技术广泛运用于各种领域，到人们的青睐。arduino是蓝牙模组，程序和蓝牙模组，app为基础， 以arduino本课题所研究的物联网应用系统以小车和手机之间信息 交互的关键。等实现基小车和arduinoapparduino 程序为核心，利用 蓝牙

2、模组，本功能。控制小车的移app之间的信息交互，基本功能： 利用蓝牙模组和 动，从而达到无线控制的效果注：仅能实现小车的基本操作，蓝牙模组小车，arduino程序，arduinoapp关键词:1绪论无论是随着科技进步，现代工业技术发展越来越体现出机电一体化的特征。在金属加工、汽车技术、工业生产等等方面，机器设备表现了所谓智能化、集成 化、 小型化、高精度化的发展趋势。1.1 选题背景全国电子关于汽车的研究也就越来越受人关注。随着汽车工业的迅速发展，全国各高校也都很重大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车 这方面的题目，指本设计就是在这样的背景下提出的， 视该题目的研究。可见其 研究意义很大。设

3、计的本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。导教师已经有充分的准备。 智能电动小车应该能够实现适应能力，能自动避障，可以智能 规划路径。他可以按照预先设定的是以后的发展方向， 智能化作为现代社会的新 产物，便可以完成预期所要达到模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，启停和进退，同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、的或是更高 的目标。智能比较先进的遥控车还能控制器速度。常见的模型小车，都属于这类 遥控车；无需小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、 启停以及速度 的控制，因操作员可以通过修改智能小车的计算机程序来改变它的行驶方向。人工干预。此，智能小车具有再编程的特性，是机

4、器人的一种。作为国家科学技 术发展规划的主要研究课题，“智能模拟”年把中国自1978 （航从概念的引进到 实验室研究的实现，开始着力研究智能化。再到现在高端领域3第页天航空、军事、勘探等）的应用，这一过程为智能化的全面发展奠定基石。智能 以尽可能少的投入得到最大的收化全面的发展是实现其对资源的合理充分利用， 益，大大提高工业生产的效率，实现现有工业生产水平从自动化向智能化升级， 到数字电路设从先前的模拟电路设计，实现当今智能化发展由高端向大众普及。 各种能实现同样功能的元件越来越小为智能化再到现在的集成芯片的应用，计， 产物的生成奠定了良好的物质基础。自动行驶等功能于一体的综合系是一个集环 境

5、感知、规划决策，智能小车，统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、 导航、人工智能及自动控制等 技术，是典型的高新技术综合体。智能小车研究现状1.2智能车辆作为智能交通系统的关键技术，是许多高新技术综合集成的载体。指全 部或部分完成一项或多项驾驶任务的综合智能车辆驾驶是一种通用性术语， 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车辆技术。动驾驶功能，下面简单介绍一下国内外智能小车研究的发展情况。 国外智 能车辆研究现状 年代。它的发展历程大体可国外智能车辆的研究历史较长， 始于上世纪50以分成三个阶段：Barrett 1954 年美国世纪50年代是智能车辆研究 的初始阶

6、段。第一阶段20Automated （Electronics公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS亥系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平 台，。Vehicle System ） Guided的目的是为了 AGVS旦它却具有了智能车辆最基本得特征即无人驾驶。早期研制 随着计算机应用领域仅局限于仓库内的物品运输。提高仓库运输的自动化水平， 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。年代中后期开始， 世界主要发达国家对智能车辆开展了卓从 80第二阶段年开始了在这个领域的探索。1986有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目于， 其目标之）年成立了国家自动高速公路系统联盟（N

7、AHSC199在美洲，美国于一 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，主 要目的是研究自动辅助驾驶研究会，年成立了高速公路先进巡航日本于 1996/年代中期，设计车辆导航的方法，促进日本智能车辆技术的整体进步。进入80 4第页一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平和制造智能车辆的浪潮席卷全世界， 台。大规模研究阶段。90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、第三阶段 从） 机器人Carnegie Mellon University最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（）的研究，Navlab10台自主车（Navlab1 研究所一共完成了 Navlab系列的10取 得

8、了显著的成就。这一阶段的研究成果代表了当前国智能车辆的发展正处于第三 阶段。目前，众多的研究机构研在世界科学界和工业设计界中，外智能车辆的主 要发展方向。发的智能车辆具有代表性的有：智能原型车辆在户外高速VaMoRs年，第一辆德意志联邦大学的研究1985它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车100km/h的速度进行了测试，公路上以项目第一次委员会会议上，智能车辆 维年，在都灵的PROMRTHE辆控制。1988）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塔（VITA,7t视觉系统。这是一个双目视觉系统， 具有极驾驶信息。这两种车辆都配备了 UBM高的稳定性。荷兰智能车辆的研究 主要

9、体现在工厂货物的运输。 荷兰鹿特丹港口的研究系统，采用无人驾驶的车辆来往返运输货物，它行驶的路面上采Combi road的荷兰南部目前正在并利用一个光阵列传感器去探测障碍。用了磁性导航参照物， 政府正考虑已有的高速公路新建一条专用的车讨论工业上利用这种系统的问题， 道，采用这种系统将货物从鹿特丹运往各地。实验室所研制的智能小车，采用大阪大学的Shirai日本大阪大学的研究，分别利用旋转编码器和电位计来获）System 了航位推测系统（DeadReckoning 取智能小车的转向角，从而完成了智能小车的定位。另外，斯特拉斯堡实验中 心、英国国防部门的研究、美国卡内基梅隆大学、奔驰公司、美国麻省理

10、工学院、韩国理工大学对智能车辆也有较多的研究。国内智能车辆研究现状世纪相比于国外，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80但是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，5第页我们也取得了一系列的成果，主要有：2003）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（1该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速年 研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。，并且具有超170km/h公路上，行驶的最高 稳定速度为13km/h,最高峰值速度达 车功能，其总体技术性能和指标已经达到 世界先进水平。）

11、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2 （激光雷达、该车装有彩色摄像机、等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，完成信息融合、路径规划，Su n10陀螺惯导定位等传感器。计算机 系统采用两台单片机完成定位计算和车 8098PC486完成路边抽取识别和激光信 息处理，两台执-规划辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为主，采用传统的“感知-建模5-10km/h。行”算法，其直线跟踪速度达到 20km/h，避障速度达 到国内的许多高校和的关键技术。目前，智能车辆研究也是智能交通系统ITS我国已形ITS研究的兴起，科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究。随着 汽车企业越

12、来越加大了并且各交通、成一支ITS技术研究开发的技术专业队伍。交通部已整个社会的关注程度在不断提高。对ITS及智能车辆技术研发的投入，年长期规划。相信经过相关领域2010ITS研究列入“十五”科技发展计划和将ITS 及智能车辆的技术水平一定会得到很大提高。的共同努力，我国我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔可以预计，对智能车进行深入细 致我们要结合我国国情，在某一方面或某些方面，的前景。的研究，为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。课题主要内容1.3智能小车平台，选择通用、价廉的fira本课题南京嵌入之梦工作室的单片机为 控制平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控

13、制技 Arduino达到设计 目术相关知识实现小车的各种功能。实现小车的前进倒退、转向行驶，标。6第页智能小车总体结构2方案综述2.1送入通过各类传感器件来采集各类信息，本设计以两直流电动机为主驱动，电机驱动以达到自身控制。Arduino单片机处理数据后完成相应动作，主控单元最后 由控制单元处理数据后通过编个直流电机； 驱动2电路采用H桥驱动模块，相当 程有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制，于简易机器人。主Arduino单片机为核心控制器，根据设计的作品要达到的效果， 本系统以1所示。要由电源模块、电机驱动模块、构成。系统的结构框图如下电源直流电动机 驱动电路单片机

14、 Arduino轮子系统结构框图图 2.1主控单元方案比较与选择 2.2通过相关传感器对路面的轨迹信按照题目要求， 控制器主要用于控制电机，实现 小息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理， 车 的自动循迹和自动避障。片上外设为系统的控制器，优点是该系统功能强大，方 案一：可以采用ARM提高了稳定性，系统的处理速度也很高，适合作为大规模实 时集成度搞密度高， 系统的控制核心。7第页单片机算术运ArduinoArduino单片机作为系统控制的方案。方案二：采用算功 能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。Arduino单片机做控制器。考虑到性价比问题，本设计选择用“小车”的必要的信息2.3步进电机参数：120HZDC.VmN.inm礼mH?吃Df50OVACKc*；A)5仙沾0內40-tot mmSGB/T 180-m.步进电机技术要求:匚IN裝解耶辦糸步进电机示例图：8第页智能小车底盘参考电路图：9第页II- 匸PT 呻皿Hi1ZY-1SS小车底盘參老庵典尽HiT蓝牙模块:第10页智能小车的大脑 3位机：8这是学习单片机应用的平台，而 单片机的种类众多，除了流行的系列，以及