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迷宫导航智能车设计报告 2013-2014 学年第 2 学期 学 院： 自动化工程学院 专 业： 自动卓越111 学 生 姓 名： 学 号： 2011307010719 课程设计名称： 计算机控制系统设计 课程设计题目： 迷宫导航智能车设计 起 迄 日 期: 4月21 日 ~ 5月 4 日 课程设计地点: 主教418 指 导 教 师: 系主任： 目录 摘要 I 第一章 题目背景与意义 - 1 - 第二章 设计题目介绍 - 2 - 2.1 设计内容及要求 - 2 - 2.2 智能车现状介绍 - 2 - 第三章 系统总体设计 - 3 - 3.1 方案设计 - 3 - 3.2 原理框图 - 3 - 3.3 控制器方案论证与比较 - 3 - 3.4 循迹模块 - 4 - 3.5 电机驱动模块 - 4 - 第四章 系统硬件设计 - 5 - 4.1 单片机最小系统设计 - 5 - 4.2寻迹探测电路设计 - 5 - 4.3 电机驱动电路设计 - 6 - 4.4 测速模块 - 8 - 第五章 软件总体设计 - 9 - 5.1 电机驱动算法 - 9 - 5.2 寻迹算法 - 9 - 5.3 测速算法 - 10 - 第六章 感想 - 11 - 附件 - 12 - 摘要 介绍了一种智能循迹小车的制作方法，给出了控制系统的硬件设计和软件设计。控制系统的硬件电路部分主要包括控制器、传感器、电机驱动芯片。控制器和传感器分别采用8位的51系列单片机STC90C51和光电对管。循迹小车采用的直流电机。 关键词：STC89C51 智能循迹小车 黑白对管 黑白循迹 题目背景与意义 计算机控制系统是自动控制理论和微型计算机原理和接口等技术在工业生产过程中实现自动控制的专门技术，其以自动控制理论为基础，以电子技术、传感器原理、计算机原理及接口等课程内容为辅助，通过计算机控制系统设计的实践环节培养学生理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力，从而进一步提高学生工程实践能力和创新意识的培养。 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、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。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。 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—auto-guide 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。 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科技发展要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相给一个视觉功能。障碍物 第二章 设计题目介绍 2.1 设计内容及要求 设计并开发能自动循迹和调速的电动小车控制系统，要求以迷宫白色墙壁对小车进行导航，能实现电动小车的速度闭环控制；以实现小车在迷宫内正常行驶. 利用红外对管等传感器设计导航、测速电路，设计小车的电源管理电路，完成单片机和各模块的接口电路设计；利用脉宽调制原理实现直流电机的速度控制，完成各模块的控制程序设计。 能够在指定迷宫内行驶； 在尽量短的时间内到达终点； 到达终点后在指定区域内自动停车； 智能车行驶全程不得人为干预。 2.2 智能车现状介绍 现有的避障小车的传感器大致有微动开关、超声波传感器等，而该小车采用了红外传感器，性能和超声波传感器相当，但成本远低于上述传感。该避障小车采用单片机为控制核心，可以根据实际情况修改程序，方便灵活，并可实现复杂功能。电机驱动电路采用普通的直流电机，价格适宜，电路相对简单，经济实用。整体上来说，采用简单的电路实现了高精度、快速壁障的功能。 我设计的循迹小车处理器使用51单片机，循迹模块使用lm324比较器芯片，4个红外对管，其中三个用于判断障碍物，另外一个用于检测停止线，电机驱动模块使用了L293D驱动芯片。下图为小车组装图： 2