基于单片机的循迹小车的设计【开题报告】

开题报告

电气工程及其自动化

基于单片机的循迹小车的设计

一、课题研究意义及现状

宏观角度

2010年5月1日，安全巡逻机器人正式投入使用。它由一款家居监控机器人改造而成。带有两个小轮子，靠电力推动，可在世博场馆中漫游巡逻。它不但能像世博志愿者那样为参观者取物、倒水，而且能像工作人员那样开关门窗、遥控电器，还能监测火灾、烟雾、人群异常情况等。同时，它还带有微型电脑、摄影机和无线发射器，可以把观察到的画面不断传输到安保控制中心，以便安保人员及时作出反应。

2010年10月1日，嫦娥二号发射成功。此刻根据嫦娥工程计划，第二期工程圆满完成。第三期计划也将在2011至2020年拉开序幕，而第三期计划最重要的任务就是研制和发射新型软着陆月球巡视车，并对月球表面进行巡视勘察。

1961世界上第一台真正意义上的实用机器人在美国诞生， 49年来，世界各国都前赴后继地奔跑在“研究利用人工智能”这条新路上，特别是美国和日本已经逐步发展成为了“人工智能强国”。在未来的20、30年内机器人将成为全世界的课题。并逐步走入普通老百姓的家中。对于中国在人工智能领域的发展现状，专家表示中国人工智能学科起步晚，但在理论研究方面已“赶超日本、追平美国”，完全达到了世界领跑水平。但是，即便如此，我国在硬件和机器制造方面水平且始终不高，和日本等应用水平和普及度都较高的国家相比，中国还处于一个‘很初级’的阶段。”

微观角度

根据美国玩具协会的调查统计，2006美国智能玩具市场规模至少300亿美元，而全球这一市场规模更是高达600亿美元。而且这一数字还在增长。就2003与2004年相比，智能玩具的销量增长就达到52%。与此同时，英国玩具零售商协会选出的2005年圣诞最受欢迎的十大玩具中，7款就是只能玩具。

从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。高科技含量电子玩具蒸蒸日上。

二、课题研究的主要内容和预期目标

本设计要求采用单片机作为机器人的大脑，来控制循迹小车。

设计目标

（1）通过C语言对单片机进行编程控制伺服电机的转动。

（2） 通过红外传感器制导——寻黑线行进来控制小车

（3） 通过调节参数可以改变伺服电机的转速和转向，让小车前进、后退，和做不同角度的转

动。

（4） 能够在4分钟之内完成按照规定的赛道。从规定的起点开始，绕行一周，尽量缩短绕行

时间。

（5） 可以绕开障碍物进行智能运输。

三、课题研究的方法及措施

系统设计框图

1、

89ST52单片机的最小系统模块

由于课题的要求，对于单片机的模块设计要求并不多。只需要最具基本的最小系统；包括：电源电路、时钟电路、复位电路及其单片机。

2、伺服电机的驱动模块

单片机控制伺服电机，决定小车的行驶方向。但是伺服电机的驱动电压远远高于单片机的输出电压，且单片机的输出电流只有400毫安。所以单片机不能直接控制电机，而需要一个中间电路放大电压及电流使电机驱动。

3、红外循迹模块

小车的循迹我们通常采用红外对管进行实现。红外对管是由红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。我们使用的是红外接收管。

4、红外避障模块

相同于红外循迹模块，采用红外对管实现。但是其接收管为红外线接头。

四、课题研究进度计划

第一阶段（自2010年10月20日至2010年12月3日）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。

第二阶段

（自2010年12月4日至2011年1月4日）：设计各模块电路并进行逐一仿真、调试。

（自2011年1月4日至2011年2月14日）：算法研究及软件程序设计。

（自2011年2月15日至2011年3月14日）：撰写设计报告与论文。

第三阶段（自2011年3月15日至2010年4月15日）：算法完善，论文修改，制作PPT，准备答辩。

五、参考文献

[1] 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2008,12.

[2] 秦志强.C51单片机应用与C语言程序设计——基于机器人工程对象的项目实践[M]．北京：电

子工业出版社，2007，12.

[3] 杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社出版社，2006，10.

[4] 姚培，张李坚，周晶香. 基于单片机控制的的智能循迹避障小车[J].理论创新，2010，

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[5] 龚光华.单片机认识与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006，8.

[6] 张洪润.传感器应用设计300例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008，10

[7] 刘笃仁,韩保君，刘勒.传感器原理及应用技术（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，

2009，4.

[8] 全国大学生电子设计大赛竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 [M]. 北京：

北京理工大学出版社，2008，12.

[9] [日]船仓一郎，土屋尧，崛桂太郎.机器人控制电子学[M].北京：科学出版社，2004， 5.

[10] 秦志强.基础机器人制作与编程[M]．北京：电子工业出版社，2007，8.

[11] 朱俊.智能小车的自动化控制[J].常州信息职业技术学院学报2006（4）：16～18.

[12] 孙丽飞，王法能，王宽仁,和亮.基于单片机的智能巡线机器人的设计与研究[J].西安外事学院

学报2007（01）：106～108.