邵阳学院毕业设计（论文）
1.2.2课题研究意义
伴随着社会的飞速发展，科学技术水平的提高，人们都希望创造一种能够代替人类来完成部分的危险或者其他的要求且拥有高等精度的工具，于是便诞生出了智能化学科。现在所涌现出来的智能小车都发展的非常迅速，从智能化玩具到其他的各行各业都有了很大且实质性的效果。可以实现基本的跟踪循迹、避障、寻光进库、规避悬崖等功能，部分电子设计大赛的智能汽车的重点都在在语音控制系统开发上有了非常大的偏移。
1.3课题研究的主要内容
包括距离感应器在内的机器人传感器，使得自动化行驶成为一个机器人的重要组成部分。视觉传感器的典型应用领域就是自主智能导航系统，因为各种不同的视觉图像处理技术的发展，机器视觉技术和基于图像理解技术，需要通过大量的作业就可以知道一些简单的结构化的环境目标[6]。核心的设备是一个自动化场效应管或视觉感光传感器，视觉感光传感器已经能够基本的实现自动化对焦。但是视觉感光传感器的价格昂贵，使用得其在某些方面的优势是非常微弱的，所以在不需要一个非常清晰的图像而只需要粗略感觉下，自动化场效应管传感器的使用系统被认为是一个最为实用和有效的选择方法。
机器人要达成独立导向引导效果以及避障的功能模块，就必须要规范和感知障碍，这就需要给予智能化设备一个十分精准的视觉引导线性函数。智能避障控制系统是基于自动化智能引导车辆系统(AVG -自动引导车辆)，在此系统实现自动识别的基础上，让我们的智能汽车能够自动避开障碍，并且选择正确的行驶道路[5]。使用一个优秀可行的传感器以及一个接近完美无重大问题的函数算法是小车能够作出正确的判断和相应的步骤的一个至关重要的点。
智能汽车已经可以说成为了智能机器人的一个十分典型的重要代表。它可以在结构上大致的分为三个部分：传感器检测部分、执行部分和中央智能处理器。机器人如果基本达成了自动避让障碍物的效果模块，还能够将此功能应用到感知轨道、远离干扰物等其他方面。
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第2章 方案设计
2.1系统概述
根据实际的所需要求，所以使用以下解决方案：基于现有的电动智能化玩具汽车，配备基础并精准的光电传感器，实现电动智能小汽车的运行速度、位置都能够进行实时检测，将数据传输到单片机中进行处理，然后根据所检测到的不同的测试数据，反馈到单片机以实现智能控制此智能化电动小汽车。这个方案可以实现在进行实时运动的过程中同时使得电气控制具有灵活、可靠、精度高的特点[6]。
由单片机作为整个系统的控制核心来控制的汽车性能指标。一个完整的分析系统，关键是要意识到汽车的自动控制，在这一点上，单片机将显示其优势，其控制方便简单，迅速快捷。因此，可以充分利用其丰富的资源和更加强大的控制功能，可以解决其他控制核心出现的操作功能，价格等缺点。
2.2硬件模块方案 2.2.1硬件模块系统结构
使用简洁明了的系统设计方案。在智能循迹模块中，使用红外感应以及高精度光电二极管来判断所设置路径，并进行跟踪功能的工作；在智能避障模块中，使用超声波测距模块检测前方障碍。在获得传感器数据后，然后再由单片机通过IO口控制驱动模块改变两个直流电机的工作状态,最终实现自动跟踪。
如图2.1所示：
图2.1 智能循迹小车控制系统结构框图
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2.2.2各模块功能概述
整体模块可以分为以下几个部分：
核心控制模块：使用STC89C52单片机芯片作为主要控制单元。此单片机优点十分的多，也是我们在大学时使用频率最高的一款单片机型号，因为其所具有的操作简便，成本低廉，抗干扰能力十分强的特点而受到广大电子技术者的喜爱。
循迹模块：使用了红外传感器，因为其的信号稳定性以及波形制式等原因，可以有效的减少外界的干扰因素所带来的影响。信号采集部分相当于是智能循迹避障小车的眼睛，黑色引导线的识别和执行的高电平和低信号传送到控制单元中，控制驱动模块和单片机指令生成控制两个直流电机的工作状态,完成自动跟踪。
避障模块：采用反射式超声波测距换能器，只要有物体反射超声波时就能有信号输入，再将接受信号的计时器值减去发送信号时计数器的值，就可以得出小车至所测量到的干扰物的距离。将此距离信息发送给核心控制模块，单片机将会根据程序设定使小车的行驶发生偏移，从而达到规避干扰物的目的。
红外遥控模块：采红外模块分为一个红外接受元器件与一个红外发射元器件（即红外遥控器），通过红外发射元器件发射对应频率的红外接受元器件中。使得红外接受元器件的信号发生改变，再将这个信号传送到单片机中，单片机开始输出控制指令，从而实现红外控制。
驱动模块：采取电机驱动芯片L293D作为智能循迹避障小车的驱动。这是一款具备有稳定的H桥电机驱动系统的智能化芯片。L293D能够同时对两个直流电机进行控制。L293D可以使用外部核心进行控制，也可以使用单片机控制软件,满足各种复杂的电路。此外，L293D驱动的功率较大，可以根据不同的输入电压和输出电压的大小和功率选择不同的负载能力[7]。
直流电机：分为左右两个直流电机。相比异步电动机，直流电机的控制方法更为简单，只需要添加适当的电压电就可以使电机旋转，在正常工作电压范围内，电压越高直流电机的旋转速度越快。
电源模块：由四节的1.5 V的干电池作为电源。
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2.3软件模块方案
现今，52系列单片机编程所使用的主要语言有两种即汇编语言和C语言。 汇编语言是最接近机器语言，也是真正的面向对象的一种机器语言。它广泛的应用于程序相关的系统硬件，如访问I / O端口，中断处理程序等等，是最快速和最具有效力的语言之一，在有一定的空间和时间需求的情况下使用汇编语言程序是最好的选择，但汇编语言也有其自身的缺点与局限性，如项目开发周期长，浮点运算处理缓慢，复杂的和糟糕的应用程序的可移植性等等。
在程序设计过程中，设计C语言的思想是：模块化编程思想。在很多时候为了有效地完成任务，该语言将任务分为几个相互独立但仍然有着一定连接的一些个模块。这些模块中，每一个模块的任务相对简单，其模块对外部数据交换也相对轻松，易于编写，容易检测，易于阅读和维护。而且C语音编程的可移植性强，便于更多的人来进行修改和编写。具体流程图如下图2.2所示： 开始程序初始化循迹模块避障模块判断路况是否停止是否选择电机命令延时结束
图2.2系统主程序流程图 - 5 -
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第3章 硬件设计
3.1电源模块
电源模块只需所有器件采用统一的一种单一电源（即4节AA电池）。这样供电简单快捷、电压稳定，成本低廉。
3.2核心控制模块
本次设计中所采用的控制中心为STC89C52RC。该模块主要分为供电部分、晶振电路部分、复位电路部分、下载接口部分、控制部分五大块。其中供电部分给予单片机电源能量动力；晶振电路部分相当于是单片机的心脏，给予单片机一个稳定的时钟，让单片机能够在此时钟的基础上制造一定的时序；复位电路部分是将单片机进行初始化的过程中所需要的，在本次设计中并未使用；下载接口是用来给单片机进行程序下载的；控制核心即单片机，相当于是人类的大脑，整个设计的控制中心。
具体输入输出口配置如图3.1所示：
图3.1单片机系统简单原理图
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