湖南大学毕业实践考核表
电气工程 系 电气自动化 专业
学生姓名 班级 学号 课题名称 智能小车设计 课题 完成 智能小车设计该课题包含了机电一体化大部分知识，具有强大的综合性，情况及同时又具有较大的趣味性。虽然在设计遇到了很多难题，但我们这个小组团自我评结在一起，锻炼了我们团结互助的团队精神，我们讲究理论联系实践，积极价 探索，在大家的共同努力终于顺利完成了毕业设计。 评语 评分 指导教 师评价 签名： 年 月 日 评语 评分 评阅教 师评价 签名： 年 月 日 评语 评分 答辩 小组 评价 组长签名： 年 月 日 毕业实践 经综合考核该学生毕业实践评定为 评审组 审核 组长签名： 年 月 日 6
智能小车设计
【摘要】智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖智能控制、模式
识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创意性设计。一般主要由路径识别、速度采集 、角度控制及车速控制等模块组成。
本系统以SST系列单片机为核心控制模块，充分利用了自动检测技术、单片机最小系统、液晶显示模块电路，以及声光信号的控制、电机的驱动电路。通过Keil C和PROTEUS的仿真，通过实践操作与调试，实现自动往返小车设计。综合运用单片机技术、自动控制理论、检测技术等。使小车能在无人操作情况下，借助传感器识别路面环境，由单片机控制行进，实现初步的无人控制。单片机具有体积小、重量轻、耗电少、功能强、控制灵活方便且价格低廉等优点。智能小车采用单片机为控制器核心，其集成度高、体积小、抗干扰能力强，具有独特的控制功能，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。
系统软件主要由A/D转换、LED动态显示、看门狗定时器、键盘扫描、定时中断、继电器驱动、开关机等一些模块构成。在具体设计中，详细地给出了各部分程序流程框图和完整的程序。程序调试方面，用WAVE6000进行编译和仿真的。
本设计以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号和循线运动。运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动加速、限速、减速、定时、前进、后退、左转、右转、显示行驶速度、行驶路程、行驶时间等智能控制系统。
【关键词】SST单片机，自动控制，电动小车， PWM调速，传感器
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目 录
前言 …………………………………………………………………………………………………10 第一章 绪论……………………………………………………………………………………….11
1.1 设计背景…………………………………………………………………………………11 1.2 设计概述…………………………………………………………………………………11 1.3 设计任务和主要内容…………………………………………………………………11
第二章 系统方案论证与分析……………………………………………………………..13
2.1 小车车体选择……………………………………………………………………………13 2.2 主控单片机………………………………………………………………………………14
2.2.1 采用凌阳16位单片机………………………………………………………14 2.2.2 采用SST89E516RD单片机…………………………………………………14 2.3 电机模块……………………………………………………………………………………14
2.3.1 采用步进电机…………………………………………………………………14 2.3.2 采用直流电机…………………………………………………………………14
2.4 电机驱动调速模块………………………………………………………………………15 2.5 电源管理………………………………………………………………………..…16
2.5.1 采用单电源供电 …………………………………………………..…16 2.5.2 采用双电源供电 …………………………………………………..…16 2.6 路面黑线探测模块…………………………………………………………..…16 2.6.1 采用对射式红外光电传感器 ………………………………………16 2.6.2 采用反射式红外光电传感器 ………………………………………17 2.7 测速及里程计量模块………………………………………………………..…17
2.7.1 采用霍尔传感器 ……………………………………………………………17 2.7.2 采用U型红外光电传感器…………………………………………17 2.8 计时模块………………………………………………….. ……………………18 2.9 显示模块………………………………………………………………………..…18
2.9.1 采用LED数码管……………………………………………………………18 2.9.2 采用LCD液晶显示…………………………………………………………18
第三章 智能小车系统设计……………………………………………………………..……19
3.1 主控单片机功能设计………………………………………………………….…19
3.1.1 单片机硬件结构………………………….…………………………………19 3.1.2 单片机引脚锁定……………………………………………………………20 3.2 电机驱动控制设计……………………………………………….……………………22
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3.3 PWM调速控制设计………………………………………. ……………………………23 3.4 传感器设计…………………………………..……………………………………………26
3.4.1 黑线检测传感器设计……………………………………….………………26 3.4.2 测速、里程计量传感器设计………………………………………………31 3.5 液晶显示功能设计………………………………………………....……………………33
第四章 128×64液晶功能分析…………….………………………….……………………35 结论 …………………………………………………………………………..………………………38 参考文献 ……………………………………………………………………….…………………39 附录 …………………………………………………………………....……………………………40
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前 言
伴随着现代汽车行业的飞速发展，作为汽车的电子控制系统也势必得到更大的发展机会，以满足人们对汽车的安全性、智能化的要求，本文对智能往返小车自动控制系统的研究是对一些问题的初步思考。
智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统。它集中地运用了计算机、传感器、信息、通讯、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。本次毕设的自动往返电动小汽车就是这种综合体的一种尝试。小车以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号和循线运动。运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动加速、限速、减速、前进、后退和金属传感器检测等功能，可液晶实时显示行驶速度、行驶路程、行驶时间的智能控制系统。
本次毕业设计要求设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。小车从起跑线出发，到达终点线后停留10秒，然后自动返回起跑线，往返一次的时间应力求最短。到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小。在限速区小车往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8秒，且不允许在限速区内停车。
智能小车设计的核心思想便是建立赛道可行区域感知系统，使小车在行驶过程中对跑道上的黑线能够自动检测与识别，通过对视觉信息的处理确定小车与跑道的相对位置关系，通过执行机构调整小车与跑道的相对位置，使小车在赛道中心准确稳定行驶的同时又兼顾车速，尽量缩短往返时间，从而达到“稳”和“快”的协调。智能小车采用一块SST89E516RD单片机作为其检测和控制核心。选用SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片L298作为小车电机驱动，利用PWM技术动态控制电动机的转速。路面金属线线检测、车速和距离检测使用电感式接近开关金属传感器进行信号的采集，接近开关反馈的信号送入单片机处理，由控制单元处理信号并控制小车的运行模式及液晶数据显示。实现了自动往返小车在无人控制状态下实现智能循迹、限速、压线的智能控制，液晶显示电路显示运行的时间、路程并实时更新速度显示。
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