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毕业设计(论文)
题目智能小车
班姓名指左希庆
2007年6月7日
毕业设计(论文)开题报告
课题名称一,选题来源,目的和意义:
(一)选题来源:教师自拟
(二)选题目的及意义:智能小车的研究,开发和应用涉及,传感技术,电气控制工程,智能控制等学科,智能控制技术是一门跨学科的综合性技术,当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域.本课题所设计的智能小车,既具有操作机(机械本体),控制器,伺服驱动系统和检测传感装置,是一种仿人操作,自动控制,可重复编程,能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备.
随着工业自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘,喷涂,焊接,医疗等各大领域.由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温,低温,深水,宇宙,放射性和其他有毒,污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性.
智能控制小车模拟机器人的运作,可以通过自己的动手排除故障,更加可以给学生一个实践操作的空间,加强学生的动手能力和思维能力.
在制作的产品中,发现一些比较符合实际应用的玩具,而且成本低廉,能够运用实际生产并且有一定的新颖度,有一定的社会需求.在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度,发现商机,为自己在以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础.
二、课题的主要内容(项目概要):
收集资料(1)到图书馆查阅有关的专业着作,学术杂志,简报,图纸,说明书等文献资料.
(2)上网查询,收集下载有关的技术资料.
制定本课题的初步设计方案根据设计思路,初步分析完成本设计需要以下几个模块:
检验识别模块(包括引导线判别模块,电磁检测测里程模块,红外线模块,超声波模块),单片机控制模块,动力和转向模块,时间,里程动态显示模块,加减速模
小车相关论文范文资料
主要系统框图(图一)
各方案具体分析如下:
(图一)
(1)引导线识别模块:
方案一:应用红外线传感器,通过红外敏感端对不同颜色的感光能力的不同,可以很容易的辨别白纸上的黑色引导线,在车身底部装上红外对管,分两级控制,使得小车循迹而行,电路容易实现且原理简单,并可以通过调节感光端三极管的限流电阻来调节感光距离,以此来避免不必要的干扰.在小车的车头两边各装一个红外线的发射头,在车头中间部加一个红外线的接收头,这样就可以来判断障碍物的位置,实现避障功能.
方案二:通过普通发光二极管和光敏二极管(三极管)来实现,但受自然光影响严重,且方向感不强,很容易造成判断误差.
经过论证方案一为计划方案
(2)电磁检验测里程模块
方案一:可选择透射式光电传感器或反射式光电传感器.这样需在车轮上作比较大的机械加工(打孔或粘贴黑白反光板),而且市场上能买到的可用的光电传感器体积较大,不易安装
经过论证方案二计划方案
(3)动力和方向控制模块
方案一:动力方面在单片机外围构建一个电阻网络,通过电阻的分压作用,对小车的速度进行控制.转向方面靠单刀双掷的继电器控制.如若这样做,动力和转向电路和原理简单,实施方便,但动力电路精度太差并且外电阻对电动机的分流作用使电源利用率太低.转向电路控制时时性太差,不能时时监控,也不稳定.
方案二:动力方面和转向方面采用L298电机驱动芯片,L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片,可同时控制两个电机,且输出电流可达到2A.L298的IN2(第7引脚),IN4(第12引脚)分别与单片机的I/O口相连,作为调制信号.另外用反向缓冲器SN74LS06与IN2,IN4共同使用,控制直流电机的方向和转速.这样精度高并且稳定,可行性好,而且通过编程能实现人机分离,利于调试.
方案三:动力方面通过模型假设--模型建立--模型求解--模型分析--模型检验--模型应用的数学建模方法,对周边的环境进行测试然后单片机依靠D/A输出的模拟量对小车的速度控制,转向方面采用桥臂电路.本方案特点精确可靠稳定但电路过于复杂,并且数学建模需要对环境进行精确,多次的测量不利于大赛的时间.
经过论证方案二为计划方案
(4)测距模块
方案一:超声波测距原理是发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时
始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收,收到反射波就立即停止计时.超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s等于340t/2这就是所谓的时间差测距法
方案二:通过普通发光二极管和光敏二极管(三极管)来实现,但受自然光影响严重,且方向感不强,很容易造成判断误差.而红外线能测到的距离没有超声波的距离远,检测不到障碍物.
经过论证方案一为最终方案
(5)里程,时间显示模块
离障碍物距离和里程实现5秒的交替动态显示,以精确实时表达小车的行驶情况.
(6)单片机控制模块
本设计采用了Atmel公司的AT89C52,它支持在线调试,这就大大减少了调试不断拔插芯片的烦恼,另外Atmel公司的AT89C52是一款集成化很高的芯片,利于小车调试和装载.在设计过程中,我们巧妙运用单片机I/O口和特殊功能,尽可能少的去占用口线.可以说,如果时间有充分的话,我们会利用其他I/O来设计更多的功能和一些更精密精巧的设计.
(7)电源模块
本模块采用9V蓄电池供电.在电车底座空隙装置9V蓄电池供电,方便有有效的利用空间.且蓄电池电量比干电池充足,占用空间相对小.
(8)遥控控制模块
遥控模块的选择有声,光,磁,电,波等几种形式,考虑到声音遥控受外界干扰较大,光控也有同样的弊病,磁,电等都受发射距离的限制,所以我们采用由Atmel公司的89C52单片机和HS0038一体化红外接收头作为小车遥控控制启停的控制器.由于空气中的红外光强度很小,因此我们采用UPD6121编码芯片作为红外发射器的控制核心部件,这样一来,由此红外发射系统发出的红外信号就具有相当高的强度,足以被与其配套的接收器件接收到.接收器件是根据发射器发射的红外信号进行调制和处理,然后进一步处理成电信号来对小车进行启动和停止的控制.在遥控解码制作中,软件设计有一个很大的难度,解码程序的调试和编写是难点也是亮点.实际上,由于发射能力强,传输距离远,接受模块精度高,抗干扰能力强,且辨码率高,所以,此红外发射,接收模块不仅能完成小车的遥控控制的功能,还能实现其它许多功能.当然,虽然此遥控模块设计巧妙,功能比较齐全,但受时间,水平限制,肯定有不尽人意之处,我们一定继续努力,设计出更好的遥控模块,和其他方面的作品.
主要模块计划采用的方案
检验识别部分:采用红外线接收对管传感器实现循迹识别
障碍判别部分:采用红外线来实现对障碍物位置的判别
动力和转向部分:采用L298电机驱动芯片实现对小车方向控制
距离检测部分:霍尔传感器A44E测量里程
显示部分:液晶动态交替显示时间,里程
超声波测距部分:采用超声波来测量障碍物距离
单片机控制部分:Atmel公司的AT89C51
(四)软件流程图
(图二)
(五)根据本课题的原理图,绘制出线路板图.
1,选定印制线路板的材料,板厚和板面尺寸.
2,确定印制线路板的对外电连接方式.
3,设计印制线路板坐标尺寸图.
4,绘制印制线路板照相原图.
5,绘制印制线路板元件装配图.
6,器件布局.
7,布线.
(六)自己动手制作实物(焊接工艺与整机装配).
电子产品的焊接装配是在元器件加工整形,导线加工处理之后进行的,装配也是制作实物的重要环节.要求焊点牢固,配线合理,电气连接良好,外表美观,保证焊接与装配的工艺质量.
(七)调试与质量检测.
(八)撰写毕业设计论文.
(九)资料整理,作好答辩准备,进行答辩.
三,实施计划(设计工作的主要阶段,进度和完成时间等):
初期先是产品设计方案的选定.选定后就是元件采购阶段,之后就是产品的制作及调试过程,最后就是产品完成整理.
我们的进度是这样的:在本学期实现产品设计方案的选定,定下一个可行性较高的方案作为制作的基本方案.在下学期处一个月内我们将完成元件的采购和电路的设计及电路板的制作等工作,之后就是&
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