1、精選優質文檔-傾情為你奉上基于單片機的智能小車文獻綜述1. 國內外實務界和學術界研究現狀機器人自其誕生以來，作為新生科技的代表就不斷應用到各個行業，諸如機械、電子、交通、宇航、通信、軍事等領域。尤其是近年來機器人的智能水平不斷提高，并開始走進人們的生活。在人們在不斷探索、改造、認識自然的過程中，也不斷的嘗試著制造機器人以替代人類，比如IBM研制的藍巨人、現在家庭生活中常用的機器人吸塵器、機器人擦窗機等等。機器人屬于自動化運轉的機器，但是其具備了一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，具有高度靈活性。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中，人們逐步認識

2、到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨著人們對機器人技術智能化本質認識的加深，機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。結合這些領域的應用特點，人們發展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器，如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等，智能小車則可作為機器人的代表1。智能小車，也稱輪式機器人，是移動機器人中的一種。集合了傳感器技術，和自動控制技術。智能小車就是通過傳感采集信號，將采集到的信號進行整理，傳輸給單片機，通過單片機編程控制小車做出智能反應。智能車輛的研究始于20世紀50年代初，美國B

3、arrettEleetronies公司開發出的世界上第一臺自動引導車輛系統(Automated Gulded VehicleSystem,Aovs)。1974年,瑞典的VolvoKalmar轎車裝配工廠與sehiinder-Digitron公司合作研制出了可裝載轎車車體的AGVS,并由多臺該種AGVS組成了汽車裝配線,從而取消了傳統應用的拖車及叉車等運輸工具。因其采用的AGVS經濟效益明顯，許多紛紛效仿并逐步使AGVS成為裝配作業中流行的運輸手段。在世界科學界和工業設計界中，眾多的研究機構正在研發智能車輛，其中具有代表性的智能車輛包括：意大利MOB-LAB的研發車載實時圖像處理系統，通過計算機

4、視覺系統來檢測車道軌跡，實現車輛自主駕駛。1985年德意志聯邦大學研發出多輛智能原型車輛，其VaMoRs智能原型車輛可在戶外高速公路上以100km/h的速度進行了測試，并使用機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。1988年,在都靈的PROMETHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔(VITA,7t)也進行了展示,該車可以自動停車、行進，并可以向后車傳送相關駕駛信息，這兩種車輛都配備UBM視覺系統。這是一個雙目視覺系統，具有極高的穩定性，同時還包括一些其他種類的傳感器：三個加速度計，一個車輪位置編碼器(可作為里程表或速度計)，在VaMORs車中,GPS接收機可以實現車輛位置的初步估算。美國俄

5、亥俄州立大學智能交通研究所所研發的三輛智能原型車輛，配備不同的傳感器來實現數據融合和錯誤檢測技術:基于視覺的系統；雷達系統(檢測與車道的橫向位置)；激光掃描測距器(障礙物檢測)；其他傳感器，如側向雷達，轉向陀螺儀。在我國，吉林大學智能車輛課題組長期從事智能車輛自主導航機理及關鍵技術研究。20世紀90年代以來,課題組開展的組態式柔性制造單元及圖像識別自動引導車的研究對我國獨立自主開發一種新型自動引導車輛系統,從而為我國生產組織模式向柔性或半柔性生產組織轉化提供了有意義的技術支撐和關鍵設備。課題組己開發出JUTIV-1、JUTIV-2、JLUIV-3三種型號的自動引導車輛，其中JLUW-3實用型視

6、覺導航AGV已投入工廠進行中試，并得到吉林省科委“新型視覺引導AGV及自動物流運輸系統開發”項目、長春市政府科技引導計劃新星創業項目、吉林大學科技園高新技術產品孵化項目的立項資助。2003年7月中國第一汽車集團公司和國防科技大學聯合研制成功我國第一輛自主駕駛轎車，該自主駕駛轎車在正常交通情況下穩定行使速度可達130公里/小時,并且具有超車功能,總體技術性能和指標已經達到世界先進水平。清華大學、北京理工大學等單位也研發智能車輛。汽車自主駕駛技術是集模式識別、智能控制、計算機科學和汽車操縱動力等多門學科于一體的綜合性技術,汽車自主駕駛功能水平的高低常被用來作為衡量一個國家控制技術水平的重要標準之一

7、，智能車輛的相關技術，也將為促進輪式機器人的研究。 目前學術界對智能小車的研究也很多，桂林理工大學黃建能等2設計的無線遙控小車，其由四部分組成：主控模塊、無線通信模塊、電機驅動模塊和電源模塊。主控模塊采用STC89C52單片機作為處理器；無線通信模塊采用芯片 PT2262和 PT2272實現無線收發；用內置兩個H橋的 L298芯片驅動直流電機實現對小車的控制，實現前進、后退，左轉、右轉以及加速、減速的動作。整個無線遙控小車系統具有體積小、成本低、操作簡單等優點，并具有一定的可擴展性。 于連國、李偉等3設計了自動往返的智能電動車，其采用 STC89C51 單片機作為小車的檢測和控制核心；使用紅外

8、傳感器檢測跑道黑線并把反饋到的信號傳給單片機，能夠使小車在各區域均能按預定的速度行駛。 葛廣軍,楊帆4設計了一種能夠自動循跡的智能小車。該智能小車的控制系統以單片機MC912DG128為核心,由路徑識別、車速檢測、舵機控制、直流電機、電機驅動芯片LMD18200和電壓轉換芯片LM7525等模塊組成，并詳細闡述了控制系統的組成原理和軟硬件設計。實驗的結果表明：該控制系統具有循跡效果好、性能穩定等優點。董濤,劉進英等5設計并制作了一種具有紅外遙控、自動避障、智能尋徑等功能的智能小車，該車以玩具小車為車體,直流電機及其控制電路為整個系統的驅動部分，STC89C52單片機為整個系統的控制核心,采用IR

9、M-2638紅外一體接收頭接收控制信號實現對小車的遙控,加以多種傳感器以實現小車的自動避障與智能尋徑等功能，該小車還配備了兩塊數碼顯示管，以便實時觀察小車狀態。該小車工作穩定，還可用于各種機器人比賽。 姜寶華、齊強等6基于STC89C52RC單片機設計了一種遙控智能小車。小車具有自動、遙控兩種模式。該小車在遙控模式下小車可在1公里范圍遙控到達指定位置，并在手持設備上顯示小車位置坐標；自動模式下在封閉環境輸入任意坐標，小車可自動運行到該位置。2. 初步設想 智能車輛是集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，是智能交通系統的一個重要組成部分。它在軍事、民用、太空開發等領域有著廣

10、泛的應用前景。本次設計對智能小車的控制系統進行了研究，設計實現一個基于路徑規劃處理的智能小車控制系統。2.1 主控系統方案1：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。CPLD可以實現各種復雜的邏輯功能、規模大、密度高、體積小、穩定性高、IO資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統的處理速度，適合為大規模控制系統的控制核心。但本設計不需要復雜的邏輯功能，對數據的處理速度要求也不是非常高。且從使用及經濟角度考慮我放棄了此方案。方案2：采用51單片機作為整個系統的核心7，用其控制行進中的小車，以實現其既定的性能指標。充分分析我們的系統，其關鍵在于實現小車的自動控制，而在這一點上，

11、單片機就顯現出來它的優勢控制簡單、方便、快捷10。這樣一來，單片機就可以充分發揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能8、價格低廉等優點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。2.2 電源模塊方案1：采用12V蓄電池為系統供電，蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩定的電壓輸出。但是蓄電池的體積過于龐大，小型電動車上使用極為不方便。因此放棄此方案。方案2 ：采用7V可充電式鋰電池，經過7805穩壓電路得到5V電壓，為單片機機和各模塊供電。此電池的優點是體積小、重量輕，電流穩定，能夠滿足本次設計的要求。為了防止干擾，使電路更加穩定，此電路中采用兩個7805穩壓模塊分別為單片機及傳感器模塊和

12、電機供電。因此我選擇此方案。2.3 電機驅動模塊方案1：采用繼電器對電機得開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調，此方案優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、易損壞、壽命較短，可靠性不高。放棄此方案。方案2：采用專用芯片L298作為電機驅動芯片。L298是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，一片L298可以控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端，能夠控制電機的轉向和速度，用該芯片作為小車的電機驅動能夠很好的控制小車，操作方便，穩定性好，性能優良。因此我選擇此方案。2.4 電機選擇方案1：采用步進電機作為該系統的驅動電機。由于其轉過的角度可以精確的定位，可以實現小車前進路程和未

13、知的精確定位。雖然采用步進電機有諸多有點，但步進電機的輸出力矩較低，隨轉速的升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，其轉速較低，不適用于對小車有一定速度要求的系統。經考慮比較后，我放棄此方案。方案2：采用小型直流減速電機。直流減速電機轉動力矩大，轉動速度較快，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便，滿足此次設計要求。因此我選擇此方案。2.5 通信模塊方案一：由發射和接收兩大部分組成紅外遙控系統11，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路等。相對結構比較復雜，而且使用的時候必須將遙控器前的紅外發射孔對準

14、接收管才可以。方案二：無線電遙控也由發射和接收兩大部分組成12，由于無線電遙控模塊在市場上非常普及，加上無線電遙控有傳輸距離遠、抗干擾能力強、無方向性等優點，對于小車的控制是一個不錯的選擇。結合兩種方案，最終選擇用電量、發射、接受功率都不大，一般的小障礙也可以穿越，而且遙控無方向性的無線電遙控。2.6 循跡模塊方案1：采用發光二極管和光敏二極管構成檢測電路，此方案的缺點在于其他環境的光源對光敏二極管的工作產生很大的干擾，一旦外界光強改變，很可能造成誤判和漏判，采用超高亮發光管可以在一定程度上提高抗干擾能力，但這又增加了額外的功耗。此方案檢測系統不穩定，所以放棄此方案。方案2：采用RPR-220

15、光電對管方案，RPR-220是一種一體化光電反射探測器，其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極管，接收器是一個硅平面光電三極管，經測試，該探測器對黑線檢測結果非常好，受外界光源影響較小，小車裝上三對光電對管，即可保證車體始終保持在軌道內正常前行。相比兩個方案，考慮到調試時對外界光源的不確定性，為了保證檢測的抗干擾行，提高檢測準度精度，決定采用方案二，即RPR-220光電對管方案。3.4.參考文獻1王晶.智能小車運動控制技術研究.碩士論文,武漢:武漢理工大學,20092黃建能,楊光杰.無線遙控小車.J現代電子技術.2012, Vol.35,No.23:126-129.3于連國,李偉,王妍瑋.基于單片機

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