1、1.1本課題的研究的背景以及現實意義目前，在企業生產技術不斷提高、對自動化技術要求不斷加深的環境下，智能車輛以及在智能車輛基礎上開發出來的產品已成為自動化物流運輸、柔性生產組織等系統的關鍵設備。世界上許多國家都在積極進行智能車輛的研究和開發設計。移動機器人是機器人學中的一個重要分支，出現于20世紀06年代。當時斯坦福研究院(SRI)的NilsNilssen和CharlesRosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移動機器人，目的是將人工智能技術應用在復雜環境下，完成機器人系統的自主推理、規劃和控制。從此，移動機器人從無到有，數量不斷增多，智能車輛作為移動機器人的

2、一個重要分支也得到越來越多的關注。智能小車，是一個集環境感知、規劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導航及白動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。智能車輛也叫無人車輛，是一個集環境感知、規劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統。它具有道路障礙自動識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距離、車速和巡航控制等功能。智能車輛的主要特點是在復雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預定的道路(軌跡)行進。智能車輛在原有車輛系統的基礎上增加了一些智能化技術設備：(1) 計算機處理系統，主要完成對來自攝像機所獲取的圖像的預處理、增強、分析、識

3、別等工作；(2) 攝像機，用來獲得道路圖像信息；(3) 傳感器設備，車速傳感器用來獲得當前車速，障礙物傳感器用來獲得前方、側方、后方障礙物等信息。智能車輛技術按功能可分為三層，即智能感知/預警系統、車輛駕駛系統和全自動操作系統團。上一層技術是下一層技術的基礎。三個層次具體如下：(1) 智能感知系統，利用各種傳感器來獲得車輛自身、車輛行駛的周圍環境及駕駛員本身的狀態信息，必要時發出預警信息。主要包括碰撞預警系統和駕駛員狀態監控系統。碰撞預警系統可以給出前方碰撞警告、盲點警告、車道偏離警告、換道/并道警告、十字路口警告、行人檢測與警告、后方碰撞警告等駕駛員狀態監控系統2包括駕駛員打噸警告系統、駕駛

4、員位置占有狀態監測系統等。(2) 輔助駕駛系統，利用智能感知系統的信息進行決策規劃，給駕駛員提出駕駛建議或部分地代替駕駛員進行車輛控制操作。主要包括:巡航控制、車輛跟蹤系統、準確泊車系統及精確機動系統。(3) 車輛自動駕駛系統，這是智能車輛技術的最高層次，它由車載計算機全部自動地實現車輛操作功能。目前，主要發展用于擁擠交通時低速自動駕駛系統、近距離車輛排隊駕駛系統等。這種智能小車的主要應用領域包括以下幾個方面:(1)軍事偵察與環境探測現代戰爭對軍事偵察提出了更高的要求，世界各國普遍重視對軍事偵察的建設，采取各種有效措施預防敵方的突然襲擊，并廣泛應用先進科學技術，不斷研制多用途的偵察器材和探測設

5、備，在車上裝備攝像機、安全激光測距儀、夜視裝置和衛星全球定位儀等設備，通過光纜操縱，完成偵察和監視敵情、情報收集、目標搜索和自主巡邏等任務，進一步擴大偵察的范圍，提高偵察的時效性和準確性。(2) 探測危險與排除險情在戰場上或工程中，常常會遇到各種各樣的意外。這時，智能化探測小車就會發揮很好的作用。戰場上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。民用方面，可以探測化學泄漏物質，可以進行地鐵滅火，以及在強烈地震發生后到廢墟中尋找被埋人員等。(3) 安全檢測受損評估在工程建設領域，可對高速公路自動巡跡，進行道路質量檢測和破壞分析檢測對水庫堤壩、海岸護岸堤、江河大壩進行質量和安全性檢測。在制造領

6、域，可用于工業管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點的查找和定位等。(4) 智能家居在家庭中，可以用智能小車進行家具、遠程控制家中的家用電器，控制室溫等等。對這種小車的研究，將為未來環境探測術上的有力支持。1.2課題研究的目的和意義目前，國內外的許多大學及研究機構都在積極投入人力、財力研制開發針對特殊1.3.2本設計的意義隨著汽車工業的迅速發展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設計就是在這樣的背景下提出的，本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。本設計

7、就采用了比較先進的C51為控制核心，C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫療器械等許多方面。尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發展前景；在考古方面也應用到了超聲波傳感器進行檢測。所以本設計與實際相結合，現實意義很強。智能小車國內外研究現狀：4世界各國在智能微型車領域進行了很多研究，己經應用于各個領域，在探測和軍事領域使用特別多。近年來，我國也開展了很多研究工作，以滿足不同用途的需要。世界各國開發、研制星球探測車系統己經有了多年的歷史。美國和前蘇聯是從20世紀60年代末期開始進行月球表面探測任務的。美國曾在1966人-1968年間，向月球成功發射了兩

8、次無人巡游探測器。1997年，由美國JPL(全稱JetPropulsionLaboratory，美國太空總署噴氣推進實驗室)研制的Sojourner號探測車登上了火星。它驗證了小型火星車的性能，并完成了一系列技術試驗。2004年1月，美國的“勇氣號”和“機遇號”火星探測車再度登陸火星。前蘇聯在1959-1976年間，總共成功發射了兩個月球探測車。單片機的應用領域越來越廣泛，無論是在生活，生產上，單片機無處不在。ATMEL公司的AT89S51單片機可以廣泛應用于計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。AT89S51可以說是單片機領域的主流產品，其應用如此廣泛，所以有

9、必要去學習和應用該單片機，以滿足實際產品開發的需要，也是適應社會智能化、自動化的趨勢。通過構建智能小車系統，培養設計并實現自動控制系統的能力。在實踐過程中，熟悉以單片機為核心控制芯片，設計小車的檢測、驅動和顯示等外圍電路，采用智能控制算法實現小車的智能循跡。靈活應用機電等相關學科的理論知識，聯系實際電路設計的具體實現方法，達到理論與實踐的統一。在此過程中，加深對控制理論的理解和認識。3條件下的安全監測系統。其中包括研究使用遠程、無人的方法來進行實現，如機器人、遠程監控等。無線傳輸的發展使得測量變得相對簡單而且使得處理數據的速度變得很快甚至可以達到實時處理”該智能小車可以作為機器人的典型代表。它

10、可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執行部分、CPU。機器人要實現自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導引線和障礙物?？梢詫崿F小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避。通過構建智能小車系統，培養設計并實現自動控制系統的能力。在實踐過程中，熟悉以單片機為核心控制芯片，設計小車的檢測、驅動和顯示等外圍電路，采用智能控制算法實現小車的智能循跡。靈活應用機電等相關學科的理論知識，聯系實際電路設計的具體實現方法，達到理論與實踐的統一。在此過程中，加深對控制理論的理解和認識。(一)智能小車的作用和意義自第一臺工業機器人誕生以來，機器人的發展已經遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國

11、防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。隨著科學技術的發展，機器人的感系統，對于視覺的各種技術而言圖像處理技術已相當發達，而基于圖像的理解技術還很落后，機器視覺需要通過大量的運算也只能識別一些結構化環境簡單的目標。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動聚焦。但CCD傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統中考慮使用接近覺傳感器是覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應用領域為自主

12、式智能導航一種實用有效的方法。機器人要實現自動導引功能和避障功能就必須要感知導引線和障礙物，感知導引線相當給機器人一個視覺功能。避障控制系統是基于自動導引小車(AVGauto-guidevehicle)系統，基于它的智能小車實現自動識別路線，判斷并自動避開障礙，選擇正確的行進路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應的執行動作。該智能小車可以作為機器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、CPU、執行部分。機器人要實現自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導引線和障礙物?？梢詫崿F小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避?；谏鲜鲆?，傳感檢測部分考慮到小

13、車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當。智能小車的執行部分，是由直流電機來充當的，主要控制小車的行進方向和速度。單片機驅動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有PWM功能的單片機，這樣可以實現精確調速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調制，需要占用單片機資源，難以精確調速，但單片機型號的選擇余地較大?？紤]到實際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機，配合軟件編程實現。（二）智能小車的現狀現智能小車發展很快，從智能玩具到其它各行業都有實質成果。其基本可實現循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節的電子設計大賽智能小車又