經典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網絡整理，如有侵權，請聯系刪除，謝謝！江海職業技術學院學位論文中文摘要統，是智能交通系統的一個重要組成部分。它在軍事、民用、太空開發等領域有于智能家居中的產品更是越來越受到人們的青睞。本系統在硬件設計方面，以單片機為控制核心，以超聲波傳感器檢語言進行編程，通過軟件編的實用價值。關鍵詞：單片機；智能清掃小車；自動避障第2頁江海職業技術學院學位論文第一章緒論1第二章智能小車總體結構5第三章智能小車的觸覺、眼睛8第四章智能小車的腳23H第五章智能小車的大腦29第六章智能小車控制流程及程序35參考文獻36致謝37第3頁江海職業技術學院學位論文在金屬加工、汽車技術、工業生產等等方面，機器設備表現了所謂智能化、集成化、小型化、高精度化的發展趨勢。1.1選題背景智能電動小車應該能夠實現適應能力，能自動避障，可以智能規劃路徑。此，智能小車具有再編程的特性，是機器人的一種。中國自1978天航空、軍事、勘探等）的應用，這一過程為智能化的全面發展奠定基石。智能益，大大提高工業生產的效率，實現現有工業生產水平從自動化向智能化升級，產物的生成奠定了良好的物質基礎。統，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導航、人工智能及自動控制等第1頁江海職業技術學院學位論文技術，是典型的高新技術綜合體。1.2智能小車研究現狀智能車輛作為智能交通系統的關鍵技術，是許多高新技術綜合集成的載體。動駕駛功能，下面簡單介紹一下國內外智能小車研究的發展情況。1.2.1國外智能車輛研究現狀國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀50年代。它的發展歷程大體可以分成三個階段：第一階段20世紀50年美國BarrettElectronics公司研究開發了世界上第一臺自主引導車系統AGVS（AutomatedGuidedVehicle但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛。早期研制AGVS的目的是為了的應用和傳感技術的發展，智能車輛的研究不斷得到新的發展。第二階段從80年代中后期開始，世界主要發達國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅米修斯項目于1986年開始了在這個領域的探索。在美洲，美國于1995一就是研究發展智能車輛的可能性，并促進智能車輛技術進入實用化。在亞洲，日本于1996車輛導航的方法，促進日本智能車輛技術的整體進步。進入80年代中期，設計臺。第三階段從90最為突出的是，美國卡內基.梅隆大學（CarnegieMellonUniversity）機器人研究所一共完成了Navlab系列的10臺自主車（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。第2頁江海職業技術學院學位論文發的智能車輛具有代表性的有：德意志聯邦大學的研究1985VaMoRs智能原型車輛在戶外高速公路上以100km/h年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（VITA,7t）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。這兩種車輛都配備了UBM視覺系統。這是一個雙目視覺系統，具有極高的穩定性。荷蘭鹿特丹港口的研究的Combiroad系統，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采道，采用這種系統將貨物從鹿特丹運往各地。日本大阪大學的研究大阪大學的Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統（DeadReckoning取智能小車的轉向角，從而完成了智能小車的定位。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內基梅隆大學、奔馳公司、美國麻省理工學院、韓國理工大學對智能車輛也有較多的研究。1.2.2國內智能車輛研究現狀相比于國外，我國開展智能車輛技術方面的研究起步較晚，開始于20世紀80年代。而且大多數研究處在于針對某個單項技術研究的階段。雖然我國在智我們也取得了一系列的成果，主要有：2003公路上，行駛的最高穩定速度為13km/h,最高峰值速度達170km/h，并且具有超車功能，其總體技術性能和指標已經達到世界先進水平。（2）南京理工大學、北京理工大學、浙江大學、國防科技大學、清華大學等多所院校聯合研制了7B.8陀螺慣導定位等傳感器。計算機系統采用兩臺Sun10完成信息融合、路徑規劃，第3頁江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文2.1方案綜述作為高級智能玩具發展對象，同時可成為大學生學習嵌入式控制系統的應用實例。主控單元Arduino電路采用H2最后由控制單元處理數據后通過編程有序合理的將各模塊信號整合在一起并完成相應動作，實現了智能控制，相當于簡易機器人。Arduino要由電源模塊、電機驅動模塊、測距、避障模塊構成。系統的結構框圖如下圖1所示。圖2.2主控單元方案比較與選擇第5頁江海職業技術學院學位論文2.3避障單元方案比較與選擇圖江海職業技術學院學位論文射回來時，輸出高電平。障礙，回到預定的設定路徑便可，并沒有十分復雜的環境，為了使用方便，便于操作和調試，我們最終選擇了方案一。2.4“小車”的必要的信息電機參數：額定電壓——4.5V空載電流——85–95mA空載轉速——9800rpm堵轉電流——1100mA堵轉力矩——50g/cm(最大)減速箱：1：48+/‐10%結構參數車輪直徑——65mm碼盤齒數——60個碼盤等效直徑——42mm脈沖精度——3.4mm/脈沖（單邊沿采集，可用倍頻方式提高精度）輪距——約59.5mm外形尺寸——約75x75x75mm重量——約240g（不含電池）最快運動速度：選用1：48減速箱——約695mm/s最大力矩：選用1：48減速箱——約2.4kg/cm第7頁江海職業技術學院學位論文3.1智能小車內部檢測原理圖3.1紅外光電耦合器江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器。2、壓電式超聲波發生器原理內部結構如圖1振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超接收器了。3、超聲波測距原理停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間距法。物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。測距的公式表示為：L=C×T式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發射到接收時間數值的一半)。目前的測距量程上能達到百米，但測量的精度往往只能達到厘米數量級。第13頁江海職業技術學院學位論文3.3.2超聲波傳感器簡介圖3.7超聲波檢測原理電路江海職業技術學院學位論文串行通訊獲得，以下為串行通訊的有關協議、命令說明。傳感器的工作由通訊命令控制，上電狀態為待命狀態。工作分為“自動測量”和“單輪測量”兩種模式。“自動測量”時，傳感器按一定周期自動完成測量過程，并保存測量數據。“自動測量”又分為“被動數據返回”和“主動數據返回”兩種方式。“被動數據返回”方式下，傳感器只將測量結果保存下來，等待系統讀取。“自動測量”可以設置測量周期。次數、數據處理方式，傳感器按要求返回，增加測量的可靠性。通訊協議及命令定義：基本通訊格式：（和圓夢小車及無線接口兼容）標準UART格式——192008N1幀格式：字節）字節）字節）字節）命令（1字節）數據域（N字節）校驗和（1字節）其中：幀頭——由2個特殊的字節0x550xAA構成；第15頁江海職業技術學院學位論文接收方地址——通訊對象的“名字”，在有線通訊時也許多余，但無線時就需要了。發送方地址——告訴接收方，便于接收方回答。幀長——命令和數據域字節之和，命令——說明操作內容，詳見下面的定義數據域——與命令配合，表達一個完整的含義。校驗和——碼。命令定義：為了便于調試，保留小車中設計的讀寫內存命令。命令一：讀內存，實現讀指定地址開始的N個字節，地址用兩字節表示。命令字——0x01數據域——低地址（1字節）高地址（1字節）讀字節數（1字節）地址與硬件的對應關系：0x0000—0x00FF——對應STC12LE4052的256字節內部0x0100—0x7FFF——保留，為大RAM的單片機預留；0x7F80—0x7FFF——對應STC12LE2052的128字節SFR；0x8000—0x87FF——對應STC12LE2052的2KFlashROM（Code）；0x8700—0xFFFF——保留，為大ROM的單片機預留；例：要讀地址0x56起始的3字節內部RAM數據，命令幀如下：第16頁江海職業技術學院學位論文0x550xAAXXXX0x040x010x560x000x030xA5返回數據幀為:幀頭發送方地址自己的地址幀長命令低地址高地址讀字節數N字節數據校驗和返回幀中將命令及附屬信息（地址、讀字節數）包含在內，雖然有些冗余，但保證了信息供方便。N命令字——0x02數據域——低地址（1字節）高地址（1字節）寫字節數（1字節）數據（N字節）其地址與硬件的關系與讀命令相同。返回數據幀為：幀頭發送方地址自己的地址幀長命令低地址高地址寫成功字節數校驗和通過“寫成功字節數”來告之發送方是否寫成功，如果為“0”，表示寫操作失敗。命令三：設置工作模式，設置測量模式，并啟動測量。命令字——0x03數據域——工作模式（1字節）工作參數（1字節）第17頁江海職業技術學院學位論文其中：工作模式——高4位為主模式，低4位為子模式；工作參數——與工作模式對應，自動測量時為測量周期，單位10ms；單輪測量時為測量的次數，暫定最多為8次。返回數據幀為：幀頭發送方地址自己的地址幀長命令測量數據校驗和對于自動模式，測量數據返回一個字節“0”，說明OK。對于單輪測量模式，測量數據為工作模式中所要求的數據。自動模式對應的子模式：a)自動數據返回——每測完一個數據都返回，命令位置返回工作模式；b)被動數據返回——內部只是測量、保存數據，等待讀數據命令讀回，讀數據命令實際上只對自動模式的被動數據返回有效。單輪測量對應的子模式：a)無數據處理返回——只是將命令中要求測量的數據全部返回b)剔除最大最小值返回——將測量數據中最大、最小值剔除，返回數據比指定數少23c)平均值返回——將指定的測量數據平均后返回，只有一個平均值；d)剔除最大最小后平均值返回——先剔除最大最小值，剩下的再取平均值，當數據數小第18頁江海職業技術學院學位論文于4時，強制切換到“剔除最大最小值”模式。上述返回幀中命令位置返回數據處理方式。命令四：讀測量數據，對于自動測量方式的被動數據返回模式，需要此命令。命令字——0x04數據域——讀最近幾次的數據（1字節）返回數據幀為：幀頭發送方地址自己的地址幀長命令測量數據校驗和和方式。通訊分為兩個狀態：一是什么也沒有收到；二是收到了幀頭，等待幀結束。因此可以用位標志g_bStartRcv來表示，為“假”表示沒有收到幀頭，為“真”表示收到幀頭，正在收剩余的內容。通訊部分實現以下功能：1）接收數據2）判斷幀格式3）解析命令，執行相應操作第19頁江海職業技術學院學位論文4）返回數據3.3.4本設計超聲波通訊方式動測量，但大大增加了編程難度。程序如下：intiFlashTime=500;sum=0;SendData[0]=0x55;SendData[1]=0xAA;SendData[2]=0x01;SendData[3]=0x02;SendData[4]=0x03;SendData[5]=0x03;SendData[6]=0x23;SendData[7]=0x08;sum=SendData[5]+SendData[6]+SendData[7];SendData[8]=~sum;for(i=0;i<9;i++){Serial.print(SendData[i]);第20頁江海職業技術學院學位論文}delay(100);n=Serial.available();for(i=0;i<n;i++){RecvData[i]=Serial.read();}i=0;if(RecvData[0]=0x55){i++;}if(RecvData[1]=0xAA){i++;}if(RecvData[2]=0x02){i++;}if(i==3){sum=0;for(k=5;k<14;k++){sum=sum+RecvData[k];}if(RecvData[14]=~sum){distant=RecvData[6];if(distant>120){BackLine(20);}else{if(distant>40){TurnRight(20);}第21頁江海職業技術學院學位論文else{WalkLine(20);}}}}Serial.flush();}第22頁江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文側蓋固定于上、下基架上，等于給上、下基架增加了4個固定點，使小車圖4.2輪系安裝關系圖江海職業技術學院學位論文圖4.4車輪電池盒蓋：用于固定電池盒，同時提供小車的4個支點，以維持小車平衡。江海職業技術學院學位論文4.2直流電機H橋驅動電路4.2.1脈沖寬度調制(PWM)江海職業技術學院學位論文模擬信號的值可以連續變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V，而是隨時間發生變化，并可取任何實數值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取的可能取值集合之內，例如在{0V,5V}這一集合中取值。例。密模擬電路可能非常龐大、笨重（如老式的家庭立體聲設備）和昂貴。模擬電路電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。通過以數字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經在芯片上包含了PWM更加容易了。4.2.1H橋驅動電路第27頁江海職業技術學院學位論文得到電機的四個工作狀態：正轉反轉剎車惰行。4.3.2控制邏輯江海職業技術學院學位論文5.1Arduino單片機簡介圖5.1Arduino單片機江海職業技術學院學位論文Arduino可以使用開發完成的電子元件例如Switch或sensors或其他控制器、LED、步進馬達或其他輸出裝置。Arduino也可以獨立運作成為一個可以跟軟件溝通的接口，例如說：flash、processing、Max/MSP、VVVV或其他互動軟開發IDE接口基于開放源代碼原，可以讓您免費下載使用開發出更多令人驚艷的互動作品。Arduino單片機特色:1、開放源代碼的電路圖設計，程序開發接口免費下載，也可依需求自己修改。或USB接口供電，不需外接電源。也可以使用外部9VDC輸入支持ISPATmega8或ATmega128芯片。有了bootloader之后，可以通過串口或者USBtoRs232線更新固件。4、可依據官方提供的Eagle格式PCB和SCH電路圖，簡化Arduino模組，紅外線,超音波,熱敏電阻,光敏電阻,伺服馬達,…等)5、支持多種互動程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等6、應用方面，利用等輸入的裝置的互動內容，可以更簡單地達成單人或多人游戲互動。5.2Arduino單片機引腳簡介Arduino的數字I/O6個可用的I/O管腳，即管腳2到管腳7和管腳8到管腳13。在數字電路中開關（switch）是從數字I/O題就是如何將開關的開/斷狀態轉變成Arduino第30頁江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文江海職業技術學院學位論文Arduino語言是以站是這樣描述setup()的：用來初始化變量，管腳模式，調用庫函數等等，此函功能類似c語言中的“main();”。第