计算机科学与技术学院
课 程 设 计 报 告
（2014— 2015学年 第 2学期）
班 级 ： 电子1202
学号姓名 ： 03
18
指导教师：
完成时间: 2015年7月7日
前言
当今世界，随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理也都向着自动化、信息化、智能化方向发展。随着人们生活水平的提高，人们越来越希望全智能化的生活，智能化的东西可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，为工业生产或日常生活提供很大的便利。在自动化生产线，智能仓库管理及物流配送等领域，当生产现场环境十分恶劣或者许多人工无法完成的搬运或者装卸时，机器人却能够适应这样恶劣的环境，这时候就需要智能循迹小车这样的机器来完成此类任务，基于现场和生活的实际需要，研究智能循迹小车的意义不言而喻。
自动循迹小车就是最简单的智能化产品，通过单片机的控制，能够让其沿着固定的轨道自动行驶，通过对其的扩展，可以充分的应用在工厂自动化、军事领域、仓库管理、自动停车系统、智能玩具或民用服务等诸多领域，例如在自动仓库、码头、搬运、涂装等物流作业部门工作的物流小车就是在此基础上设计出来的。而且通过对这个课题的学习，通过理论与实践的结合，能够让自己对单片机的了解和应用进一步加深，另外，通过这次的设计，能够大大提高自己的动手能力，也更大的激发自己的兴趣。
国内外的研究概况： 国外智能车辆的始于上世纪50年代，它的发展历程大致可以分为以下三个阶段：第一阶段：1954年美国Barrett Electronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征无人驾驶。第二阶段：从80年代中后期，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，在亚洲，日本与1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。
相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究开始于20世纪80年代，而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，但是我国也取得了一系列的成果，主要有：中国第一汽车集团公司和国防科技大学于2003年研制成功了我国第一辆自主驾驶轿车；上海交通大学应用现代控制理论设计出
了一种自动驾驶汽车模型，该模型在汽车系统的动力学建模的基础之上，设计了自动驾驶的专项系统，它能根据弯道的弯曲变化程度实时的计算出车辆的转向盘角度，控制车辆按照预设道路行驶；清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室自1988年开始研制的THMR系列移动机器人取得了很大的成功。它兼有面向高速公路和一般道路的功能，目前已经能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。
1.前言……………………………………………………………………………………………….2
2.摘要……………………………………………………………………………………………….4
3.方案设计………………………………………………………………………………………….5
3.1总体方案设计………………………………………………………………………………5
3.2方案选择与论证…………………………………………………………………................6
4.硬件设计………………………………………………………………………………………….7
4.1直流电机…………………………………………………………………………………..7
4.2驱动模块…………………………………………………………………………………..8
4.3循迹模块…………………………………………………………………………………11
4.4控制模块…………………………………………………………………………………13
5.理论分析与计算………………………………………………………………………………...14
5.1 传感器的接收情况……………………………………………………………………...14
电动小汽车 5.2 小车的状态分析………………………………………………………………………...16
6.程序设计………………………………………………………………………………………...15
6.1系统整体流程图…………………………………………………………………………..15
6.2各个部分的流程图………………………………………………………………………..15
6.2.1 定时器的程序………………………………………………………………………15
6.2.2 循迹程序……………………………………………………………………………19
7.测试方法与数据………………………………………………………………………………...19
7.1调试过程…………………………………………………………………………………..19
7.2实验结果…………………………………………………………………………………..22
8.结果分析与总结………………………………………………………………………………...23
8.1实验结果分析……………………………………………………………………………..23
8.2性能改善…………………………………………………………………………………..24
附录………………………………………………………………………………………………..27
部分程序………………………………………………………………………………………27
摘 要
本设计是基于单片机控制的简易自动循迹小车，小车能够沿着宽约2CM的黑轨迹行驶，能够非常流畅的转大于90°小于180°的弯道。本设计包括电源模块、微处理器控制模块、循迹模块和电机驱动模块。其中控制器模块以C51单片机为控制核心，以有机玻璃作为小车的车架，循迹模块是用红外光传感器来检测小车的运动轨迹，电机驱动模块使用的是L293D电机驱动芯片驱动2个直流减速电机。利用放置在小车前方的4个光电对管将检测到的信号送到单片机，单片机对检测到的信号进行分析判断，利用单片机生成的PWM波来及时控制2个电动机各自的运行状态，从而使小车沿着黑轨迹自动行驶，实现小车自动循迹的目的。
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