毕业设计开题报告

一、选题依据
1、 课题意义
由于所读专业为嵌入式软件开发，软件和硬件的理论知识都有涉及到，智能车设计与制作恰好可以提高我们的实践能力和自主学习能力。随科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能机器人是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。而智能车正是智能机器人的一种，也具有不可估量的实际意义。通过此课题使我们受到较全面的电子应用系统设计和应用研究的工程训练。进一步培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和技能，提高分析与解决实际问题的能力和初步科学研究的能力。
2、 课题国内外现状
    智能车技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要体现和标志。智能车技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能等多学科，是当前科技研究的热点方向，智能车的应用领域也越来越广泛，它必将在人类的生活中起到越来越重要的作用。 
智能车竞赛以汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科，这对进一步提高学生的综合素质，培养创新意识，培养学生从事科学、技术研究能力有着重要意义。 
国外的智能车设计竞赛有： 
美国的智能车大赛，美国国防部与院校、企业和发明家联合开展，参赛汽车的车顶上有旋转的激光器，两边有转动的照相机，完全由电脑控制，利用卫星导航、摄像、雷达和激光，人工智能系统可判断出汽车的位置和去向，随后将指令传输到负责驾驶车辆的系统，丝毫不受人的干涉，用传感器策划和选择路线。参赛的无人驾驶智能汽车沿着附近公路飞奔。 
韩国的大学生智能车大赛，韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办，以HCS12单片机为核心的大学生智能模型汽车竞赛。 
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。
 国内智能车竞赛的发展： 
为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高 等教育司委托，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办“飞思卡尔杯"全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛与老牌的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛并列，被认定为国家教育部正式承认的五大大学生竞赛项目。 
首届智能车竞赛于2006年8月20只至21日在清华大学进行，比赛采用规定车模和CPU智能汽车芯片，以Freescale公司的MC9S12DGl28作为主控芯片，比赛难度也逐年增长，加入了三角标志的识别，起跑线检测，提高了算法的要求。赛道变窄，提高小车控制难度。并与2010年新增了电磁组，保持比赛的创新性。
3、 课题的创新之处
智能车的设计与制作符当今时代科学技术发展的潮流，当下汽车产业的发展已经发生了翻天覆地的变化，诸多高新技术都会融入到汽车产业这一平台中来。汽车智能化是未来发展的趋势，这个课题的主要内容就是通过传感器检测路况，通过模数转换和控制算法实现智能小车对道路信号的识别，速度信号的采集及速度控制和PID转向控制。在设计与制作的过程中不仅培养了学生的自主创新精神又提高了学生的综合实践能力。
4、  主要参考文献及出处
[1] 邵贝贝，单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京：清华大学出版社2004. 
[2] 卓晴，黄开胜，邵贝贝等 学做智能车—挑战“飞思卡尔”杯[M]. 北京：北京航空航天出版社，2007.3
[3] 王威  HCS12微控制器原理及应用. 北京航空航天大学出版社 2007.
[4] 郁有文，常健 传感器原理及工程应用. 西安：电子科技大学出版社，2008.7
[5] 梅丽凤，王艳秋，汪毓铎 张军 单片机原理及接口技术,  北京：清华大学出版社 2006
[6] 阎石  数字电子技术基础．北京：高等教育出版社．
二、设计方案
1.设计目标、设计内容和解决的关键问题
1.1设计目标
1．完成智能小车控制器的硬件电路设计，根据大赛要求，调整和改进智能车模的机械结构，最大限度的发挥小车的性能。
2．结合软件算法，使小车转向准确、稳定，能够安全通过各种弯道和十字交叉路口。在保证智能车可靠运行的前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提高智能车的灵活性，同时应充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为首要前提，实现智能车快速运行。
1.2设计内容
1．设计智能车的硬件驱动电路。电源模块设计，电机驱动设计，测速反馈装置设计，电磁传感器电路设计，单片机最小系统设计。无线串口模块。 
2．路径识别控制算法与软件设计。路径循迹算法，速度控制策略，转向控制策略，舵机PWM控制，赛道数据的采集与处理。 
3．智能车机械结构调整与优化。包括底盘高度调整，舵机位置调整，齿轮传动调整。
4．智能车的组装和调试。开发调试软件，Freescale CodeWarrior的使用。 
1.3解决的关键问题
1. PCB电路板设计后检查布局与布线是否存在问题元件的封装规格是否符合要求。
2. 电路板焊接完成的后的检测是否存在短路与断路、虚焊等情况。
3. 调整和改进智能车模的机械结构使它与电路板组合后重心不会出现偏向一边的情况。
2.拟采取的设计方法、设计和实验方案
初始方案：
采用6电感并排水平放置的检测方案。可以使传递的数据更加精确。
  后来考虑到小车在赛道上会遇到直角时会因为不能采到值而冲出跑道，所以没有采用该方案。
最终方案：
将采用6电感分两排检测的设计方案，第一排放置两个水平向前的电感，用来检测赛道直角的情况，第二排放置四个水平向左的电感检测其他路况的数据。
3.设计进度及预期进展
第1-3周，了解与课题有关的各方面知识，查大量资料，确定研究方向及基本方案设计。
第4周，与导师交流对方案的具体可行性，对方案进行小幅改动。
第4-6周，学习各类驱动电路的原理并完成设计。
第7-9周，对智能车电路板的焊接与测试并完成车模的组装。
第10-11周，对传感器的调试跑道的采值，并设计路径识别控制算法。
第12-13周，反复调试与修改，最终完成整个设计。
三、设计条件和基础
1.已取得的与本课题有关的资料积累与成绩
1. 掌握基本的单片机编程原理。
2. 学会使用DXP2004软件进行电路设计，掌握布局与布线的技巧。
3. 通过查看资料对MC9S12XS128核心板的各个寄存器和模块功能进行了解。
4. 通过智能车论坛寻所需要的各种资料。
5. 熟悉CodeWarrior的使用。
2.已具备的设计条件（软硬件平台、实验条件）
1. 已设计出智能车核心电路板和传感器的原理图。
2. 实验室已配备电路板焊接与检测所需的各种工具。
3. 已安装单片机编程软件CodeWarrior。
4. 智能车跑道已铺设完毕。