一、课题的研究意义

随着信息技术的快速发展，智能化技术的发展速度越来越快，智能化与人们生活的联系越来越密切，所以，可以断言，智能化将是未来社会发展的必然趋势。

智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。智能化集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型高新技术的综合体。特别是目前，智能车辆是目前世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动向。随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深，智能车辆已获得了广泛的应用。无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制一种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。而基于单片机的智能小车设计，用到红外遥控技术，单片机控制，传感技术，自动避障技术等，有着极其重要的研究意义，出于对设计的热爱和对获取知识的渴望，选择了本题目作为毕业设计。

本设计的小车要求能够通过实际动手设计，学会电子产品的设计开发过程，掌握单片机的基本原理、遥控原理、显示原理，而且能够熟练进行系统的硬件电路设计、软件设计调试和掌握相关电子开发软件的使用，有着很好的现实意义。

二、课题研究的主要内容：

首先明确该设计的重点难点，以及怎样去解决问题，本设计的重点和难点在于：

1.如何控制电机的转速和转向来尽力提高小车的精确性以及转向的灵活性

2.采用何种方法来检测小车前方的障碍，并把检测到的信号转化为高低电平输入到单片机内部然后控制小车做出相应的避障动作（考虑到在测障过程中小车车速及反应时间的限制，小车应在距障碍物多少的范围内做出反应，才能顺利绕过障碍物，否则，如果范围太大则可能产生障碍物的判断失误，范围过小又很容易造成车身撞上障碍物等问题。）

3.由于无线通信容易受空间和距离的限制而且容易受到干扰，所以采用什么方法实现小车和控制器之间的无线通信需仔细研究确定

4.AT89C52单片机以及外围元件的电压是TTL电平,最大的电压为5V,设计方案是用电池供电，所以要设计稳压电路将供电电压转化为5V。

通过分析，实现预期成果：小车能够实时显示运行的时间、速度、里程，并具有自动循迹、避障功能，还可程控行驶速度、准确定位停车的预期成果。

三、课题的研究方法：

设计采用的实现方案：

本设计方案采用AT89C52单片机作为控制系统的核心，主要由两个部分构成，红外遥控发射部分和智能小车部分。其中智能小车部分由以下子模块构成：1.CPU控制模块 2.电机驱动模块 3.电源模块 4.转速检测模块 5.循迹避障模块 6.红外接收器和数据显示模块组成。而红外遥控发射部分主要由遥控按键、编码芯片、红外发射三个部分构成。总体设计框图包括两个部分，如图所示：

红外遥控发射部分系统                    智能小车部分系统设计框图

设计框图

用AT89C52单片机作为控制系统核心，在本系统设计中发射端和接收端都采用电池供电作为系统的总电源,采用LM7805控制电压，使之转换到5V 。

采用直流电机作为后轮驱动，用脉宽调制技术（PWM)对直流电机进行精确控制从而达到控制小车行驶速度的目的，用H桥电路控制直流电机的旋转方向进而控制小车的前进和后退；用步进电机控制前轮来控制小车灵活的向左或向右转向。其中步进电机的个数为2个。

考虑到小车采用步进电机来实现转弯等功能，用红外遥控系统来实现小车的无线遥控更加容易去控制小车行动，遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的整形、放大、检波、解调出遥控编码脉冲。（遥控编码脉冲是一组串行二进制码，此串行码输入到单片机中，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。）

用红外传感器（即反射式光电开关）检测障碍物来实现小车的自动避障功能，反射式光电开关的发射孔和接收孔位于同一侧,开关在小车前轮两侧各放一个， 光线发出后经过障碍物反射, 由光敏三极管接收,然后转化为高低电平信号在单片机的输入端输入，进而控制小车做出相应的转向避障动作。

循迹，例如小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同,可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。通常采取的方法是红外探测法。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动循迹的目的。

采用直射式光电检测器测量小车车轮转速。具体做法是: 在小车的驱动轮的主轴上安装一个开有十个透光槽的圆形叶片,保持叶片和驱动轮能够同步转动，然后在驱动轮旁安装好直射式光电检测器，叶片随着车轮的转动不断切割红外发射管与红外接受管之间的光通路，当叶片转动至透光槽与光通路重合时,光通路导通，红外接受管通过电流,当叶片转动至使透光槽遮住时，光通路断开。随着车轮不断的转动,便会输出连续的脉冲序列，测出脉冲的个数便可知叶片转过的孔数,从而可计算出车轮转动的转角和转速，然后再根据车轮半径由软件编程便可算出小车运行的速度。    

用LCD液晶显示屏直接与单片机相连组成数据显示电路。LCD液晶显示屏是一种专门用来显示字符和数字的点阵型液晶模块，它是由若干个5X7或5X11点阵字符位组成的，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

采用3节4.2V锂电池串联共12.6V直接给步进电机供电，然后经过由LM7805稳压芯片构成的稳压电路将电压降至5V后给单片机及其外围逻辑电路供电。

四、课题计划进度

设计（研究）进度计划：

10月18号——10月24号：   了解毕业设计的相关任务，收集并查阅相关资料，初步构思如何完成设计

10月26号——10月28号：   初步拟定系统采取的研究方法，充分熟悉资料，完成开题报告

11月1号——11月22号：    整理相关资料，确定主要功能后完成材料购买及整理，根据资料进行初期设计

12月1号——12月31号：    系统开发，写相关程序代码 

1月4号——1月22号：      系统软件设计，模拟单片机控制系统等

1月25号——2月5号：      硬件设计并完成智能小车的设计

3月1号——4月17号：      撰写论文正文

4月23号——4月30号：     自审论文，说明书等材料，等待毕业答辩