匀布局不利于弯道信息的准确采集，通常采取的是非均匀布局。考虑到弧度信息采集的连贯性，非均匀布局的理论依据是等角度分布原则，即先确定合适的定点，从顶点依次等角度画射线，射线与传感器水平线相交的位置即为传感器的位置。这种方案信息检测相对连贯，准确，使控制程序算法简单，小车运行连贯，稳定。方案二形布局传感器呈形排布。这种方案的优点在于拓宽了边沿传感器的检测范围，更适合于小车快速行进中的弯道检测，但相对字形布局来说，形布局不利毕业设计于信息检测的稳定，易于产生振荡，不利于小车行驶的稳定。方案三活动式传感器布局前面两种方案都是固定的布局方式，使传感器对赛道有定的依赖。在这个方案中，传感器的位置是可以在定范围内灵活排布的。这种方案的布局思路是传感器在安装板上的位置是可调的，先将传感器排布成为矩形点阵，根据不同的赛道情况而灵活地作出调整，就可以设计出不同的布局方式而适应不同的赛道。这样对不同赛道有更强的适应性。但这种方案可调性大，临时调节较难，其次机械设计中体积较大，增加了小车的重量，不利于加减速。在我们的方案选择中，我们采用的是上述第种方案与第二种方案的结合，通过比较，我们对第第二种方案进行综合，扬长避短，优势互补。由于本次比赛的赛道相关参数已知，而且赛道只有直道和弯倒两种，可以在测试中对赛道进行模拟，赛道变化不大，因此没有采取第三种方案。传感器布局图如图所示前部传感器尾部传感器图传感器布局示意图毕业设计如图所示，整个传感器布局呈喷泉状。中间黑线即为跑道中央黑线，在小车车头和车尾的正中心即路面黑线处布局了三个传感器前面个，后面两个，用来判断小车是否处于弯道状态当在定时间内三个传感器都检测到黑线则小车处于直道上，且尾部传感器可方便地判断偏离较大前部传感器完全冲出黑线的情况，进步防止小车冲出跑道。车头前部在黑线外围共有十二个传感器，呈对称分布传感器间隔遵循由中间至外围由密到疏的排布方式，中间四个在同条水平线上，最外三个传感器呈圆弧状向内分布。在这种布局中，我们采用的是等角度非均匀排布原则见方案，靠近中间的个传感器用于进步判断小车是否处于弯道状态以及小车偏离的程度，适合于小车跑大圆弧和消除小车行进中的左右振荡现象。而边缘四个传感器则主要用感知小车大距离偏离黑线适合于小车在小圆弧上的高速行进。边缘四个传感器呈圆弧状向内排布，扩大了传感器的检测范围。系统电路板的固定及连接共用到三块外接电路板，所有电路板都制作成印制板。分别为传感器主板，传感器尾板，车身主板包括，调试电路，电源电路，测速传感器其详细情况见下表表电路板信息表板名规格长宽安装位置车身主板车头最前言传感器主板车身中央靠后传感器尾板两后轮之间电路设计传感器电路设计本项目中，选用的是红外对管作为传感元件。是个四端口元件，包括了只红外发射管和红外接收管，用塑料外壳将对管封装起来，如毕业设计图所示传感器详细资料见附录。传感器电路如图所示图单对红外传感器电路图作为发射管的限流电阻，若阻值过大，则发射管功率会大幅降低，所起其阻值在欧之间可以根据需要选择。的阻值要综合考虑确定。其基本工作原理是通过,来确定输出信号的门限值，当发射管压降高于上的压降时，由于运放的饱和特性，输出电压为当低于上的电压时，输出电压为。是个滤波电容，可以过滤尖峰干扰。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将导通，比较器输出为低电平当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光敏三极管截止，比较器输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机口，当口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上同理，当口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。测速传感器的设计测速传感器安装于小车右后轮附近，我们在小车的靠近车轮的轴上贴圈白色的胶带，再在白色胶带上贴上几条黑色的标记，这样就可用反射式红外传感器检测黑线，通过计数的方式来测量小车的速度。测速传感器的电路设计同路面检测传感器的设计相同，都采用来进行信息采集见图，在车轮轴上作好黑色标记，通过对黑色标志的记数可得小毕业设计车车轮转过周所用的时间，通过公式进行计算即可得到小车当前的运行速度。电源管理模块智能车系统根据各部件正常工作的需要，对配发的标准车模用蓄电池进行电压调节。其中，单片机系统设计,速度变量，数值越大，速度越慢,毕业设计毕业设计控制字规则毕业设计显示开显示清屏显示光标移动设置,延时函数延时函数毕业设计延时函数延时函数清屏,程序结束附录系统原理图及配件清单飞思卡尔智能小车元器件清单名称型号数量单价总价单孔通用板块插针排排插座个排线线米排线接插套件同上套红外对管对对普通对管对运算放大器个精密电位器个个稳压管个个可调稳压管个坦电容个毕业设计单孔通用板块插针排排插座个排线线米排线接插套件同上套红外对管对对普通对管对运算放大器个精密电位器个个稳压管个个可调稳压管个坦电容个单孔通用板块插针排排目录第章引言第二章智能小车设计分析设计要求总体设计方案论证传感器设计方案控制算法设计方案第三章智能小车硬件设计机械设计车模结构特点寻迹传感器布局系统电路板的固定及连接电路设计传感器电路设计测速传感器的设计电源管理模块驱动模块调试模块第四章智能小车软件设计总体流程图控制算法舵机方向控制算法速度控制算法第五章开发流程单片机资源划分编译环境下载调试第六章开发总结与心得开发与调试过程开发中遇到的几个典型问题电源管理问题微分误差的问题电机电磁干扰的问题总结与展望参考文献附录研究论文,附录程序清单附录红外传感器参数说明,附录配件清单毕业设计第章引言智能小车以飞思卡尔位微控制为控制器，采用多传感器进行信息采集，运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。同时，采用技术，控制舵机的转向和电机转速。系统还扩展了液晶显示屏和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。此外，寻迹算法结合防抱死系统技术，使我们的小车能在曲折的赛道上畅通无阻。本设计以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计软硬件设计，以及控制算法研究等，分为六章。其中，第章为引言部分，第二章主要介绍了小车的总体设计，第三章对小车的硬件设计进行了详细的介绍，其中包括机械改造，电路设计两大部分，第四章描述了小车的软件设计和相关算法，第五章对使用到的单片机资源作了说明，第六章叙述了我们在设计过程中遇到的问题和解决方法。附录的研究论文介绍了小车智能行驶的控制算法，附录为程序源代码清单，红外传感器参数说明见附录，附录为小车配件清单。毕业设计第二章智能小车设计分析设计要求在本次竞赛中，要求所设计的小车具有自动寻迹的功能，能在指定跑道上高速，稳定地运行。跑道为黑白两色。其背景色为白色，跑道中央有条黑线作为小车行进的依据。很明显，我们要设计的小车是要能沿黑线的正常行驶，并在此基础上，尽量提高小车行驶速度。总体设计系统框架如图所示图系统构架人机界面模块信息采集速度信息采集位置信息采集信息处理数据处理命令输出执行模块电机操作舵机操作按键输入液晶显示毕业设计如图所示，该智能小车系统主要分为以下四大块信息采集模块在该模块中包括有速度信息采集和位置信息采集两个子模块，分别采集小车当前的位置信息和速度信息，并将采集到的信息传给，其核心是传感器。信息处理模块信息处理模块包括信息处理和控制模块，其核心是，接收到采集来的信号，对信号进行处理后作出判断，并发出控制命令。执行模块该模块包括了驱动电机和舵机，当接收到的命令后便执行相应的操作，同时信息采集模块又采集到电机和舵机的状态信息，反馈给。从而整个系统构成个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶的目的。人机交互模块在该模块中包含了按键输入与液晶显示，其中按键用于调节小车的工作模式，同时也用于调节小车行驶时所需的些参数，结合液晶显示，从而使整个小车系统更具人性化方案论证传感器设计方案在传感器方案的选择中，有以下两种方案供参考方案使用传感器来采集路面信息。使用传感器，可以获取大量的图像信息，可以全面完整的掌握路径信息，可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面，而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说，使用传感器也有其不足之处。首先使用传感器需要有大量图像处理的工作，需要进行大量数据的存储和计算。因为是以实现小车视觉为目的，实现起来工作量较大，相当繁琐。方案二使用光电传感器来采集路面信息。使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况的检测。但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。在本次比赛中，赛道只有黑白两种颜色，小车只要能区分黑白两色就可以毕业设计采集到准确的路面信息。经过综合考虑，在本项目中采用红外光电传感器作为信息采集元件。控制算法设计方案在小车的运行中，主要有方向和速度的控制，即舵机和电机的控制，这两个控制是系统软件的核心操作，对小车的性能有着决定性的作用。对舵机的控制，要达到的目的就是在任何情况下，总能给舵机个合适的偏移量，保证小车能始终连贯地沿黑线以最少距离行驶。在舵机的控制方案中，有以下两种方案可供选择方案比例控制这种控制方法就是在检测到车体偏离的信息时给小车个预置的反向偏移量，让其回到赛道。比例算法简单有效，参数容易调整，算法实现简单，不需复杂的数字计算。在实际应用中，由于传感器的个数与布局方式的限制，其控制量的输出是个离散值，不能对舵机进行精确的控制，容易引起舵机左右摇摆，造成小车行驶过程中的振荡，而且其收敛速度也有限。方案二控制控制在比例控制的基础上加入了积分和微分控制，可以抑制振荡，加快收敛速度，调节适当的参数可以有效地解决方案的不足。不过，三个参数的设定较难，需要不断进行调试，凭经验来设定，因此其适应性较差。在我们的选择中，根据比赛规则，