开题报告
一、 选题的依据和意义
智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他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。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它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，是典型的高新技术综合体。
随着我国科学技术的进步，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智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车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。而智能电动车正是智能机器人的一种，具有不可估量的实际意义。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用，对解决道路交通安全提供了一种新的途径。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，许多国家已经把电子设计比赛作为创新教育的战略性手段。电子设计涉及到多个学科，机械电子、传感器技术、自动控制技术、人工智能控制、计算机与通信技术等等，是众多领域的高科技。
我国开展智能车辆技术方面的研究相比于国外起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在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，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有：
（1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。
（2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。
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沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告
可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。
二、选题研究的基本内容
1.任务
甲车车头紧靠起点标志线，乙车车尾紧靠边界，甲，乙两辆小车同时启动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。
2.要求
（1）甲车和乙车分别从标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。
（2）甲、乙两车按位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。
（3）甲、乙两车在完成（2）时的行驶时间要尽可能的短。
（4）车自行选定，可以用无线通信方案，通信协议自行定义，要求有扩展功能。 3.发挥部分
（1）在完成基本要求（2）后，甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。
（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间要尽可能的短。
（3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方向40cm范围内任意设定），实现甲，乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能的短。
三、研究方法及措施
总体开发设计如下
本课题主要开发一个能自动循迹，自动避障，超声波测距和红外遥控的智能小车控制系统。设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择通用、价廉的STC89C51单片机为控制平台，选择常见的电机模型车为机械平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机
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沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告
控制技术相关知识实现小车的各种功能。设计完成以由红外线对管的自动寻迹、红外线自动避障、超声波测距、红外线遥控组成的硬件模块结合软件设计组成多功能智能小车，共同实现小车的前进倒退、转向行驶，自动根据地面黑线寻迹导航，检测障碍物后停止，红外人工遥控等功能，实现智能控制，达到设计目标。
本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元STC89C51单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用H桥驱动模块--双L298步进/直流电机驱动板 ，能同时驱动4个直流电机和2个步进电机[3]；避障采用红外光电开关来完成，自动寻迹采用红外发射管和接收管光电对管寻迹传感器完成，超声波测距采用超声波发射器和接收器经锁相环电路检波完成，最后由控制单元处理数据后通过编程有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制。
根据设计的作品要达到的效果，本系统以STC89C51为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、超声波测距模块、红外线遥控模块、磁钢探测模块和探测金属模块构成。
系统总体框架如下图1所示：
方向控制模51 块 单 块 片 轨道控制模机 块 控 两车通讯模块 制 核 心 图 1 硬件控制结构图
控制核心方案如下：
采用两片51单片机分别作为两个系统的控制器，单片机使用简单，软件编程灵活，成
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电机驱动模防碰撞模块 沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告
本较低。对于本系统的设计要求，使用STC89C51足以满足它的算法和控制功能。
循迹模块方案如下：
用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。 红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样自己制作组装的寻迹传感器能够满足要求。
驱动模块方案如下：
采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。 L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
电机选择方案如下：
采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。
四、毕业设计进度及步骤
1.第1-2周，查阅资料，进行方案设计。
2.第3-5周，学习编程，进行软件的初步编程，完成开题报告 3.第6-7周，预计用两个星期进行原理的分析与研究 4.第8-9周，预计半个月完成软件部分的设计
5.第10-13周，预计 一个月进行交通灯控制系统硬件的设计 6.第14-15周，用半个月左右的时间进行过程中的论文的整合
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沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告
五、参考文献
[1]李玉梅. 基于MCS-51系列单片机原理的应用设计. 北京：国防工业出版社，2006 [2]赵海兰，基于单片机的红外遥控智能小车的设计，无线互联科技-2011年3期 [3]张友顺等. 单片机应用系统设计与实现. 福州：福建科学技术出版社，2005 [4]周淑娟，基于单片机智能寻迹小车的设计方案，工业技术与职业教育-2011年6月第9卷第2期
[5]于永权等. 单片机在控制系统中的应用 . 北京：电子工业出版社，2003 [6]韩毅，杨天. 基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现学术期刊，2008
[7]潭浩强. 《C程序设计》[M]. 北京航空航天出版社
[8]宋杰、汪志宏、江敏主编.微机原理与接口技术课程设计[M].机械工业出版社，2005年4月 [9]陆红伟主编.微机原理实验与课程设计指导书[M].中国电力出版社，2006年8 月 [10]徐惠民、安德宁主编.单片微型计算机原理、接口及应用[M].北京邮电大学出版社，2005年
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