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循迹小车开题报告
毕业设计(论文)开题报告
题目完成智能小车沿黑上自动寻路的设计
姓名章曜盛学号**********
专业班级应电1001
指导教师崔立军
20012年月日
毕业论文开题报告
课题名称
完成智能小车沿黑线上自动寻路的设计
一、选题来源、目的和意义:
(一)选题来源:
全国大学生电子设计竞赛
(二)选题目的及意义:
电动智能小车的研究、开发和应用涉及、传感技术、电气控制工程、智能控制等学科,智能控制技术是一门跨学科的综合性技术,当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。
本课题所设计的智能电动小车能沿着黑线自动行驶,既具有操作机(机械本体)、控制器、直流电机驱动器和检测传感装置,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化电子生产设备。
随着工业电子自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。
由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
电动智能控制小车模拟机器人的运作,可以通过自己的动手排除故障,更加可以给学生一个实践操作的空间,加强学生的动手能力和思维能力。
在制作的产品中,发现一些比较符合实际应用的电动小车玩具,而且成本低廉,能够运用于实际生产并且有一定的新颖度,在社会有一定的需求。
在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度,发现商机,为自己以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。
二、课题的主要内容(项目概要):
(一)收集资料
(1)到图书馆查阅有关的专业著作、学术杂志、简报、图纸、说明书等文献资料。
(2)上网查询,收集下载有关的技术资料。
(二)制定本课题的初步设计方案:
设计并制作一个电动车电动车从起始端出发,按要求自动在黑线上行驶。
(1)来回寻迹然后各自将配重物体设定在可移动范围中的某位置,电动车从起始端A出发,当跷跷板达到平衡时,保持时间不小于5秒,同时发出声光提示,电动车显示所用的时间。
全过程要求在2分钟内完成。
(2)在可移动范围内任意设定配重物体的位置(由测试人员指定),电动车从起始端A出发,当跷跷板达到平衡时,保持时间不小于5秒,同时发出声光提示,电动车显示所用的时间。
全过程要求在2分钟内完成。
(3)其他。
根据以上设计思路,初步分析完成本设计需要以下几个模块:
检测识别模块(包括路面黑线探测模块,红外线模块),单片机最小系统控制模块,速度、里程动态显示模块,机电驱动调速模块。
主要系统框图(图一)
各方案具体分析如下:
图1.1
(1)路面黑线探测模块:
探测路面黑线的大致原理是:
光线照射到路面并反射,由于黑线和白纸的反射系数不同,可根据接收到的反射光强弱来判断是否到达黑线。
方案一:
可见光发光二极管与光敏二极管组成发射接收电路。
这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管产生很大干扰,一旦外界光亮条件改变,很可能造成误判和漏判;虽然采用超高亮发光二极管可以降低一定的干扰,但又将增加额外的功耗。
方案二:
不调制的反射式红外发射-接收器电路。
由于采用红外管代替普通可见光管,可以降低环境光源干扰但如果直接用直流电压对管子供电,限于管子的平均功率要求,工作电流在10mA左右,仍然容易受到干扰。
在具体的电路设计中,如采用电压比较整形方法则可以解决干扰问题。
方案三:
脉冲调制式的反射式红外发射接收器。
考虑到环境光源干扰主要是直流分量,如果采用带有交流分量的调制信号,可以大幅度减小外界干扰;但如果采用占空比小的调制信号,瞬间电流可以很大(50-100mA),可以提高信噪比。
基于以上综合考虑,拟采用方案二。
(2.)电机驱动调速模块
方案一:
采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关切换对小车实现速度调整这个方案的优点是电路较为简单,缺点是响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二:
采用电阻网络或电位器调整电动机分压,从而达到目的。
但是电阻网络只能实现有级调速,而数字电位器(如9317、8547、X9511)世面有售不多,常造成本地采购困难等情况。
更主要的问题在于一般电动机的电阻小,但电流很大,分压不仅会降低效率,而且实现很困难。
方案三:
采用达林顿管组成H型PWM电路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电动机转速。
这种电路工作在饱和截止两种状态下,效率较高,是一种广泛采用的技术。
方案四:
采用小型直流电机驱动芯片L298,在6-64V电压下,可以提供2安培的额定电流。
拥有过热保护和电流反馈检测功能。
通过以上理论分析和性价比与电路稳定性分析,我们选择方案四。
(3.)电源模块选择:
方案一:
所有器件采用单一电源(6节AA电池)。
这样电路简单;但是由于电动机瞬间启动电流很大,而且PWM驱动电机产生的波动也很大,会造成电压不稳、有毛刺干扰,严重时引起单片机掉电,后果严重。
方案二:
采用双电源供电。
将电动机驱动电源驱动电源与单片机以及周边电源完全隔离。
这样做虽然不如单电源灵活方便,但可以将电动机驱动干扰彻底消除,提高系统的稳定性。
我们认为本设计的稳定可靠性更为重要,故拟采用方案二。
(4.)测速模块
产用霍尔传感器检测小车行进过程中磁场变化,单片机在单位时间内计算输入脉冲个数在转换成车速。
(5.)单片机控制模块
本设计采用了STMicroelectronics公司的UPSD3212,它支持在线调试,这就大大减少了调试不断拔插芯片的烦恼,另外STMicroelectronics公司的UPSD3212是一款集成化很高的芯片,利于小车调试和装载。
在设计过程中,我们巧妙运用此单片机的I/O口和特殊功能的中断口,尽可能少的去占用I/O口线。
可以说,如果时间有充分的话,我们会利用其他I/O来设计更多的功能和一些更精密精巧的设计。
(四)软件流程图
题目1:
图3-4题目1软件简化流程图
返回方向流程略
题目2:
软件流程中添加刹车控制程序,其他与题目1类似。
题目3-4:
图3-5题目3-4简化流程图
软件特色:
将整个刹车过程分成几个子过程,防止轮胎打滑。
(五)根据本课题的原理图,绘制出线路板图。
1、选定印制线路板的材料,板厚和板面尺寸。
2、确定印制线路板的对外电连接方式。
3、设计印制线路板坐标尺寸图。
4、绘制印制线路板照相原图。
5、绘制印制线路板元件装配图。
6、器件布局。
7、布线。
(六)自己动手制作实物(焊接工艺与整机装配)。
电子产品的焊接装配是在元器件加工整形,导线加工处理之后进行的,装配也是制作实物的重要环节。
要求焊点牢固、配线合理、电气连接良好、外表美观、保证焊接与装配的工艺质量。
(七)调试与质量检测。
(八)撰写毕业设计论文。
(九)资料整理,作好答辩准备,进行答辩。
三、实施计划(设计工作的主要阶段、进度和完成时间等):
第一阶段:
在月日月日期间完成开题报告编写
第二阶段:
在月日月日期间完成元件的采购和电路设计及电路
版的设计制作等工作
第三阶段:
在月日月日期间完成系统安装和调试过程
第四阶段:
在月日月日期间完成最后论文的撰写及论文答辩
四、参考文献:
[1]吕惠智.红外技术.哈尔滨工程大学出版社,1998
[2]何希才.传感器及其应用电路.电子工业出版社,2001
[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,1996
[4]杨西明.单片机编程与应用入门.机械工业出版社,2005
[5]张友德.单片机原理与应用技术.机械工业出版社,2004
[6]谭浩强.MCS-51单片机应用教程.清华大学出版社,2000
[7]夏路易石宗义.电路原理与电路板设计教程Protel99SE.希望电子出版社,2004
[8]刘志名.电路分析.西安电子科技大学出版社,2000
[9]王丽敏.电路仿真与实验.哈尔滨工程大学出版社,2000
[10]万文略.单片机原理与应用.重庆大学出版社,2004
五、审核意见:
指导教师(签名):
年月日
六、毕业设计(论文)工作指导小组审核意见:
(签名):
年月日
湖州职业技术学院应用电子专业毕业设计任务书
学生姓名
章曜盛
班级
应用电子技术1001
学号
1030342105
学生联系方式
毕业设计题目
完成智能小车沿黑线上自动寻路的设计
指导教师
1
姓名:
崔立军职称:
讲师单位:
湖州职业技术学院
所在部门:
电子研究室联系电话:
Email:
2
姓名:
职称:
单位:
所在部门:
联系电话:
Email:
毕业设计的主要内容及要求:
任务1:
由参赛队员将小车放黑线上使其可以沿黑线行驶。
任务2:
在可移动范围内,电动车从起始端A出发,可以实现转弯到达终点B并停止。
内容:
小车能够实地的寻迹的往返;小车的运行速度能够实地的通过液晶显示。
推荐参考文献:
[1]吕惠智.红外技术.哈尔滨工程大学出版社,1998
[2]何希才.传感器及其应用电路.电子工业出版社,2001
[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,1996
[4]杨西明.单片机编程与应用入门.机械工业出版社,2005
[5]张友德.单片机原理与应用技术.机械工业出版社,2004
指导教师对学生开题意见和进度要求:
指导教师签名:
年月日
注:
学生联系方式在学生离校期间,确保联系通畅。
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- 关 键 词:
- 小车 开题 报告