智能小车的研究背景及意义

1.1本课题的研究的背景以及现实意义

目前，随着企业生产技术的不断提高和对自动化技术要求的不断深化，智能车辆及基于智能车辆开发的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极从事智能汽车的研究、开发和设计。移动机器人是机器人学的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时，斯坦福研究所（Stanford Research Institute，SRI）的尼尔斯·尼尔森（Nils nilssen）和查尔斯·罗森（Charles Rosen）从1966年到1972年开发了一种名为Shakey的自主移动机器人。目的是将人工智能技术应用于复杂环境中，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从那时起，移动机器人的数量从零开始增加。智能车辆作为移动机器人的一个重要分支，越来越受到人们的关注。智能汽车是集环境感知、规划决策、自动驾驶等功能于一体的综合系统。它集中使用了计算机、传感、信息、通信、导航和白色运动控制技术。这是一个典型的高科技综合体。智能车辆又称无人机，是集环境感知、规划决策和多层次辅助驾驶于一体的综合系统。它具有自动识别道路障碍物、自动报警、自动制动、自动维护安全距离、车速和巡航控制功能。智能车辆的主要特点是能够在复杂的道路条件下，自动操纵和驱动车辆绕过障碍物，沿着预定的道路（轨道）行驶。智能车在原有车辆系统的基础上增加了一些智能技术设备：

(1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作;

（2） 用于获取道路图像信息的摄像机；

(3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。

智能车辆技术按功能可分为三个层次，即智能传感/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统。上层技术是底层技术的基础。这三个级别如下：

(1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/并道警告、十字路口警告、行人检测与警告、后方碰撞警告等.驾驶员状态监控系统

二

包括驾驶员打吨警告系统、驾驶员位置占有状态监测系统等。

（2） 辅助驾驶系统利用智能传感系统的信息进行决策和规划，向驾驶员提出驾驶建议或部分替代驾驶员进行车辆控制操作。它主要包括巡航控制、车辆跟踪系统、精确停车系统和精确移动系统。

(3)车辆自动驾驶系统，这是智能车辆技术的最高层次，它由车载计算机全部自动地实现车辆操作功能。目前，主要发展用于拥挤交通时低速自动驾驶系统、近距离车辆排队驾驶系统等。

该智能车的主要应用领域包括以下几个方面：（1）军事侦察和环境探测。现代战争

对军事侦察提出了更高的要求。世界各国普遍重视军事侦察建设，采取各种有效措施防止敌人突然袭击，广泛应用先进科学技术，不断发展多用途侦察设备和探测设备

设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备，通过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务，进一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和准确性。(2)探测危险与排除险情

在战场或工程中，我们经常遇到各种各样的事故。此时，智能检测车将起到很好的作用。在战场上，智能车辆可以用来清扫路边炸弹，发现并摧毁地雷。对于民用，可以检测化学品泄漏，可以进行地铁消防，在强烈地震后可以在废墟中找到被埋的人。（3） 安全检测和损伤评估

在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测;对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制造领域，可用于工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。(4)智能家居

在家庭中，你可以使用智能汽车来制作家具、远程控制家用电器、控制室温等。这种汽车的研究将为未来的环境检测提供有力的支持。1.2研究的目的和意义

目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊1.3.2本设计的意义

随着汽车工业的快速发展，对汽车的研究越来越受到重视。全国电子竞赛和省级电子

竞赛几乎总是以智能汽车为主题，全国各高校也都非常重视这一课题的研究。由此可见，对其进行研究具有重要意义。本设计就是在这样的背景下提出的。本课题是结合科研项目确定的设计课题。本设计采用更先进的C51作为控制核心。C51采用choms工艺，功耗非常低。该设计具有实际意义，可应用于考古、机器人、医疗器械等诸多方面。特别是在足球机器人的研究方面，具有良好的发展前景；在考古学中，超声波传感器也用于探测。因此，这种设计与实践的结合具有很强的现实意义。国内外智能汽车研究现状：

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世界各国在智能微型车领域做了大量的研究，并在各个领域得到了应用，尤其是在探测和军事领域。近年来，中国也开展了大量研究工作，以满足不同用途的需求。世界各国多年来一直在开发行星探测车系统。美国和前苏联在20世纪60年代末开始了月球表面探测任务。从1966年到1968年，美国成功地向月球发射了两枚无人巡航探测器。1997年，JPL（全名JetPropusion）

laboratory，美国太空总署喷气推进实验室)研制的sojourner号探测车登上了火星。它验证了小型火星车的性能，并完成了一系列技术试验。2021年1月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前苏联在1959^-1976年间，总共成功发射了两个月球探测车。

单片机的应用领域越来越广泛。单片机在生活和生产中无处不在。ATMEL的AT89S51单片机可广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪表、通讯设备、家用电器等领域。AT89S51可以说是单片机领域的主流产品。它的应用如此广泛，有许多优

点

必要去学习和应用该单片机，以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。

通过智能汽车系统的建设，培养设计和实现自动控制系统的能力。在实践过程中，我熟悉了以单片机为核心的控制芯片，设计了车辆的检测、驱动、显示等外围电路，并利用智能控制算法实现了对车辆的智能跟踪。灵活运用机电等相关学科的理论知识，结合实际电路设计的具体实施方法，实现理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和理解。

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环境下的安全监控系统。它包括使用远程和无人方法的研究，如机器人、远程监控等。随着无线传输的发展，测量变得相对简单，数据处理的速度变得非常快，甚至可以实现实时处理。

该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、cpu。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。

通过智能汽车系统的建设，培养设计和实现自动控制系统的能力。在实践过程中，我熟悉了以单片机为核心的控制芯片，设计了车辆的检测、驱动、显示等外围电路，并利用智能控制算法实现了对车辆的智能跟踪。灵活运用机电等相关学科的理论知识，结合实际

电路设计的具体实施方法，实现理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和理解。

（一）智能小车的作用和意义

自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已遍及机械、电子、冶金、交通、航天、国防等各个领域。近年来，机器人的智能化水平不断提高，正在迅速改变人们的生活方式。在人类不断探索、改造和理解自然的过程中，制造能够替代人类劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感知系统，对于各种视觉技术，图像处理技术已经相当发达，而基于图像的理解技术仍然非常落后。机器视觉需要大量的计算，在结构化环境下只能识别一些简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD。目前，CCD可以自动对焦。然而，CCD传感器的价格、体积和使用方式并不占主导地位。因此，考虑到近距离传感器在不需要清晰图像、只需要粗糙感觉的系统中的使用，近距离传感器的种类越来越多，其中视觉传感器已经成为自动行走和驾驶的重要组成部分。视觉的典型应用领域是一种实用有效的自主智能导航方法。为了实现自动引导功能和避障功能，机器人必须感知导丝和障碍物。对导线的感知相当于赋予机器人视觉功能。避障控制系统基于AVG（自动引导车）系统。基于智能车，它可以自动识别路线，判断并自动避开障碍物，选择正确的路线。使用传感器感知路线和障碍物，做出判断并执行相应的操作。智能汽车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三个部分：传感器检测部分、CPU和执行部分。为了实现自动避障功能，机器人还可以扩展跟踪等功能来感知导线和障碍物。汽车可以自动识别路线，选择正确的行驶路线，并检测障碍物以自动避开。基于上述要求，传感检测部分考虑到汽车一般不需要感知清晰的图像，只需要粗略的感知，因此可以放弃昂贵的CCD传感器，并考虑使用廉价且高质量的红外反射传感器作为传感器。智能汽车的执行

部分，

是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有pwm功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟pwm输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。cpu使用stc89c52单片机，配合软件编程实现。（二）智能小车的现状

目前，智能汽车发展迅速，从智能玩具到其他行业都取得了实质性成果。基本实现了跟踪、避障、检测与修补、灯光搜索与存储、悬崖避让等基本功能。在这些部分中，电子设计竞赛中的智能汽车正在向语音控制系统发展。更著名的飞思卡尔智能汽车处于领先地位。本设计主要实现跟踪和避障两种功能。

二、方案设计与论证

根据要求，确定以下方案：在现有玩具电动汽车的基础上，增加一个光电探测器，实现对电动汽车的速度、位置和运行状态的实时测量，并将测量数据传输给单片机进行处理，然后单片机根据检测数据实现对电动汽车的智能控制。该方案能够实现对电动汽车运动状态的实时控制，灵活、可靠、精度高，能够满足系统的要求。