基于avr單片機的智能小車設計-全文預覽

　　

【正文】 可以輸出高低電平。 總之，AVR單片機在一個芯片內將增強性能的RISC 8位CPU與可下載的FLASH相結合使其成為適合于許多要求、具有高度靈活性和低成本的嵌入式高效微控制器。AVR單片機采用Harvard結構，程序存儲器和數據存儲器是分開的，可以直接訪問8M字節程序存儲器和8M的數據存儲器。其快速存取RISC寄存器文件由32個通用工作寄存器組成。當檢查到左方出現障礙物，單片機控制小車右轉。2系統方案設計此系統是以單片機為控制核心，處理執行各個外部傳感器檢測得到的電平信號，其中外部信號有兩部分得到：紅外對管循跡模塊，紅外避障模塊。主要內容有：核心控制模塊，電機驅動模塊，循跡模塊，避障模塊的方案選擇與設計。本課題研究的任務主要有以下幾個方面。我們要結合我國國情，在某一方面或某些方面，對智能車進行深入細致的研究，為它今后的發展及實際應用打下堅實的基礎。并且各交通、汽車企業越來越加大了對ITS及智能車輛技術研發的投入，整個社會的關注程度在不斷提高。其體系結構以水平式結構為主，采用傳統的“感知—建模—規劃—執行”算法，其直線跟蹤速度達到20km/h，避障速度達到510km/h。雖然我國在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發達國家，并且存在一定得技術差距，但是我們也取得了一系列的成果。荷蘭南部目前正在討論工業上利用這種系統的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條專用的車道，采用這種系統將貨物從鹿特丹運往各地。這兩種車輛都配備了UBM視覺系統。目前，智能車輛的發展正處于第三階段。在亞洲，日本于1996年成立了高速公路先進巡航/輔助駕駛研究會，主要目的是研究自動車輛導航的方法，促進日本智能車輛技術的整體進步。隨著計算機的應用和傳感技術的發展，智能車輛的研究不斷得到新的發展。它的發展歷程大體可以分成三個階段：第一階段：20世紀50年代是智能車輛研究的初始階段。智能車輛作為智能交通系統的關鍵技術，是許多高新技術綜合集成的載體。一些發達國家已經把機器人設計制作競賽作為創新教育的戰略手段。關鍵詞：AVR單片機,智能小車,循跡,避障IAbstract Smart car is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and will be able to plete the intended target without user’s management. Smart car and other products based on smart car has bee the key equipment for aerospace, medical, industrial control, logistics and other fields. The design of theory scheme and analytic method, features and innovations etc. which have some reference value on the design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances.The design of the smart car is based on AVR microcontroller to control the fourwheel toy car, and eventually to implement tracking operation and avoiding obstacles. This design implement the tracking function through the infrared photoelectric sensor and implement the avoiding obstacles function through the infrared avoidance sensor. Integrating the various modules together by the control of the microcontroller ,and eventually achieving the desired objectives.Key words: AVR microcontroller ,Smart car ,Traction ,Obstacle avoidance1目 錄1緒論 1 1 1 1 2 32系統方案設計 4 4 4 5 6 7 7 73系統硬件電路設計 9 9 10 11 13 L298N電機驅動芯片 13 PWM調速原理 14 15 16 16 16 164系統軟件設計 18 ICCAVR簡介 18 19 19 21 225結論 24致 謝 25參考文獻 26附 錄A 總電路圖 27附 錄B 源程序 28III山東交通學院畢業設計（論文）1緒論隨著計算機，微電子技術的快速發展，智能化技術的開發越來越快，智能程度也越來越高，應用的范圍也得到了極大的擴展。本設計中的理論方案、分析方法及特色與創新點等對智能化機器人，智能家用電器等自動半自動機器人的設計與普及有一定的參考意義。山東交通學院2013屆畢業生畢業論文（設計）題目：基于AVR單片機的智能小車設計 院(系)別 信息科學與電氣工程學院 專 業 電氣工程及其自動化 班 級 電氣091 學 號 090819128 姓 名 周國旺 指導教師 丁曉冬 二○一三年六月原 創 聲 明本人周國旺鄭重聲明：所呈交的論文“基于AVR單片機的智能小車設計”，是本人在導師丁曉冬的指導下開展研究工作所取得的成果。智能車以及在智能車輛基礎上開發出來的產品已成為航天、醫療、工業控制、物流等各個領域的關鍵設備。通過單片機的控制，將各模塊有效整合在一起，達到所預期的目標。無人飛船，外星探測，智能化生產等等無不得益于機器人技術的發展。全國電子競賽與各省電子競賽幾乎每次都有智能小車方面的題目，全國各大高校也都重視該項目的研究，可見智能小車具有較大的研究意義。國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀50年代。早期研制AGVS的目的是為了提高倉庫運輸的自動化水平，應用領域僅局限于倉庫內的物品運輸。在美洲，美國于1995年成立了國家自動高速公路系統聯盟（NAHSC），其目標之一就是研究發展智能車輛的可能性，并促進智能車輛技術進入實用化。最為突出的是，美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）機器人研究所一共完成了Navlab系列的10臺自主車（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。1988年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔進行了展示，該車可以自動停車、行進，并可以向后車傳送相關駕駛信息。荷蘭的Combi road系統，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。而且大多數研究處在于針對某個單項技術研究的階段。南京理工大學、北京理工大學、浙江大學、國防科技大學、清華大學等多所院校聯合研制了軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機、激光雷達、陀螺慣導定位等傳感器。隨著ITS研究的興起，我國已形成一支ITS技術研究開發的技術專業隊伍?？梢灶A計，我國飛速發展的經濟實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。（1） 循跡功能，能按照路面的黑色軌跡行駛；（2） 自動避障功能，小車在行駛過程中能識別障礙物，做到準確無誤的躲避障礙物。（3） 系統硬件方面設計包括：外圍電路的合理設計。在滿足各項性能指標的前提下，不僅要考慮系統的易用性，還要降低成本，使其經濟實用，滿足本身本次設計的要求，實現智能小車的尋跡和避障。紅外對管循跡模塊使用四個紅外對管檢測地面的黑線，單片機通過四個紅外對管的高低電平變化控制小車的移動方向；紅外避障模塊將紅外避障傳感器固定于小車前端，當檢查到前方固定距離之內出現障礙物，單片機控小車右轉；當檢查到右方出現障礙物，單片機控制小車左轉。 AVR單片機采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令。(2)性能價格比高 AVR單片機中既有引腳少的器件（8腳），也有存儲容量較大、引腳較多的器件，給用戶以充分的選擇余地。(3)系統內從新編程（ISP InSystem Programming) 功能 AVR單片機片內可下載FLASH存儲器，可以通過SPI串行接口或一般的編程器進行系統內重新編程（ISP InSystem Programming)，給新產品的開發、老產品的 級和維護帶來極大的方便。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發生明顯的變化。通過單片機的AD采集亮度信號，利用復合同步信號來控制采集像素的時序。方案3：用RPR220型光電對管RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。當發光二極管發出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。缺點是精度較低，且成本較高。記錄并處理從光脈沖發出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應用于機器人及智能車避障、流水線計件等眾多場合。方案2：采用由晶體管組成的H橋電路用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電機轉速。由于繼電器的響應時間慢、易損壞不適用于本次智能小車的設計。方案2：采用直流減速電機直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。小車為三輪結構，前兩輪驅動，后輪為萬向輪，采用前輪差動轉向。ATMEGA16是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含16k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的ATMEGA16可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。 RPR220 RPR220 紅外發光二極管發射一定強度的紅外線照射物體，紅