基于stm32单片机循迹小车设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着电子技术、计算机技术、智能控制技术的飞速发展，产品的智能化和小型化越来越成为人们关注的热点。各种智能小车在智能化玩具中占了很大的比例，近年来，传统玩具的市场逐步缩水，高科技智能化的电子类玩具则逐步成为市场的主流。因此，可遥控的智能化小车的研究是非常有意义的，具有很大潜在市场价值的，智能小车，也被称之为轮式机器人。我们知道，机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人由于具有高度的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产品质量和改善劳动条件等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用。智能小车正是模仿机器人的一种尝试。它是一种以汽车电子为背景，涵盖控制，模式识别，电子、电气、单片机、机械等多学科的科技创新性设计，一般主要由路径识别、速度采集、角度控制以及车速控制等模块组成。这种智能小车能够自动搜寻前进路线，还能爬坡:感知前方的障碍物，并自动寻找前进方向，避开障碍物:加入相关声光讯号后，更能体现出智能化和人性化的一面。智能小车集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统。设计智能控制、传感技术、模式识别、电机驱动等多项技术。此次设计制作小车的目的，要实现小车可以自动循迹，并且用蓝牙可以控制小车的左转、右转、前进、后退，可以识别不同的路况并实时进行轨迹规划、调整，可以在无光的较为复杂地形下实现智能循迹和远程控制。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题：

本设计题目为智能循迹小车设计，主要研究小车的循迹功能，这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走,由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。通常采取的方法是红外探测法。红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。

难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

在《基于fpga的多功能智能小车设计》^[1]指出了以fpga为智能小车的控制核心，辅以相应外围电路构成功能灵活多样的智能小车控制系统。其是采用openmv机器视觉模块实现对小车运行轨道的识别，特点是抗干扰性较强、识别准确，对小车运行方向进行预判，实现自动循迹功能。自动循迹小车控制系统，是最简单的轮式机器人，适合在一些特殊环境中工作，因其成本低廉，目前已在许多工业场合获得广泛应用。例如在高温高压环境、有毒有害气体环境以及外星探测等都有机器人的应用，所有这些应用正逐步渗入到工业生产和我们日常生活的各个层面。智能小车是一个集环境感知、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、通讯及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

针对传统循迹小车的循迹能力、应用场景局限性、功能单一等问题，提出了一种全新的智能循迹小车。智能循迹小车系统在传统循迹小车设计基础上，增加各种不同类型的传感器，采用物联网方式设计，增加ota功能,以满足不同场所、不同使用环境的需求，提高循迹能力。实验测试结果验证了该智能循迹小车系统有益效果和方案的可行性。该智能循迹小车系统具有实际意义和应用价值。智能循迹小车的功能方法主要包括:自动循迹设计、联网在线升级设计以及多传感器联合循迹设计等。从上述三个方面的设计综合结果来看，采用多角度设计的智能循迹小车，能够实现自动循迹、语音报警、图像处理以及在线升级等信息交互功能，智能循迹小车的外形通常需要根据应用场合设计，综上所述，就常用的循迹小车来说，以特定的受众对象为基础功能单一，早已无法满足市场需要。采用三种设计方法综合得出的设计方法，通过多角度进行设计，可以明显提高循迹小车的循迹能力，还可以非常直观地表达设计师的理念，而且具有良好的市场前景和经济价值。

在很多应用场合，要求机器人在复杂环境中不依赖人的操纵能够自主行走，这就要使机器人具备类似于人类的视觉感官和识别功能能够进行自动循迹，因此，有必要研究机器人的循迹问题。

4. 研究方案

系统设计：智能循迹小车采用后轮驱动，左右后轮各用-一个直流减速电机驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的 在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感器，当小车左边的传感器检测到黑线时，说明小车车头向右边偏移，这时主控芯片控制左轮电机减速，车体向左边修正同理当小车的右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机减速，车体向右边修正，当果线在车体的中间，中间的传感器一直检测到黑线，这样小车就会沿着黑线一直前进。

车体的选择：在本次智能循迹小车的选择过程中，我们选择了后面两轮驱动，前万向轮转向的小车，即后左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，车头前部装一个万向轮,这样当我们通过10口控制两个直流减速电机的转速和转向时就可以实现小车的左转、右转和直行，因此，我将选择体积轻容易控制的小车做为车体。

循迹模块设计：循迹模块我们可以用光敏电阻组成。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变 化当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱因此当光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化将阻值的变化值经过比较器就可输出高低电平，但是这种方式受环境影响大，工作不稳定，因此，我们将研究几种方案，选择性价比和各方面更好的红外传感器。基本方框图如下所示。

5. 工作计划

第1周 接受任务书，领会课题含义,按要求查找相关资料;翻译相关英文资料

第2周 阅读相关资料， 理解有关内容;写出开题报告- -份;提交开题

第3周 确定传感器、小车运行线路，参阅有关资料，分析调理电路工作原理;