江海职业技术学院学位论文
两台PC486完成路边抽取识别和激光信息处理，8098单片机完成定位计算和车辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为主，采用传统的“感知-建模-规划-执行”算法，其直线跟踪速度达到20km/h，避障速度达到5-10km/h。
智能车辆研究也是智能交通系统ITS的关键技术。目前，国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究。随着ITS研究的兴起，我国已形成一支ITS技术研究开发的技术专业队伍。并且各交通、汽车企业越来越加大了对ITS及智能车辆技术研发的投入，整个社会的关注程度在不断提高。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平一定会得到很大提高。
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。我们要结合我国国情，在某一方面或某些方面，对智能车进行深入细致的研究，为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。
1.3 课题主要内容
本课题南京嵌入之梦工作室的fira智能小车平台，选择通用、价廉的Arduino单片机为控制平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。设计完成以由超声波测距、自动避障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，自动根据超声波检测前方障碍物距离，进行导航，检测障碍物后停止等功能，实现智能控制，达到设计目标。
图1.1 小车外形图
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第二章 智能小车总体结构
2.1 方案综述
本课题设计主要是制作一款能进行智能判断并能做出正确反应的小车。小车具有以下几个功能：自动避障功能。作品既可以对高端智能化进行剖析，也可以作为高级智能玩具发展对象，同时可成为大学生学习嵌入式控制系统的应用实例。
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Arduino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，驱动2个直流电机；测距、避障采用超声波传感器完成，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，相当于简易机器人。
根据设计的作品要达到的效果，本系统以Arduino单片机为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、测距、避障模块构成。系统的结构框图如下图1所示。
电源 超声波传感器 Arduino单片机 驱动电路 直流电动机 轮子
图2.1 系统结构框图
2.2 主控单元方案比较与选择
按照题目要求，控制器主要用于控制电机，通过相关传感器对路面的轨迹信
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息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现小车的自动循迹和自动避障。
方案一：可以采用ARM为系统的控制器，优点是该系统功能强大，片上外设集成度搞密度高，提高了稳定性，系统的处理速度也很高，适合作为大规模实时系统的控制核心。
方案二：采用Arduino单片机作为系统控制的方案。Arduino单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。
考虑到性价比问题，本设计选择 用Arduino单片机做控制器。
2.3 避障单元方案比较与选择
方案一：用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。但使用超声波模块的成本比较高。因此我们考虑其它的方案，超声波传感器实物图如下图2所示：
图2.2 超声波传感器
方案二：用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反
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射回来时，输出高电平。
考虑到在日常的家居生活中，只需要简单检测障碍物，让智能小车顺利绕过障碍，回到预定的设定路径便可，并没有十分复杂的环境，为了使用方便，便于操作和调试，我们最终选择了方案一。
2.4 “小车”的必要的信息
电机参数：
额定电压 —— 4.5V
空载电流 —— 85 – 95 mA
空载转速 —— 9800 rpm +/‐ 10% 堵转电流 —— 1100mA 堵转力矩 —— 50g/cm (最大) 减速箱： 1：48 结构参数
车轮直径 —— 65mm 码盘齿数 —— 60 个 码盘等效直径 —— 42 mm
脉冲精度 —— 3.4mm/脉冲（单边沿采集，可用倍频方式提高精度） 轮距 —— 约 59.5mm
外形尺寸 —— 约 75x 75 x 75 mm 重量 —— 约 240g （不含电池）
最快运动速度：
选用 1：48减速箱 —— 约 695mm/s
最大力矩：
选用 1：48减速箱 —— 约 2.4kg/cm
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