基于单片机得智能小车文献综述1.国内外实务界与学术界研究现状机器人自其诞生以来,作为新生科技得代表就不断应用到各个行业,诸如机械、电子、交通、宇航、通信、军事等领域。

尤其就是近年来机器人得智能水平不断提高,并开始走进人们得生活。

在人们在不断探索、改造、认识自然得过程中,也不断得尝试着制造机器人以替代人类,比如IBM研制得蓝巨人、现在家庭生活中常用得机器人吸尘器、机器人擦窗机等等。

机器人属于自动化运转得机器,但就是其具备了一些与人或生物相似得智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力与协同能力,具有高度灵活性。

在研究与开发未知及不确定环境下作业得机器人得过程中,人们逐步认识到机器人技术得本质就是感知、决策、行动与交互技术得结合。

随着人们对机器人技术智能化本质认识得加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动得各个领域渗透。

结合这些领域得应用特点,人们发展了各式各样得具有感知、决策、行动与交互能力得特种机器人与各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等，智能小车则可作为机器人得代表[1］。

智能小车,也称轮式机器人,就是移动机器人中得一种。

集合了传感器技术,与自动控制技术。

智能小车就就是通过传感采集信号,将采集到得信号进行整理,传输给单片机,通过单片机编程控制小车做出智能反应。

智能车辆得研究始于２0世纪50年代初，美国BａrrｅtｔEleｅtronies公司开发出得世界上第一台自动引导车辆系统(AutomateｄGuldｅd VｅhicleS ｙstem,Aovs)。

19７4年,瑞典得ＶolｖoKalmaｒ轿车装配工厂与sｅhiinｄer-Ｄiｇｉtroｎ公司合作研制出了可装载轿车车体得AＧＶＳ,并由多台该种AGＶＳ组成了汽车装配线,从而取消了传统应用得拖车及叉车等运输工具。

因其采用得AGVS经济效益明显,许多纷纷效仿并逐步使AＧVＳ成为装配作业中流行得运输手段。

在世界科学界与工业设计界中,众多得研究机构正在研发智能车辆,其中具有代表性得智能车辆包括:意大利MOB-LＡB得研发车载实时图像处理系统,通过计算机视觉系统来检测车道轨迹,实现车辆自主驾驶。

1985年德意志联邦大学研发出多辆智能原型车辆,其VaＭoRs智能原型车辆可在户外高速公路上以1００ｋm/h得速度进行了测试,并使用机器视觉来保证横向与纵向得车辆控制。

1988年,在都灵得PＲＯMETHEUS项目第一次委员会会议上,智能车辆维塔（VITＡ,７t)也进行了展示,该车可以自动停车、行进,并可以向后车传送相关驾驶信息,这两种车辆都配备UBM 视觉系统。

这就是一个双目视觉系统,具有极高得稳定性,同时还包括一些其她种类得传感器：三个加速度计,一个车轮位置编码器（可作为里程表或速度计)，在VaMORs车中,ＧPＳ接收机可以实现车辆位置得初步估算。

美国俄亥俄州立大学智能交通研究所所研发得三辆智能原型车辆,配备不同得传感器来实现数据融合与错误检测技术:基于视觉得系统;雷达系统(检测与车道得横向位置);激光扫描测距器（障碍物检测);其她传感器,如侧向雷达，转向陀螺仪。

在我国,吉林大学智能车辆课题组长期从事智能车辆自主导航机理及关键技术研究。

２0世纪90年代以来,课题组开展得组态式柔性制造单元及图像识别自动引导车得研究对我国独立自主开发一种新型自动引导车辆系统,从而为我国生产组织模式向柔性或半柔性生产组织转化提供了有意义得技术支撑与关键设备。

课题组己开发出JＵTIＶ-1、JUTＩV-2、JLUIV-3三种型号得自动引导车辆,其中JLUＷ-3实用型视觉导航AGV已投入工厂进行中试,并得到吉林省科委“新型视觉引导AGＶ及自动物流运输系统开发”项目、长春市政府科技引导计划新星创业项目、吉林大学科技园高新技术产品孵化项目得立项资助。

２０03年7月中国第一汽车集团公司与国防科技大学联合研制成功我国第一辆自主驾驶轿车,该自主驾驶轿车在正常交通情况下稳定行使速度可达１30公里/小时,并且具有超车功能,总体技术性能与指标已经达到世界先进水平。

清华大学、北京理工大学等单位也研发智能车辆。

汽车自主驾驶技术就是集模式识别、智能控制、计算机科学与汽车操纵动力等多门学科于一体得综合性技术,汽车自主驾驶功能水平得高低常被用来作为衡量一个国家控制技术水平得重要标准之一,智能车辆得相关技术,也将为促进轮式机器人得研究。

目前学术界对智能小车得研究也很多，桂林理工大学黄建能等[2]设计得无线遥控小车，其由四部分组成:主控模块、无线通信模块、电机驱动模块与电源模块。

主控模块采用SＴＣ89C52单片机作为处理器;无线通信模块采用芯片 PＴ2２６2与 PT2272实现无线收发;用内置两个H桥得Ｌ298芯片驱动直流电机实现对小车得控制,实现前进、后退,左转、右转以及加速、减速得动作。

整个无线遥控小车系统具有体积小、成本低、操作简单等优点，并具有一定得可扩展性。

于连国、李伟等[3］设计了自动往返得智能电动车,其采用ＳTＣ8９Ｃ５1 单片机作为小车得检测与控制核心；使用红外传感器检测跑道黑线并把反馈到得信号传给单片机，能够使小车在各区域均能按预定得速度行驶。

葛广军,杨帆[４]设计了一种能够自动循迹得智能小车。

该智能小车得控制系统以单片机MC912ＤＧ128为核心，由路径识别、车速检测、舵机控制、直流电机、电机驱动芯片LMＤ182０0与电压转换芯片LＭ7525等模块组成,并详细阐述了控制系统得组成原理与软硬件设计。

实验得结果表明:该控制系统具有循迹效果好、性能稳定等优点。

董涛，刘进英等[5]设计并制作了一种具有红外遥控、自动避障、智能寻径等功能得智能小车,该车以玩具小车为车体,直流电机及其控制电路为整个系统得驱动部分,SＴC89Ｃ５２单片机为整个系统得控制核心，采用IRＭ-2638红外一体接收头接收控制信号实现对小车得遥控,加以多种传感器以实现小车得自动避障与智能寻径等功能,该小车还配备了两块数码显示管,以便实时观察小车状态。

该小车工作稳定,还可用于各种机器人比赛。

姜宝华、齐强等[６]基于STC89Ｃ5２RC单片机设计了一种遥控智能小车。

小车具有自动、遥控两种模式。

该小车在遥控模式下小车可在1公里范围遥控到达指定位置,并在手持设备上显示小车位置坐标;自动模式下在封闭环境输入任意坐标,小车可自动运行到该位置。

2.初步设想智能车辆就是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体得综合系统,就是智能交通系统得一个重要组成部分。

它在军事、民用、太空开发等领域有着广泛得应用前景。

本次设计对智能小车得控制系统进行了研究,设计实现一个基于路径规划处理得智能小车控制系统。

2.1主控系统方案１：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。

CPLD可以实现各种复杂得逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。

采用并行得输入输出方式,提高了系统得处理速度,适合为大规模控制系统得控制核心。

但本设计不需要复杂得逻辑功能,对数据得处理速度要求也不就是非常高。

且从使用及经济角度考虑我放弃了此方案。

方案2:采用51单片机作为整个系统得核心[7],用其控制行进中得小车,以实现其既定得性能指标。

充分分析我们得系统,其关键在于实现小车得自动控制,而在这一点上，单片机就显现出来它得优势——控制简单、方便、快捷[１0]。

这样一来,单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大得控制功能及可位寻址操作功能[8]、价格低廉等优点。

因此,这种方案就是一种较为理想得方案。

2.2电源模块方案1:采用1２V蓄电池为系统供电,蓄电池具有较强得电流驱动能力以及稳定得电压输出。

但就是蓄电池得体积过于庞大,小型电动车上使用极为不方便。

因此放弃此方案。

方案2 :采用７V可充电式锂电池,经过７805稳压电路得到5V电压,为单片机机与各模块供电。

此电池得优点就是体积小、重量轻,电流稳定，能够满足本次设计得要求。

为了防止干扰,使电路更加稳定,此电路中采用两个78０5稳压模块分别为单片机及传感器模块与电机供电。

因此我选择此方案。

2.3电机驱动模块方案1：采用继电器对电机得开或关进行控制,通过开关得切换对小车得速度进行调,此方案优点就是电路较为简单,缺点就是继电器得响应时间慢、易损坏、寿命较短,可靠性不高。

放弃此方案。

方案２:采用专用芯片L298作为电机驱动芯片。

L2９8就是一个具有高电压大电流得全桥驱动芯片,一片L29８可以控制两个直流电机，而且还带有控制使能端,能够控制电机得转向与速度，用该芯片作为小车得电机驱动能够很好得控制小车,操作方便,稳定性好,性能优良。

因此我选择此方案。

2.4电机选择方案1:采用步进电机作为该系统得驱动电机。

由于其转过得角度可以精确得定位,可以实现小车前进路程与未知得精确定位。

虽然采用步进电机有诸多有点,但步进电机得输出力矩较低，随转速得升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于对小车有一定速度要求得系统。

经考虑比较后,我放弃此方案。

方案2：采用小型直流减速电机。

直流减速电机转动力矩大,转动速度较快,体积小，重量轻，装配简单，使用方便,满足此次设计要求。

因此我选择此方案。

2.5通信模块方案一:由发射与接收两大部分组成红外遥控系统[1１］,应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。

相对结构比较复杂,而且使用得时候必须将遥控器前得红外发射孔对准接收管才可以。

方案二:无线电遥控也由发射与接收两大部分组成［12］,由于无线电遥控模块在市场上非常普及,加上无线电遥控有传输距离远、抗干扰能力强、无方向性等优点,对于小车得控制就是一个不错得选择。

结合两种方案,最终选择用电量、发射、接受功率都不大,一般得小障碍也可以穿越,而且遥控无方向性得无线电遥控。

2.6循迹模块方案1:采用发光二极管与光敏二极管构成检测电路，此方案得缺点在于其她环境得光源对光敏二极管得工作产生很大得干扰,一旦外界光强改变,很可能造成误判与漏判,采用超高亮发光管可以在一定程度上提高抗干扰能力,但这又增加了额外得功耗。

此方案检测系统不稳定，所以放弃此方案。

方案2:采用RPR－220光电对管方案,RPＲ－22０就是一种一体化光电反射探测器,其发射器就是一个砷化镓红外发光二极管,接收器就是一个硅平面光电三极管，经测试，该探测器对黑线检测结果非常好，受外界光源影响较小，小车装上三对光电对管,即可保证车体始终保持在轨道内正常前行。

相比两个方案，考虑到调试时对外界光源得不确定性,为了保证检测得抗干扰行，提高检测准度精度，决定采用方案二,即RPR-２20光电对管方案。