1. 研究目的与意义
随着石油资源的消耗,环境的污染,开发利用新能源成了必经之路。太阳能发电在汽车上的应用,将能够有效降低全球环境污染,创造洁净的生活。随着全球经济和科学技术的飞速发展,环境开始变的槽糕。中国作为全球第一大汽车市场,石油消耗量达到1.2亿吨。机动车在大城市中已成为中心地带空气的主要污染物。随着资源与环境双重压力的持续增大,发展新能源已成为工业发展的方向。太阳能作为一个产业已经不是一个神话。如果能尽快规模化示范应用纯电动和燃料电池汽车将有效缓解石油短缺、显著降低环境污染等。
智能车是机器人学中的一类,是具有自主性、适应性和交互性等于一体的综合系统,它融合了自动控制、人工智能、机械工程、信息融合、传感器技术、图像处理技术以及计算机等多门学科的最新研究成果,对智能车的研究不仅具有理论意义而且具有实际价值,智能车在我们的现实生活中的应用意义极大。人类的研究活动已摆脱了地球生物圈的束缚而广泛地进入外层空间和海洋深处。对月球和太阳系其他行星的探测,对太阳系以外的宇宙进行考察,对数千米以下的海底的研究,都是目前单靠人力所不能及的。智能机器人正在代替人们完成这些任务。在战场上的军事活动中,在恶劣环境条件下的生产劳动中,凡不宜由人直接承担的任务,均可由智能机器人代替,如智能小车可以适应不同环境,不受温度、湿度等条件的影响,完成危险地段、人类无法介入等特殊情况下的任务。
从20世纪70年代,欧美等发达国家开始进行无人驾驶车的研究,大致可以分为三个阶段:军事用途、高速公路和城市环境。在军事用途方面,早在80年代初期,美国国防部就资助自主陆地车辆ALV(AutonomousLandVehicle)的研究。进入21世纪,美国国防部连续举办大挑战(Grand Challenge)比赛活动,对促进智能车辆技术交流与创新起到很大激励作用。随着现实需要,智能车辆的研究逐渐转向民用领域,最早实现在高速公路应用领域。高速公路无人驾驶研究的典型代表有美国CMU大学的NavLab-5系统,意大利帕尔玛大学的ARGO系统和德国联邦国防大学的VAMP系统。在城市交通方面,欧洲Yamaba公司推出了旅游接待智能车辆CyberCab 。在2005年日本爱知世博会上,丰田公司成功演示了ITMS无人驾驶公交系统。美国在城市环境智能车辆研发方面起步较晚,目前与欧洲和日本存在一些差距。
2. 研究内容与预期目标
1.设计任务本课题基于单片机为控制与计算核心,以光学传感器实现自动导引,同时配以超声传感器,来实现主动的避障。并运用太阳能为系统提供工作能源。2.技术要求系统应可以完成太阳能到电能的转化,按照导引线实现自动导引,对于临时出现的障碍物,应能主动避障。系统具有必要的报警和显示功能。
3.工作要求本设计需要学生完成以下工作:(1)掌握单片机基本原理;(2)掌握单片机的硬件组成及结构;(3)熟练掌握单片机编程方法;(4)掌握以单片机为核心的监控系统设计;(5)分析、总结自动导引小车的工作原理;(6)进行控制方案设计与比对、优选设计方案。
3. 研究方法与步骤
1.学习51单片机的相关知识,熟悉单片机的基本工作原理及指令系统,并掌握Protel电路仿真软件和程序编译软件的使用方法。
2.提出设计整体思路,设计出电路原理图、程序控制流程图。
3.用仿真软件画出电路原理图,写出单片机的程序。
4. 参考文献
[1] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000:11-27.
[2] EDA先锋工作室.原理图与PCB设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[3] 赵亮,侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].北京:人民邮电出版社,2003.
5. 工作计划
(1)2022-2-20~2022-3-17(4周)查阅相关背景及技术资料,制订具体计划,撰写开题报告。
(2)2022-3-20~2022-3-31(2周)提出实现方案,熟悉单片机硬件资源及编程技巧。
(3)2022-4-03~2022-4-21(3周)设计电路原理图,提出程序框图,编制控制程序。
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