北京工业大学耿丹学院学生开题报告表
课题名称
基于51单片机的智能小车设计与实现
课题来源
自选
模块化设计的目的课题类型
AY
指 导
教 师
张黎
学生姓名
白钰出
学 号
120204121
班 级
电子121
专 业
电子信息工程
一、开题报告内容：
（一）、选题的背景与研究意义
1.课题背景：
人们在不断探讨、改造、认识自然地过程中，制造能代替人劳动的机器一直是人类的梦想。它可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。智能车就是其中的一个体现。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，是典型的高新技术综合体。目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已经成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。
2.研究意义：
智能小车，也就是轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人生产线，仓库，服务机器人等领域。在危险环境下，智能车非常适合在危险的环境中使用。在这些险恶的环境下工作，人类必需采取严密的保护措施。而智能车可以进入或穿过这些危险区域进行维护和探测工作，且不需要得到像对人一样的保护。在水下、太空及远程环境下，智能车也可以用于水下、太空及远程的服务和探测。虽然尚没有人被送往火星，但已有许多太空漫游车在火星登陆并对火星进行探测。如美国的“勇气”号和“机遇”号的主要任务是在火星上探水，它们已分别在其着陆区域附近到火星上过去曾有过水的证据。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。
（二）、国内外研究现状
国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段：
第一阶段 20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国BarrettElectronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本得特征即无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输。随着计算机的应用和传感技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。
第二阶段 从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC），其目标之一就是研究发展智能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入实用化。在亚洲，日本于1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会，主要目的是研究自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆技术的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。
第三阶段 从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。
目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：德意志联邦大学的研究 1985年，第一辆VaMoRs智能原型车辆在户外高速公路上以100km/h的速度进行了测试，它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车辆控制。1988年，在都灵的PROMRTHEUS项目第一次委员会会议上，智能车辆维塔（VITA,7t）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。这两种车辆都配备了UBM视觉系统。这是一个双目视觉系统，具有极高的稳定性。
荷兰鹿特丹港口的研究 智能车辆的研究主要体现在工厂货物的运输。荷兰的Combi road系统，采用无人驾驶的车辆来往返运输货物，它行驶的路面上采用了磁性导航参照物，并利用一个光阵列传感器去探测障碍。荷兰南部目前正在讨论工业上利用这种系统的问题，政府正考虑已有的高速公路新建一条专用的车道，采用这种系统将货物从鹿特丹运往各地。
日本大阪大学的研究 大阪大学的Shirai实验室所研制的智能小车，采用了航位推测系统（Dead Reckoning System），分别利用旋转编码器和电位计来获取智能小车的转向角，从而完成了智能小车的定位。
另外，斯特拉斯堡实验中心、英国国防部门的研究、美国卡内基梅隆大学、奔驰公司、美国麻省理工学院、韩国理工大学对智能车辆也有较多的研究。
相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果有：
（1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年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的高速公路上，行驶的最高稳定速度为13km/h,最高峰值速度达170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。
（2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联[3 ]，主要合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。计算机系统采用两台Sun10完成信息融合、路径规划，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
（三）、设计目的、要求及思路
1.目的：
设计一个智能小车系统，通过单片机实现控制操作，能够进行避障，循迹，拾物，速度调节，自动停车，自动记录时间，里程和速度等。
2.要求：
设计要求实现以上功能，设计规范，思路清晰，功能模块化。
3.思路：
课题以单片机为控制核心，利用超声波传感器检测障碍，光敏原件检测轨迹，电磁原件检测物体，控制电动小车的行进、转向、快慢等。
（四）、完成毕业设计（论文）所具备的条件因素
该毕业设计需要使用KEIL-MDK软件，通过C语言来完成，通过proteus仿真器进行调试，焊接电路图，实现功能。学校提供实验室作为做毕设的场所，我可以通过它、同学和老师来完成我的毕设。
完成毕业设计（论文）所具备的条件因素：需要熟练掌握C语言编程，了解各驱动芯片的参数指标；熟练使用KEIL-MDK软件，精通proteus软件，了解传感器，会用51单片机编程，并用它实现对小车的控制，有不会的向同学和老师请教。
（五）、毕业设计（论文）的主要内容
基于51单片机的智能小车设计与实现
中英文摘要
第1章  前言
第2章  介绍51单片机
第3章  讨论避障模块的选择
第4章  讨论循迹模块的选择
第5章  讨论拾物模块的选择
第6章  简单介绍KEIL-MDK软件和proteus仿真器
第7章  软件部分进行说明
第8章  测试及调试
第9章  结论、参考文献、附录及致谢   
二、任务完成的阶段及预期结果：
起止日期
主要内容
预期结果
2015.09.14—2015.10.18
2015.10.19—2015.11.01
2015.11.02—2015.11.15
2015.11.16—2015.11.29
2015.11.30—2016.01.17
2016.03.07—2016.03.20
查阅资料、课题调研、完成开题。
熟悉硬件方案设计、英文翻译。
硬件系统的完成和调试、英文翻译。
编写程序、完成软件、英文翻译。
完成论文的初稿、二稿、资料整理。
预答辩、论文整改、定稿。
为毕业设计做好充足准备。
选择各模块的硬件。
完成电路图的绘制及焊接。
完成代码测试。
完成论文及测试。
整改论文、答辩。
审查意见
是否同意开题
开题阶段成绩
指导教师签字：                  日期：
  课题类型：（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—应用研究（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题；（1）、（2）均要填，如AY、BX等。

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