循迹避障智能车的设计

论文总字数：18190字

摘 要

人工智能的飞速发展带动了城市发展中的公共交通的优化，利用人工智能可以有效地提高公共交通的运输效率，减少交通事故的发生。本次设计的智能小车，就是模拟公共交通运输系统中的公交车，利用STC89S52单片机作为主控芯片，使用ST178光电传感器，GPS定位芯片等器件获取环境与路径信息，实现对小车的控制，模拟公交车运行的情况，主要功能是实现识别设计好的黑线跑道前进，遇险停车，利用GPS定位并通过固定站台实现报站。

关键词：智能；公交车；单片机；定位

The Desigh of The Intelligent Car

Abstract

The rapid development of artificial intelligence led to the development of public urban transport optimization, the use of artificial intelligence can effectively improve the transport efficiency of public transport and reduce traffic accidents.The design of intelligence car in my project is to simulate the bus in public transport system.This design use STC89C52 MCU as the master ship, using the ST178 photoelectric sensor, GPS positioning chips and other devices to get the environment and the path information to control the car and simulate the bus situation.The main function is to achieve recognition designed black line track forward, distress parking using GPS positioning and implement the stops fixed platform.

Keywords:intelligent;buses;MCU;location

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2国内外研究现状 1

第二章 系统硬件部分设计 2

2.1系统总体方案设计 2

2.2硬件设计 2

2.2.1车体设计 2

2.2.2主控制器模块 2

2.2.3驱动模块 3

2.2.4循迹模块 5

2.2.5避障模块 6

2.2.6定位模块 7

2.2.7语音播报模块 7

第三章 系统软件部分设计 9

3.1系统程序流程图 9

3.2系统软件设计 9

3.2.1循迹模块设计 10

3.2.2避障模块设计 10

3.2.3定位报站模块设计 10

第四章 系统调试 11

第五章 结论 13

致谢 14

参考文献 15

附录1原理图 16

附录2 源程序 17

附录3 实物图 29

第一章 绪论

1.1课题背景

人工智能是近年来国际颇为关注的课题之一，蒸汽机与电的发展推动了第一次与第二次工业革命，信息时代的到来即将推动第三次工业革命的发展，而信息时代最为重要的便是智能化。随着电脑与手机的普及，人工智能变得无处不在，电脑与手机利用可视化的界面向计算机发送特定的简单指令让计算机完成复杂的操作，为平时生活带来极大的方便，这些基础的人工智能为生活水平的提高提供了巨大的助力。而汽车作为20世纪以来最伟大的发明之一，让人们可以到达得最远的地方变得越来越远，眼界越来越开阔，文化的传播也越来越广。公共交通作为汽车业给大部分人带来的最大的便捷，已经融入了人们的生活中，汽车制造业的发展推动了公共交通的发展，随着城市的发展，辐射范围的不断增大，公共交通的重要性正与日俱增。公交车作为公共交通中非常重要的一环，不同于公交自行车与地铁交通，它的发展受人力资源与空间资源限制，培养出一位经验丰富足以独当一面的公交车司机所需的时间是无法满足城市的发展需求的，同样公交车调度站的大小也很难根据车辆的多寡进行改造。因此公交车智能化的发展是未来发展的必经之路，车辆智能化一直是近年来的热点，自动导航，自动报站等智能行为都对道路交通安全和公共交通效率产生了积极的影响，在汽车的高端领域赛车领域内，甚至即将举办无人驾驶的roboracing智能方程式赛车比赛。基于此背景，开始了模拟公交车的设计与研究。

1.2国内外研究现状

目前，国内外对智能公交车的研究发展都十分迅速，在欧洲，按照既定轨道运行的鹿特丹的Rivium无人驾驶汽车以及希斯罗机场的无人驾驶汽车已在运营中，而在在荷兰，由Wepods公司研发的EZ10型无人公交车将在今年五月来往于荷兰格尔兰德市的瓦格宁根和埃德两个小镇，不同于已投入运营的无人既定轨道汽车，EZ10是在普通车道上行驶的。国内的发展同样不落后于世界，2011年一汽集团和国防科技大学合作研制的红旗无人驾驶汽车完成了286公里从长沙到武汉的高速无人驾驶实验，同时完成多次自主超车，2015年12月，百度的无人汽车在北京完成了自动驾驶测跑实验，完成跟车、超车、变道、掉头等复杂的驾驶动作，最高时速达一百公里每小时，是国内最接近真是路况的测试。

国内与国外的研究方式最大的区别在于合作方式不同，国外的研发方式普遍是当商业公司需求无人汽车时设立奖励项目，鼓励所有研究方向与自身需求契合的公司或工作室进行竞争，如此可以鼓励在此领域有所建树的精英快速研发，而在国内更多的研究方式则是汽车厂商与国内科研院所、高校合作，可以整合更多的资源与技术，两者各有所长，在智能汽车这个刚刚起步的领域内定能取长补短，为提高公共交通的性能和效率提供巨大的帮助。

第二章 系统硬件部分设计

2.1系统总体方案设计

本次实验使用单片机作为主控模块控制其他模块，用于收集其他模块产生的数据，并将不同的指令传送到不同模块，主控模块可通过循迹模块、避障模块以及定位模块传送的环境信息进行不断地判断分析，从而在不同的环境下发送不同的指令给不同的模块，控制整个系统实现预期的功能。车头安装传感器对跑道进行感知，可对白线或黑线跑到进行甄别，同时车头安装测距模块，用以测量前方障碍物与小车的距离实现紧急避险的功能，小车安装了定位模块，用以确定小车的经纬度信息，并通过此信息判断小车位置，之后利用语音模块播报定点的信息，从而实现模拟公交车的功能。设计框图如图2.1所示。

电源模块

电机驱动模块

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