智能车巡线制作项目.doc

智能车巡线制作计划书
一、 项目背景及目的介绍
随着现代技术的飞速发展，数字化、信息化和网络化正日益融入我们的生活，人们对生活的品质和质量也有了更高的要求，智能化系统就是在这样的背景下产生的，而且其需求也在不断增长，智能化的内容也有了不同的概念。
智能小车，也就是轮式智能车,是电子计算机等最新科技成果与现代汽车工业相结合的产物，是一个集环境感知，规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，集中运动了计算机，传感，信息，通信，导航和控制技术，是一个涉及多学科的技术综合体。其需要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，实现自动识别路线，选择正确的行进路线，使用传感器感知路线并作出判断和相应的执行动作。
智能小车特别适合在人类无法工作的环境中工作，在险恶的环境下，智能车可以进入或者穿过危险区域进行维护和探测工作，不需要像人一样采取严密的保护措施。同时在工业和社会领域得到了广泛的应用。智能小车技术可以应用于无人驾驶机车，无人生产线，仓库服务智能车，防暴智能车，救援智能车等许多场合。在水下太空及远程环境下，智能车也可以用于服务和探测。在智能车辆领域，智能小车自动行驶功能的研究有助于智能车辆的研究。
同时参加智能车的制作也可以加强中学生实践创新能力和团队创新精神的培养。有利于培养学生的组织协调能力：通过这样一个智能汽车的多学科专业创意性比赛舞台，要求同学们组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程，包括理论设计，实际制作，整车调试，等等。还有利于提高中学生自学能力，使用文献的能力：我们从课堂上学到的各种知识，总是会忘记的，只有自己动手学会把一件事情做好，学会怎样去做一件事情，才能终生难忘。为高中生更好的适应大学生活，在今后参加全国大学生智能车大赛打好基础
二、 项目内容
(一)实验任务描述
在本次设计中将利用智能车组件（包括电机、传动齿轮、连接件、驱动橡胶车轮、万向轮、电池、Cypress控制器、寻线传感器等）完成搭建一个移动智能车，通过编写智能车控制程序完成智能车在浅色地面上延一具有S弯、直线、小弯、大弯的黑线行走的任务。
设计预期目标：
l 智能车可以延黑线的形状顺利前行；
l 行进过程中尽可能不脱离线的距离太远；
（二）实验所用器材与其特性分析
1.控制器－PSoCEval
l PSoCEval评估板的组成：
迷你型编程器
LCD模块
CY8C29466-24PXI 28引脚DPI封装样片
PSoC设计光盘
USB线缆
跳线包
用户手册
l PSoCEval支持下面种供电模式:
1、小型供电设备
2、9-12VDC的线性变压器电源，插头中心为正，电源>=100mA
3、9V电池
4、ICE供电
注：同一时候只能有一种供电，电源电压不得低于9V或超过12V
l 小型编程器介绍：
小型编程器为你提供快速的简单的PSOC编程，它小而紧凑，使用USB线缆连接到你的PC机。在调试中，MiniProg可以用作你板子上的PSOC设备的在系统串行编程器（ISSP）。（看应用AN2014和AN2026）。
一旦MiniProg连接，就可以使用PSOC编程软件进行编程（这个免费的软件即是PSOC设计器（开发环境）也是个编程工具）。
l MiniProg规格书：
MiniProg工作温度在0到50摄氏度。
将它连到用户板的5芯座之前先用USB线缆连接到MiniProg。
当使用ISSP适配线缆，线缆长度不得超过6英寸，以保证信号的完整性。
在使用MiniProg时，LED闪烁频率可变。当MiniProg同计算机相连并且系统上配置好，则USB连接头旁边的绿LED亮。如果MiniProg无法找到系统中的驱动，这个LED将灭。配置好设备后，LED保持4HZ的频率闪烁。在整个编程中闪烁频率将增加。
板子上的红LED表示MiniProg电源部分。当电源由目标板提供是这个LED关闭。
l PSOCEVAL运行变化：
使用外部32K晶体时，评估板上的R8和R9不接，C9和C10接上。推荐使用不均衡反馈，C9值为12pF，C10值为100pF（看应用AN2027）。
PSoCEval工作在3.3V，板子上有两个部分需要改变：调试器和RS232收发器。看图。
调试器：TI UA78M33CKTPR RS232收发器：Maxim MAC3232CSE
2. 寻线传感器
本次实验使用的寻线传感器是VEX Robotics Line Tracker Kit（见下图）

VEX Robotics Line Tracker Kit具体描述
本传感器主要是使用红外传感器原理。
线的最小宽度为0.25英寸，最佳宽度为0.5英寸。
传感器离线距离应该保持在0.02到0.25英寸之间。
当红外光线被反射到红外接收器时，传感器输出为低电平（0V）；当红外光线被吸收没有反射时，传感器输出为高电平(+5V)。
寻线传感器具体安装见下图。

（三）实验所采用算法
1基本原理
可以将3个寻线传感器安装并排在智能车前部，如下图所示。

3个寻线传感器（Right Left Center）分别采样，将采样值经过计算与事先设定值（Threshold）比较来判断黑白（Black=1,White=0），以确定地面上黑线的位置，从而使小车作出相应的动作来沿着线行进。同时随时记录上次黑线的位置，以便于小车判断下一次的动作。
由此编写智能车控制流程如下：

三、 项目分析
在实验的过程中，必定会遇到各式各样的问题。我们则要通过在旁认真指导，这样让同学们在实践的同时也学到了很多的知识。
（1） 首寻线的传感器有效地测量距离0.02到0.25英寸（1英寸=2.54厘米）之间，需要调整传感器的位置到一个比较合适的距离，又因为寻线传感器受环境因素影响比较大，比如光线、温度等，故需要调整终于找到一个临界值，可以准确的判断是否检测到黑线。
（2） 小车可能会冲出黑线的范围，不能有效地跟踪。可以通过改进算法，让小车记录上次黑线的位置，这样以来小车就可以更加准确的寻线。
（3） 小车在行进的时候容易超调且反应存在滞后，经常会左右摇晃，从而极大影响了小车寻线的速度和效果。需要反复调整小车一次行进的时间以及小车的速度，最终在速度与效果上找到一个折中点，使小车能够又快又好的完成寻线任务。
总体来说，通过智能车巡线实验，能够提高同学们对科技创新的热爱，也能够提高他们的动手实践的能力以及简单的编程能力。学习课本知识的同时，通过自己课下的动手实践，丰富了同学的课余生活。