1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科技的发展和人民生活水平的不断提高，越来越多的智能车得到普及。和传统小车相比，智能小车具有更好的安全性，机动性，广泛性和应用型性。企业的生产技能逐渐提高，在生产过程中对于自动控制技术的要求也在逐渐提高，在高自动化的生产环境下，智能车辆的研究与运用越来成为工业生产的重要设备。智能小车，也就是轮式机器的智能化的成果。是一种集传感器芯片，单片机，驱动控制的高科技创意设计。自动跟随小车的功能是对指定目标进行，小车通过传感技术对目标物进行识别与跟踪。主要利用传感技术实现小车与目标物之间的距离实时检测，若测得距离较近，则小车就“缓慢跟随”。若测得距离较远小车将“加快脚步”。并且小车可以随目标一起转弯。越来越多的科研项目都在关注着智能小车的开发与研究。应用的智能化自动跟随系统可以显著的减少人工劳动量，提高工作效率。该类小车可以应用于超市，酒店等公共场合，也能应用于各种运输物品场所。

关于国外的智能小车的研究状况可以追溯到20世纪50年代。美国一家电子公司于1954年开发出了世界上第一台无人驾驶的自主引导系统的车辆。虽然这个系统智能在固定的线路上直线行驶，但是这却是智能车辆研究的长足的进步。随后，关于智能车辆的研究成果如雨后春笋般的出现在世人面前。到了1980年左右欧洲以及美国等一些发达国家已经将智能车辆控制系统投入到高速公路的使用中，智能小车的研究有了其实际意义。1990年之后美国卡内基大学研究的navlab系列智能小车在传感器传输速度，图像处理，以及车辆横向移动等方面都作出了突出的研究成果，这标志着智能车辆即将进入我们的日常生活之中。

国内关于智能小车的研究起步相对较晚，在借鉴发达国家先进的研究成果的基础之后，我国的科研项目致力于对智能交通系统its（intelligent transport system）的研究目前我国的交通运输行业正在向着交通智能化迈进，相信在不久的将来，我们的出行会更加安全，快捷，智能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标

能小车的一般功能包括自动循迹、传感跟踪、自动停泊等。人们研究智能小车是为了让其代替人类完成一些危险的或者十分枯燥的不适宜人类的工作，通过小车的程序化的工作可以节省物力人力而且可以更高效快捷的完成工作对实现工业系统的自动化有一定的帮助。

关于智能自动跟踪小车的研究，它可以帮助工人在工业工作中取料，运料。还可以在机场帮助下飞机的旅客运送行李，甚至还可以在高尔夫球场扮演“球童”的角色等等。总而言之智能跟踪小车将会使我们的生活更加便捷、轻松。

2.2研究内容

设计一个受单片机控制的可移动的装置，该装置应具备距离测量和距离跟踪等基本功能，并通过设置参数，使系统可跟踪不同的距离。该题目涉及单片机系统的软硬件设计，传感技术，伺服控制等技术。广泛的应用于如汽车的自适应巡航，机械臂寻迹等领域。

2.3拟采用的技术方案及措施

为实现小车智能跟随 ，采用了超声波测距、电机驱动等功能模块的设计，通过超声波所测距离判断小车快速前进，慢速前进或停止。小车以STM32为主控芯片，将两个超声波测距模块测得的距离值经过运算后，输出两路PWM（pulse width modulation）波分别控制左右两个电机的转速。电源给控制部分和电机驱动部分供电。另外STM32连接了LCD显示模块和红外接收电路，分别用于显示运动，状态信息和接收遥控器的控制信号。系统的总体设计框图如图1所示。

图1 系统总框图

超声波测距模块：超声波是指频率高于 ２０ kHz 的声波 ，超声波在介质中传播时遇到不同的界面将产生反射、绕射、折射等原理在各行各业得到广泛应用［６］ 。 本设计所使用的测距模块为 HC‐SR０４ 超声波模块 ，该模块测量范围为３～４００ cm ，精度最高可达３ mm ，由超声波发射探头 、控制电路和驱动电路组成^{［７‐８］} 。 模块对外引出４ 个引脚分别为 VCC 、GND 、TRIG 和 ECHO 。 测距需要IO 口触发 ，即先给控制端 TRIG 至少 １０ _μs 的高电平信号 ，模块将自动发送８ 个 ４０ kHz 的方波并自动检测 ECHO 端是否有返回信号，若有返回信号则高电平持续时间即为超声波在空气中传播的时间 。 由此可得 ：测试距离＝ （高电平时间 × 声速）／２。 因此将模块的 VCC 、GND 接入系统电源 ，TRIG 、ECHO 端接单片机普通 IO 口即可实现超声波测距。

电机驱动模块：小车通过一个 L２９８N 电机驱动模块驱动左右电机控制小车的运动［９］。 电机采用 PWM 调速 ，即改变直流电机电枢电压的的占空比来改变平均电压 ，从而实现直流电机调速［１０］ 。除了 ２ 个电机对应的 PWM 信号调速之外 ，该模块还需要 ４ 路逻辑输入控制电机 M １ 、M ２ 转向 ，模块连接如图 ２ 所示 。 因此将 PWM 信号输入端接入单片机定时器输出 ，逻辑输入端接单片机配置为输出模式的 IO 口即可实现对该模块的控制。

图2 电机驱动模块连接

主程序设计：上电后先进行系统初始化 ，包括时钟配置 、延时函数初始化以及调试程序时所需串口的初始化 。 然后进行定时器的初始化 ，本系统中定时器分别用于 PWM 信号的产生 、超声波测距判断高电平时间和输入捕获实现红外解码 ，故需要启用 ３ 个定时器并进行相关配置 。 在进行 LCD１２８６４ 初始化和红外接收初始化之后就进入 w hile （１）循环，判断当前模式 ，若为自动跟随模式 ，就对 ２ 个超声波测距模块测得的距离数据进行比例控制计算 ，并根据输出量控制左右 ２个电机转速 ；若为遥控模式 ，就根据红外解码得到的遥控器键值控制小车的运动。 主程序流程如图 ３ 所示。

3. 研究计划与安排

第1周：进行开题报告的撰写

第2周：学习c语言以及单片机的开发环境

第3周：学习c语言以及单片机的开发环境

4. 参考文献（12篇以上）

1.周继明，江世明，传感器技术及应用，中南大学出版社，2005

2.冯博琴，吴宁，微型计算机原理与接口技术，清华大学出版社，2011

3.余锡存，曹国华，单片机原理及接口技术，西安电子科技大学出版社，2007