单片机控制单轴双轮自动平衡小车设计开题报告

开题报告电气工程及其自动化基于单片机的自动往返小汽车的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义随着汽车工业的迅速发展，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。

关于汽车的研究也就越来越受人关注。

全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。

可见其研究意义很大。

本设计就是在这样的背景下提出的，为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。

设计的智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。

由于单片机教学例子有限，因此，单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践，使学习者更好的了解单片机的发展。

通过此次的单片机寻轨车制作，使学生从理论到实践，初步体会单片机项目的设计、制作、调试和成功完成项目的过程及困难，以此学会用理论联系实际。

通过对实践中出现的不足与学习来补充教学上的盲点。

智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车，是在网络环境下利用信息技术、智能控制技术、自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机和机械等多个学科的最新科技成果，使汽车具有自动识别行驶道路、自动驾驶等先进功能.随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展,智能车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色.近年来，智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。

二、研究的基本内容。

智能寻迹小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流减速电机驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感器，当小车左边的传感器检测到黑线时，说明小车车头向右边偏移，这时主控芯片控制左轮电机减速，车体向左边修正同理当小车的右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机减速，车体向右边修正当黑线在车体的中间，中间的传感器一直检测到黑线，这样小车就会沿着黑线一直行走。

Harbin University Of Science And Technology科研训练开题报告两轮自平衡车系统设计学校：哈尔滨理工大学学院：自动化学院专业：电子信息科学与技术班级：电技11-1姓名：邓敏学号：1112020103日期：2014.12.08三、研究方案、技术路线3.1 小车动态平衡的基本原理如下图一所示：图一动态平衡原理图两轮自平衡机器人系统是一个复杂的机电系统，设计两轮自平衡机器人需要设计其机械系统、电系统及软件。

而电系统是包括控制处理器、传感器、执行机构和电源的一个复杂系统。

软件设计需设计机器人的工作流程。

因此要设计一个完整的两轮自平衡机器人系统就需要对这些部分分别进行设计并整合，才能完成两轮自平衡机器人系统的设计。

3.2 两轮自平衡机器人机械系统设计两轮自平衡机器人结构上最显著的特点在于其只有两个轮子，而且这两个轮子要同轴安装分别驱动。

当然，一个完整的两轮自平衡机器人还包括控制处理器、传感器、执行机构、电源等期间。

如何将这些系统部件合理地安装在一起，需要机械结构系统的设计。

这部分的设计由具体安装时根据不同模块的轻重来安排设计，总体上让小车承受的重力基本平衡即可。

3.3 两轮自平衡机器人电系统设计两轮自平衡小车要完成其自平衡的功能，首先需要有其感知器官，感知自身的姿态，例如，倾角、倾角速度等，得到这些信息需要选择一些合适的传感器。

而传感器检测到的信号，需要一个数字处理中心来接收处理，才能成为有用的信息。

因此还需要选择一个嵌入式的处理器。

在嵌入式处理器中，不仅仅要处理来自传感器的信息，还要对这些信息综合分析得出维持机器人平衡的需要采取的措。

毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的多功能智能小车的设计1选题的背景、意义智能车也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统[1]。

它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能[2]。

这种汽车不需要人去驾驶，人只舒服地坐在车上享受这高科技的成果就行了。

因为这种汽车上装有相当于汽车的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些装置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物。

在复杂多变的情况下，它的“大脑”能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。

当前，在企业生产技术不断提升、对自动化技术要求不断加深的背景下，智能车以及在智能车基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。

世界上很多国家都在积极进行智能车的研究和开发设计。

移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。

当时斯坦福研究院SRI的Nils Nilssen和Charles Rosen[3]等人，在1966年至1972年中研制出了取名Shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。

从此，移动机器人从无到有，数量不断增加，智能车作为移动机器人的一个重要分支也越来越多的受到关注。

智能车致力于提高汽车的安全性、舒适性、适应性和提高优良的人车交互界面，是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。

随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深，智能车已在许多工业部门获得了广泛的应用。

在发达国家，有些智能车已实现商品化。

由于成本低廉，环保，交通安全性高，慢慢地它已逐步渗入到工业和社会的各个层面,比如在智能运输系统ITS上、物流运输方面、军事领域方面、社会生活中。

两轮自平衡小车设计报告设计报告：两轮自平衡小车一、引言二、设计理念本设计希望实现一个简洁、稳定和高效的两轮自平衡小车。

考虑到小车需要快速响应外界环境变化，并迅速做出平衡调整，因此采用了传感器、控制器和执行机构相结合的设计思路。

通过传感器获取小车倾斜角度和加速度等数据，通过控制器对采集的数据进行处理和判断，并通过执行机构实时调整车身的倾斜角度，以实现平衡行走。

三、原理四、硬件结构1.车身结构：车身由两个电机、一个控制器、一个电池和一个平衡摆杆组成。

2.电机：采用直流无刷电机，具有较高的转速和输出功率。

3.控制器：采用单片机控制模块，能够对传感器数据进行处理和判断，并输出控制信号给电机。

4.传感器：主要包括陀螺仪、加速度计和倾斜传感器，用于感知小车的倾斜角度和加速度等数据。

5.电池：提供小车的电力供应，保证小车正常运行。

五、软件控制小车的软件控制主要包括数据处理和判断、控制信号生成和输出三个方面。

1.数据处理和判断：通过获取的传感器数据，包括倾斜角度和加速度等信息，根据预设的控制算法进行数据处理和判断。

2.控制信号生成：根据处理和判断得出的结果，生成相应的控制信号。

控制信号包括电机的转动方向和速度。

3.控制信号输出：将生成的控制信号输出给电机，实现倒立摆的平衡。

六、小车性能测试为了验证小车的设计和功能是否符合预期，进行了多项性能测试。

1.平衡行走测试：将小车放在平坦的地面上，通过传感器检测到小车的当前倾斜角度并进行调整，实现小车的自平衡行走。

2.转向测试：在平衡行走的基础上，通过控制信号调整两个电机的速度差，从而实现小车的转向。

3.避障测试：在平衡行走和转向的基础上，添加超声波传感器等避障装置，实现小车的避障功能。

七、总结通过本设计报告的详细介绍，我们可以看出两轮自平衡小车具备平衡行走、转向和避障等功能，为用户提供了一个稳定、高效的移动平台。

未来，我们将进一步优化小车的设计和控制算法，提高小车的性能和应用范围。

两轮自平衡载具的设计的开题报告设计主题：两轮自平衡载具的设计研究背景和意义：近年来，随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，人们对于出行方式和工具的需求也在不断变化。

由于城市化进程的加速，城市内部交通拥堵的问题也日益突出，因此寻找新型出行方式成为了人们关注的焦点。

两轮自平衡载具作为一种新型出行工具，因其小巧、轻便、灵活等特点，成为了现代都市中的时尚出行方式。

该专题旨在研究两轮自平衡载具的设计，希望通过对其设计理论、操作原理、结构特点、电动机驱动系统等多个方面的研究，进一步了解其基本原理和制作方法，为日后实际生产中提供有益的指导。

研究内容和方案：1.两轮自平衡载具的基本原理和设计理论；2.两轮自平衡载具操作原理的研究；3.两轮自平衡载具结构特点的分析和研究；4.两轮自平衡载具驱动系统的设计研究。

研究方法：1.文献资料法：对两轮自平衡载具的相关理论和制作方法进行系统性梳理和分析；2.对比研究法：将不同型号或不同品牌的两轮自平衡载具进行对比研究，找出其优缺点和改进空间；3.仿真模拟法：利用仿真软件对两轮自平衡载具的设计进行模拟和实验，找出其最优解决方案。

预期目标和成果：1.深入阐述两轮自平衡载具的设计理论和基本原理；2.详细介绍两轮自平衡载具结构特点及其优缺点；3.分析两轮自平衡载具怎样通过电动机驱动系统来实现平衡；4.提出改善和创新方案，希望能够更好的满足市场需求。

参考文献：1.程颂.两轮平衡车的综合设计[D].河南科技大学,2015.2.谢建平.两轮平衡车驱动系统设计[D].长春理工大学,2009.3.赵美玲,李晓光.三种马达驱动下的两轮平衡车运动控制比较[J].计算机仿真,2018(4): 176-180.4.郭金花.两轮自平衡车结构设计及完善应用[J].科技资讯,2017(1): 109-110.。

Harbin University Of Science And Technology科研训练开题报告两轮自平衡车系统设计学校：哈尔滨理工大学学院：自动化学院专业：电子信息科学与技术班级：电技11-1姓名：邓敏学号：1112020103日期：2014.12.08三、研究方案、技术路线3.1 小车动态平衡的基本原理如下图一所示：图一动态平衡原理图两轮自平衡机器人系统是一个复杂的机电系统，设计两轮自平衡机器人需要设计其机械系统、电系统及软件。

而电系统是包括控制处理器、传感器、执行机构和电源的一个复杂系统。

软件设计需设计机器人的工作流程。

因此要设计一个完整的两轮自平衡机器人系统就需要对这些部分分别进行设计并整合，才能完成两轮自平衡机器人系统的设计。

3.2 两轮自平衡机器人机械系统设计两轮自平衡机器人结构上最显著的特点在于其只有两个轮子，而且这两个轮子要同轴安装分别驱动。

当然，一个完整的两轮自平衡机器人还包括控制处理器、传感器、执行机构、电源等期间。

如何将这些系统部件合理地安装在一起，需要机械结构系统的设计。

这部分的设计由具体安装时根据不同模块的轻重来安排设计，总体上让小车承受的重力基本平衡即可。

3.3 两轮自平衡机器人电系统设计两轮自平衡小车要完成其自平衡的功能，首先需要有其感知器官，感知自身的姿态，例如，倾角、倾角速度等，得到这些信息需要选择一些合适的传感器。

而传感器检测到的信号，需要一个数字处理中心来接收处理，才能成为有用的信息。

因此还需要选择一个嵌入式的处理器。

在嵌入式处理器中，不仅仅要处理来自传感器的信息，还要对这些信息综合分析得出维持机器人平衡的需要采取的措。

本科生毕业论文（设计）开题报告论文（设计）题目基于单片机的智能小车的控制系统设计学生姓名系、专业指导教师选题目的、价值和意义目的：利用所学单片机知识设计一个控制系统，实现用单片机控制小车。

通过外部传感器将接收到的信号反馈给单片机，实时控制小车的运动。

价值：该设计与所学知识紧密联系，培养设计开发能力实践。

使用了两片电机驱动芯片—L298N对两个步进电机的精确转动角度进行控制，红外光电传感器，碰撞传感器等设备使小车有了简单的拐弯，躲避障碍物，搜寻设定目标等功能实现。

意义: 此设计主要体现智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。

技术上采用多传感器进行信息采集,运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块，同时,采用PWM 技术,控制舵机的转向和电机转速。

系统还扩展了LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示屏)和键盘模块作为人机操作界面,以便于智能小车的相关参数调整。

本课题在国内外的研究状况及发展趋势该设计在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线等传感器及金属探测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。

能实现对智能小车的运动状态进行实时控制，伴随着研究进一步发展，控制更加灵活，可靠，而且控制的精度会越来越高。

主要研究内容用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。

红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射。

铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测，黑带采用光敏二极管对光源信号采集，再经过ADC0809转化为数字信号送到单片机系统处理。

设计的重要部分就如下图所示：图1 智能车运行基本原理图框图实验设计控制系统的实验设计主要分为硬件和软件连部分设计。

硬件设计部分：主要包括单片机控制部分、电源管理部分、路径识别单元、角度控制单元、车速控制单元组成。

两轮同轴自动平衡载人小车的开题报告一、研究背景随着现代城市交通的快速发展，人们日常出行的交通工具需求也不断提高，特别是对于小型的两轮载人车辆需求。

传统的人力自行车已经无法满足现代人的日常出行需要，因此，电动两轮车成为了一个非常受欢迎的选择。

然而，电动两轮车在行驶过程中存在悬挂性能差、转向不稳定、易倾倒等安全隐患，因此需要进行进一步的设计和研究。

本项目旨在设计一种两轮同轴自动平衡载人小车，能够解决传统两轮车存在的安全问题，提高行驶的舒适性和稳定性，满足现代城市出行的多样化需求。

二、研究内容本项目主要研究以下内容：1.两轮同轴自动平衡系统设计：通过传感器探测小车的倾斜角度，使用PID算法对小车进行自动平衡控制，保证小车稳定行驶。

2.小车悬挂系统设计：采用多轮悬挂系统，通过提高小车的行驶平稳性。

3.小车转向控制算法设计：让小车在转向时更加稳定，提高小车的安全性能。

4.小车整体框架的设计：设计出轮架、车架、车体等结构来保证小车的稳定性和可靠性。

三、研究方法1.理论分析法：通过借鉴和推广现有的电动自行车平衡控制技术和自动控制理论，深入探讨小车整体平衡控制的理论基础和控制算法。

2.仿真验证法：使用MATLAB等软件对平衡控制、车轮运动和悬挂系统等关键问题进行仿真分析，验证小车设计的可行性和有效性。

3.实验研究法：通过小车实验室等现代化实验设施，对小车的各项性能进行测试和评估，检验小车的设计是否稳定、可靠。

四、研究意义本项目通过设计出一种新型的两轮自动平衡载人小车，使得小车行驶更加稳定、舒适、安全性更高。

同时，研究的理论和控制算法可以应用到其他类型的智能载人工具中，提高其行驶的安全性和舒适度。

因此，该项目具有重大的社会和经济效益。

五、预期成果通过本项目的研究，预期实现如下成果：1.设计出能够自动平衡的两轮同轴载人小车。

2.提出贯彻可行的悬挂系统设计方案。

3.设计出小车转向控制算法，提高小车的安全性能。

4.将小车整体框架结构设计，确保小车的稳定性和可靠性。

基于单⽚机的智能⼩车设计开题报告课题类别：设计□√论⽂□学⽣姓名：张⾦⾏学号： 201057050229班级：电⼦1002班专业（全称）：电⼦信息⼯程指导教师：杨安平2014年4⽉⼀、本课题设计（研究）的⽬的：随着计算机、微电⼦、信息技术的快速发展，智能化技术的发展速度也越来越快，智能化与⼈们⽣产⽣活的联系越来越紧密，智能化将是未来社会发展的必然趋势。

随着汽车⼯业的迅速发展，关于智能汽车的研究也越来越受⼈关注，全国电⼦⼤赛和省内电⼦⼤赛⼏乎每次都有智能⼩车这⽅⾯的题⽬，全国各⾼校也都很重视该题⽬的研究。

智能⼩车由于成本低廉，甚⾄还能够胜任⼀些⼈类不能完成的⼯作，它已逐步深⼊到⼯农业以及社会的各个⽅⾯。

本课题设计的智能⼩车中⽤到的红外遥控技术、语⾳识别技术、单⽚机控制系统、传感技术、⾃动避障技术已⼴泛应⽤于⼯农业⽣产、国防军事、医疗卫⽣、宇宙探测等诸多领域，特别是其在军事侦察、反恐、防暴、防核化及污染等危险和恶劣环境中有着⼴阔的应⽤前景，由此可见其有着及其重要的研究意义。

本设计的智能⼩车要求能够实时显⽰时间、速度、⾥程，具有⾃动循迹、避障功能，可控制⾏驶车速并能准确定位停车。

要求能够通过实际动⼿设计，学会电⼦产品的设计开发过程，掌握单⽚机的基本原理、遥控原理、显⽰原理，⽽且能够熟练进⾏系统的硬件电路设计、软件设计调试和掌握相关电⼦开发软件的使⽤。

⼆、设计（研究）现状和发展趋势（⽂献综述）：1研究现状智能⼩车、机器⼈的发展研究从上世纪60年代⾄今已有⼏⼗年的历史，⾃从上世纪60年代末期，第⼀台能够⾃主移动机器⼈问世以后，经过⼏⼗年的发展智能机器⼈已经从最初的⽰教模仿机器⼈发展到现在的具有感知功能的智能机器⼈，在技术上取得了很⼤的进步许多国家都对智能机器⼈进⾏了⼤量的研究。

由于各国的科研实⼒不同，其⽔平也有⾼低，其中美国和⽇本在该项技术的研究处于领先地位。

法国提出的“机器⼈与⼈⼯体”国家计划主要是对智能机器⼈的认知功能进⾏深⼊的研究，使其能够在复杂的环境中通过⾃主感知判断来⾃动执⾏各种动作。

沈阳工业大学信息科学与工程学院第五届创新杯大学生电子设计竞赛双轮自平衡小车摘要:本作品采用STM32单片机作为主控制器，用一个陀螺仪传感器来检测车的状态，通过TB6612控制小车两个电机，来使小车保持平衡状态，通过手机蓝牙与小车上蓝牙模块连接以控制小车运行状态。

关键字：智能小车；单片机；陀螺仪；蓝牙模块。

一、系统完成的功能根据老师的指导要求，在规定的时间内，由团队合作完成两轮自平衡小车的制作，使小车在一定时间内能够自助站立并且自由行走，以及原地转圈，上坡和送高处跃下站立。

二、系统总体设计原理框架图图2.1 系统总体框图三.系统硬件各个组成部分介绍3.1.STM32单片机简介（stm32rbt6）主控模块的STM32单片机是控制器的核心部分。

该单片机是ST意法半导体公司生产的32位高性能、低成本和低功耗的增强型单片机，它的内核采用ARM 公司最新生产的Cortex—M3架构，最高工作频率可达72MHz，256K的程序存储空间、48K的RAM，8个定时器／计数器、两个看门狗和一个实时时钟RTC，片上集成通信接口有两个I2C、3个SPI、5个USART、一个USB、一个CAN、两个和一个SDIO，并集成有3个ADC和一个DAC，具有80个I／0端口。

STM32单片机要求2.0～3.6V的操作电压(VDD)，本设计采用5.0V电源通过移动电源给单片机供电。

3.2.陀螺仪传感器陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。

本设计选用MPU-6050。

MPU-60X0 是全球首例9 轴运动处理传感器。

它集成了3 轴MEMS 陀螺仪，3 轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。

扩展之后就可以通过其I2C 或SPI 接口输出一个9 轴的信号（SPI 接口仅在MPU-6000 可用）。

MPU-60X0 也可以通过其I2C 接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器MPU-60X0 对陀螺仪和加速度计分别用了三个16 位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。