基于AVR的智能教学无人车控制系统设计
吴国伟，姚金杰，齐睿
（中北大学信息探测与处理技术研究所，山西太原030051）
摘要：针对市场上大多数教学无人车设计采用单片机单一控制导致其功能扩展性弱、灵活度低等问题，设计了一种
基于Atmega128单片机和无线通信的智能教学无人车控制系统，该系统包括PC机控制部分和无人车控制部分，通过
PC控制端软件可以经无线通信模块实现对无人车的准确运动控制。实验结果表明，系统工作稳定，无人车在遇到干
扰的情况下顺利完成货物运输、环境勘察、敌我识别、打击等功能，控制效果理想。
关键词：教学无人车；控制系统；无线通信；单片机
中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）01-0173-04
DesignofintelligenttutoringunmannedvehiclecontrolsystembasedonAVR
WUGuo-wei，YAOJin-jie，QIRui
（InstituteofSignalCapturing&ProcessingTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China）
Abstract:Aimedattheproblemsofweakextendabilityandlowflexibilitycausedbyemployingthesolecontrolofsinglechip
microcomputerinthemajorityoftutoringunmannedvehicleonthemarket，anintelligenttutoringunmannedvehiclecontrol
systemwasdesignedbasedonAtmega128andwirelesscommunication.ThesystemincludedtwopartsofPCcontrolunitand
第４期（总第１７９期） ２０１３年８月 机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．
文章编号：１６７２－６４１３（２０１３）０４－０１２１－０３
基于ＡＶＲ单片机的瓦斯预警运动控制器设计来
陈亚栋，刘 鑫，高文华，卞梦超，王业明，李志峰 （太原科技大学电子信息工程学院，山西 太原０３００２４） 摘要：设计了一种在井下能根据道路情况自主进行运动决策的机器人控制系统。以ＡＶＲ单片机为控制器 件，利用直流电机作为驱动装置，遇到障碍物能够进行自主决策，实时检测瓦斯浓度，并能超限报警．同时 采用无线收发模块将采集数据发送到井下设置的通信节点。该系统具有运动控制稳定、实时通信、自主决策 等特点。 关键词：瓦斯浓度；ＡＶＲ单片机；运动控制器 中图分类号：ＴＰ２４２．６：ＴＰ２７７ 文献标识码：Ａ
０ 引言 基于ＡＶＲ单片机的移动机器人运动系统结构紧 凑，能够在狭窄巷道内行进，并且具有良好的越障能 力，能够完成蔽障、测距、瓦斯浓度预警、声音探测以及 在危险环境下实现自保护的功能。移动机器人能够精 确采集井下巷道内瓦斯浓度及声音信息，并利用无线 通讯方式将采集到的数据传送至设立在井下的通信节 点，再通过节点将数据返回至地面控制中心处。 １ 系统总体方案设计 １．１通讯方案设计 机器人在井下运动时需要与地面控制中心保持实 时通讯，地下复杂的环境及两者间的距离使得机器人 与地面控制中心的通讯必须为无线通讯，而通讯距离 及通讯两者间的障碍物会使得无线通讯的质量变差，为 此设计了一种基于通信节点的无线通讯方式口 ］。图１ 为井下挖掘巷道通信节点的布局。 １．２ 小车控制主电路结构设计 本系统使用的主控芯片为ＡＶＲ单片机 ＡＴＭＥＧＡ１２８，在此基础上进行外围硬件电路的扩 展，包括瓦斯浓度检测模块、声音探测模块、电机控制 模块、电源稳压模块及无线通信模块等。图２为探测 小车瓦斯预警控制电路总体框图。 ２系统硬件设计 为了使智能小车能够在复杂的井下巷道内监测数 据、避障移动，要求各模块间紧密联系、相互作用，因此 对主控芯片及传感器的选型以及各部分硬件电路的精 密设计是十分必要的。
毕业设计（论文）的选题
一、基本原则
1．符合教学基本要求
从人才培养目标出发，巩固和深化学生所学的专业知识，进行工程师素质训练，提高学生独立分析和解决问题的能力。因此，毕业设计题目应有一定的难度和较大的工作量，由毕业设计指导教师掌握。
2．结合生产和科研实际
对于有条件的学生，尽可能选择本单位、本岗位的实际技术改造项目或科研项目作为毕业设计题目。
3．毕业设计题目应多样化
从学生来自不同单位和专业知识侧重面的差别，以及指导教师的特长，毕业设计题目可以是工程设计类课题、工程技术研究类课题或软件工程类课题，以工程设计类课题为主。
工程设计类课题主要包括机械产品或机电产品设计、机械零件加工工艺及工装设计、液压或气动装置设计、机床或设备的电器控制等。
工程技术研究类课题包括应用研究与开发研究，以应用研究为主。应用研究着重研究如何将自然科学的理论与知识转化为新产品、新工艺，使自然科学理论与社会相衔接。开发研究是运用研究及经验性的知识，为开发新产品、新装置和新方法，或对现有产品、装置、方法进行重大改进而进行的一系列创造性活动。
软件工程类课题应结合上述两类课题或专业课程内容，使用各种编程软件进行软件开发。主要包括机械CAD、CAPP、数控程序或机电控制用软件等的开发。
4．毕业设计题目的选定
学生可按指导教师给出的题目中进行选择或自行选题。对于结合生产和科研实际的自选题目，应由指导教师进行审查后确定。
二、工程设计类课题
1．题目类型
主要包括:机械设计类、工艺工装设计类、机电产品设计、液压系统及装置设计、电气控制系统设计等。
2．题目示例
1）无轨运行运输小车的设计
小车总体设计及行走机构、升降机构设计。
（2）生产线转位装置设计
机械加工生产线中随行夹具转位装置总成、液压传动系统设计及零件设计。
（3）生产线步伐式输送装置设计
机械加工生产线中随行夹具或工件步伐式输送装置总成、液压传动系统设计及零件设计。
计算机系统应用 ２００８年第２期
基于ＡＶＲ单片机的多外围设备控制 系统的设计①
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＶＲ
王卫红 徐扬法 顾东袁 （浙江工业大学软件学院浙江杭州３１００２３）
摘要：介绍了基于ＡＶＲ单片机的多外围设备控制系统的设计。分析了其中的多个步进电机的驱动电路以及一 些其它外围电路的设计。对软件设计中的一些关键难点进行了说明。所设计的系统具有较高的智能度 和稳定性。 关键词：ＡＶＲ单片机步进电机ＰＷＭ传感器智能座便器
１ 引言 高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位，一直 是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、 赖以生存的必要条件。早期单片机工艺及设计水平不 高、功耗高、抗干扰性能差、指令周期长、执行速度慢。 自从ＡＶＲ单片机推出以后，彻底改变了这种状态。它 采用精简指令集，硬件结构采取８位机与１６位机的折 中策略，采用局部寄存器存堆和单体高速输入／输出的 方案。这样，既提高了指令执行速度，克服了瓶颈现 象，增强了功能；又减少了对外设管理的开销，相对简 化了硬件结构，降低了成本［１］。ＡＶＲ单片机的先进性 和特点有很多，如脉宽调制（ＰＷＭ）输出，看门狗定时 器，休眠模式（低功耗）的应用，片内ＡＩＤ转换器的使 用，异、同步串口通信，软件ＤＡＡ等。所以对于现在一 般的嵌入式控制应用，ＡＶＲ单片机是一个很好的选择。 本文充分利用ＡＶＲ单片机的优势，开发一个有众多外 围设备的控制系统——智能座便器控制系统。文中重 点介绍了各个外围设备的硬件驱动电路，单片机对各 种外围设备的精确控制以及它们之间的配合运行。
２系统的设计与开发 ２．１控制芯片介绍 控制芯片采用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴｍｅｇａ６４单片机，
① 基金项目：浙江省科技厅重点项目（２００４Ｃ２３０３４） １ ２系统建设Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 它是基于增强的ＡＶＲ ＲＩｓＣ结构的低功耗８位ＣＭ０Ｓ微 控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执 行时间，ＡＴｍｅｇａ６４的数据吞吐率高达１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，从 而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ＡＴ— ｍｅｇａ６４具有６４Ｋ字节的系统内可编程Ｆｌａｓｈ，２Ｋ字节 ＥＥＰＲＯＭ，４Ｋ字节ＳＲＡＭ，５３个通用Ｉ１０口线，３２个通 用工作寄存器，实时计数器（ＲＴＣ），四个具有比较模式 与ＰＷＭ的灵活的定时器／计数器（Ｔ／Ｃ），两个ＵＳＡＲＴ， ８路１Ｏ位具有可选差分输入级可编程增益的ＡＤＣ。它 是以Ａｔｍｅｌ高密度非易失性存储器技术生产的。片内 ＩＳＰ Ｆｌａｓｈ允许程序存储器通过ＩＳＰ串行接口，或者通用 编程器进行编程，也可以通过运行于ＡＶＲ内核之中的 引导程序进行编程，这使得程序的开发非常的方便。 参数可保存在内置Ｅ２ＰＲＯＭ中，定时器／计数器的相 位频率可调ＰＷＭ功能尤其适用于步进电机的控制， ＵＳＡＲＴ可用于红外信号的接收。 ２．２系统结构和功能 设计该系统所需要的外围设备包括：步进电机、红 外测距传感器、霍尔传感器、温度传感器、水位传感器、 ＩＣ传感器等等。各种步进电机需要通过三极管跟 ＭＣＵ相连加以驱动。红外测距传感器得到的是模拟 信号，所以ＭＣＵ要得到红外测距传感器的信号，
