线性ccd循迹小车结构设计
随着社会的飞速发展，人类为了提高自己的工作效率，从劳动中解放出来，不断的设计、研发智能机器。基于线性CCD循迹是众多循迹方式中的一种，比如还有光电（光敏电阻，激光传感器、磁线感应、图像传感器(线性CCD、摄像头)、红外线。循迹小车适用范围是较为广泛，如在工厂的运输货物，及应用到交通工具等。因此，循迹小车的研究是很有价值的。本设计是以飞思卡尔的MC9S12XS128单片机为核心，使用线性CCD制作一个循迹小车。通过硬件和软件设计来制作一个小型的循迹小车并实现循迹。对于总体构造进行了设计，并对小车所需材料、结构、电机、电路等方面做了全面的分析并比较，最终确定出了一套较为合理的方案。MC9S12XS128MAL单片机为处理单元，连接各个功能模块。线性CCD经过单片机图像处理并二值化，最终实现循迹。 关键词 循迹，MC9S12XS128MAL，线性CCD ，图像处理，
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 发展趋势 1
1.3 设计要求 2
1.4 本设计完成的工作内容 3
2 系统总体方案设计 3
2.1 硬件总体设计方案 3
2.2 硬件各个模块的选择 4
2.3 循迹小车零部件设计 10
3 系统软件结构设计 14
3.1 电子模块接线 14
3.2 程序编写 15
4 软硬问题解决 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
附录一 源程序 24
附录二 轴承选用 37
绪论
21世纪随着科技的进步、高等教育的发展，培养应用型人才成为高校人才培养的主要目标。为了让在校大学生介入到更多的实践活动，不但可以提高动手和思考的能力，并且还能在今后的工作起到了莫大的帮助。
课题背景
从世界上第一台工业机器人成功研发以来，机器人的应用及研发慢慢的普及到机械生产、交通、航空、电子、冶金、国防等领域。随着机器人的智能程度不断提高，而且不断的融入人们的生活中去。如扫地机器人、全自动家电、家庭服务型机器人（小胖机器人）等。经 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
过人们探究、改造、优化，认识自然、运用自然力量（三峡水电站、风力发电）。人类一直梦想能够制造出解放人类劳动的智能机器。智能化设备是现代社会的产物，也是以后社会发展的方向。它可以在没有人管理操作的情况下，准确的完成一些高精度，高难度的动作。这点有别于遥控玩具，遥控玩具是要人实时控制，若要完成一些精密任务时就需要非常熟悉和极强的操作能力。人的精神极度集中的时间是有限的，而且在集中精神上会十分耗神。就拿车床与数控车床作比较，要加工一个球面则需要XY联动，人操作车床加工，若要求加工精度，需要一名工作经验丰富技术精湛的老师傅，且加工精度一般都低于数控车床加工的，数控车床加工效率高，精度有保障。编程则只需要了解加工过程，和运行算法且一劳永逸。编一次程序就可以加工若干个尺寸一样的零件。论目前数控技术越来越成熟，越来越智能，加工精度越来越高，这个完全减少人的劳动，完成了人类很难完成的零件，提供生产效率，降低了不合格零件。这就是智能化的优点。
智能小车可以说是机器人的一个典型代表。用智能小车去探测并完成任务将成为一个新的研究方向。
发展趋势
自人类从石器时代进步到现在的自动化，是不断推进的。人们为了把自己从劳动中解放出来不断进步；智能化是人们渴望的，智能机器人可以替代人们干一些高强度的，高精度，高危险性的工作。经过不断发展很多领域都开始应用工业机器人，如医疗、焊接、喷涂、采掘、社会服务航天等各大领域。对于日本核泄漏事件，时隔多年依然极度危险。如若人类进入将会在几十秒内死亡。即使是机器人也会在2个小时内损坏。就在种情况只能用机器人进入进行维修；中国第一台月球车“月兔”利用各种传感器和科学探测仪器在没有氧气，重力只有地球1/6.的地方进行了两年多的探测；还有现在的传菜机器人这些列子还有很多。比如遥控小车与智能小车的比较。遥控小车是有人实时控制，通过遥控器来控制小车的完全不需要任何传感器。而只智能小车则完全不需要人来操作和监管。若要用遥控车完成某些任务或动作，就需要操作的人的操作水平了。虽然是由人来控制，但毕竟隔着无线电，甚至还有干扰，这就牵扯到了无线电的干扰问题了。则智能小车完全就是用传感器采集数据并由单片机处理，并且偏差不大。个人感觉智能化也是一种仿生学，他不是外形的仿生，而是模仿人体五官及大脑处理。传感器（红外线传感器、图像传感器、超声波传感器、湿度传感器、温度传感器）相当于人的感觉器官，而单片机就相当一个人的大脑接受信号并处理信号，最后再发出指令驱使肢体来做出相对的动作。
在世界科学界及社会需求方面，由于智能小车不需要人为控制，能通过结构和编程来实现集环境感知、规划决策于一体等优点，所以智能小车的研发越来越受人关注。世界上智能小车先从研发一辆单一智能化的简易小车，缓缓地加入一些传感器，并不断的研究如何才能加入多通道多样化传感器并掌握归纳控制要领。发展到现在工厂的自动化运输小车（工厂工件运输小车、快递站分拣小车），在众多研究机构中具有代表性的智能小车有:
美国所研制的NavLab．V。该系统有视觉传感器、光纤阻尼陀螺、光码盘、差分GPS系统等传感器组成。
德国所研制的VaMoRs—P智能小车。该系统由四个彩色CCD摄像并利用机械结构组成的双目视觉系统、三个惯量加速度计好人、测速仪、发动机状态检测仪等。执行机构由舵机、电子油门还有机械中的液压传动等
我国在智能车研究方面，最先开始于二十世纪八十年代。大多数研究都是针对单技术研究，在加上当时经济条件等方面的制约。致使国内智能车辆技术研究整体落后于发达国家。但是我国还是有所研究成果的，如由所院校共同研制的7B．8智能车辆系统。
设计要求
本课题以线性CCD循迹作为研究对象。首先完成循迹小车结构部分的设计并制作的，绘制电路原理图，最后编写系统的控制程序，并在CodeWarrior5.0平台下进行调试；最后完成能演示线性CCD循迹小车的实物制作。
本设计完成的工作内容
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 发展趋势 1
1.3 设计要求 2
1.4 本设计完成的工作内容 3
2 系统总体方案设计 3
2.1 硬件总体设计方案 3
2.2 硬件各个模块的选择 4
2.3 循迹小车零部件设计 10
3 系统软件结构设计 14
3.1 电子模块接线 14
3.2 程序编写 15
4 软硬问题解决 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
附录一 源程序 24
附录二 轴承选用 37
绪论
21世纪随着科技的进步、高等教育的发展，培养应用型人才成为高校人才培养的主要目标。为了让在校大学生介入到更多的实践活动，不但可以提高动手和思考的能力，并且还能在今后的工作起到了莫大的帮助。
课题背景
从世界上第一台工业机器人成功研发以来，机器人的应用及研发慢慢的普及到机械生产、交通、航空、电子、冶金、国防等领域。随着机器人的智能程度不断提高，而且不断的融入人们的生活中去。如扫地机器人、全自动家电、家庭服务型机器人（小胖机器人）等。经 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
过人们探究、改造、优化，认识自然、运用自然力量（三峡水电站、风力发电）。人类一直梦想能够制造出解放人类劳动的智能机器。智能化设备是现代社会的产物，也是以后社会发展的方向。它可以在没有人管理操作的情况下，准确的完成一些高精度，高难度的动作。这点有别于遥控玩具，遥控玩具是要人实时控制，若要完成一些精密任务时就需要非常熟悉和极强的操作能力。人的精神极度集中的时间是有限的，而且在集中精神上会十分耗神。就拿车床与数控车床作比较，要加工一个球面则需要XY联动，人操作车床加工，若要求加工精度，需要一名工作经验丰富技术精湛的老师傅，且加工精度一般都低于数控车床加工的，数控车床加工效率高，精度有保障。编程则只需要了解加工过程，和运行算法且一劳永逸。编一次程序就可以加工若干个尺寸一样的零件。论目前数控技术越来越成熟，越来越智能，加工精度越来越高，这个完全减少人的劳动，完成了人类很难完成的零件，提供生产效率，降低了不合格零件。这就是智能化的优点。
智能小车可以说是机器人的一个典型代表。用智能小车去探测并完成任务将成为一个新的研究方向。
发展趋势
自人类从石器时代进步到现在的自动化，是不断推进的。人们为了把自己从劳动中解放出来不断进步；智能化是人们渴望的，智能机器人可以替代人们干一些高强度的，高精度，高危险性的工作。经过不断发展很多领域都开始应用工业机器人，如医疗、焊接、喷涂、采掘、社会服务航天等各大领域。对于日本核泄漏事件，时隔多年依然极度危险。如若人类进入将会在几十秒内死亡。即使是机器人也会在2个小时内损坏。就在种情况只能用机器人进入进行维修；中国第一台月球车“月兔”利用各种传感器和科学探测仪器在没有氧气，重力只有地球1/6.的地方进行了两年多的探测；还有现在的传菜机器人这些列子还有很多。比如遥控小车与智能小车的比较。遥控小车是有人实时控制，通过遥控器来控制小车的完全不需要任何传感器。而只智能小车则完全不需要人来操作和监管。若要用遥控车完成某些任务或动作，就需要操作的人的操作水平了。虽然是由人来控制，但毕竟隔着无线电，甚至还有干扰，这就牵扯到了无线电的干扰问题了。则智能小车完全就是用传感器采集数据并由单片机处理，并且偏差不大。个人感觉智能化也是一种仿生学，他不是外形的仿生，而是模仿人体五官及大脑处理。传感器（红外线传感器、图像传感器、超声波传感器、湿度传感器、温度传感器）相当于人的感觉器官，而单片机就相当一个人的大脑接受信号并处理信号，最后再发出指令驱使肢体来做出相对的动作。
在世界科学界及社会需求方面，由于智能小车不需要人为控制，能通过结构和编程来实现集环境感知、规划决策于一体等优点，所以智能小车的研发越来越受人关注。世界上智能小车先从研发一辆单一智能化的简易小车，缓缓地加入一些传感器，并不断的研究如何才能加入多通道多样化传感器并掌握归纳控制要领。发展到现在工厂的自动化运输小车（工厂工件运输小车、快递站分拣小车），在众多研究机构中具有代表性的智能小车有:
美国所研制的NavLab．V。该系统有视觉传感器、光纤阻尼陀螺、光码盘、差分GPS系统等传感器组成。
德国所研制的VaMoRs—P智能小车。该系统由四个彩色CCD摄像并利用机械结构组成的双目视觉系统、三个惯量加速度计好人、测速仪、发动机状态检测仪等。执行机构由舵机、电子油门还有机械中的液压传动等
我国在智能车研究方面，最先开始于二十世纪八十年代。大多数研究都是针对单技术研究，在加上当时经济条件等方面的制约。致使国内智能车辆技术研究整体落后于发达国家。但是我国还是有所研究成果的，如由所院校共同研制的7B．8智能车辆系统。
设计要求
本课题以线性CCD循迹作为研究对象。首先完成循迹小车结构部分的设计并制作的，绘制电路原理图，最后编写系统的控制程序，并在CodeWarrior5.0平台下进行调试；最后完成能演示线性CCD循迹小车的实物制作。
本设计完成的工作内容
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