1. 研究目的与意义

自从信息技术兴起并迅速发展以来，一大批新兴产业也随之崛起来为我们创造更好的生活条件。我想，生活在这个时代的人们最能感受到信息技术带来的便利。技术的革新与进步，给我们的生活带来的转变是十分巨大的。给我们感受最深就是我们购物方式的改变。从传统的实体店购物逐渐转变为网上购物，起先是外国的亚马逊、ebay等，而后来，2003年阿里巴巴创立了淘宝以后，网上购物也便开始在我国普及，最后成了生活不可分割的一部分。在这里，我并不想讨论网购所带来的便利有多巨大，而是关注它所催生的一个产业——物流。物品在送达顾客手中之前通常会在代收点的仓库里呆上个一段时间，这些商品的盒子上都有着人为标定的号码，每个商品就被放在号码所对应的架子或是箩筐里。在过去，放置商品都是通过人力来完成。这一过程不仅是非常麻烦的，而且它所消耗的人力物力非常大，但是，随着控制技术发展，货仓运载小车逐渐帮人们完成这些繁琐的任务。相较于普通的机器人，货仓的运载小车更加注重运行的稳定性。并且，货仓通常都不大，对小车的灵活性要求更加高，使得它能够在狭小的空间运行。所以本课题就是要研究运载小车的控制方式，以使得运载小车运行更加高效、稳定，并且可以承受较大的载荷。

当前，国内已经有许多研究人员在智能控制领域进行研究，其中关于车辆智能控制的文章不胜枚举。路径识别可以说是智能小车的关键模块之一，路径识别方案的好坏，会直接关系到最终性能的优劣。从某几篇文章中了解到了一些解决方案。比如红外光电传感器寻迹。通过一些列的发光二极管和接收二极管组成光电传感电路，并在小车所要运行的路面上画上轨迹指示黑线，由于落在黑线区域内的光电二极管接收到的反射光线强度与其他没画黑线的白色区域不同，由此来判断行车的方向。再比如利用ccd摄像头寻迹。在ccd摄像头下扫描输入的图像信号进行分析，图像越黑，电压越低，图像越白，电压越高，由此通过单片机的ad采集亮度信号，再对采集的信号进行图像存储，从而形成一个二维的数字图像，再用行、场信号来改变存储图像的二维数组下标，当场信号到来时，表明一幅图像存储完毕，并对下一幅图像进行采集。最后对图像信号进行处理，获得时序正确的数字图像信息，即得到了正确的黑线轨迹。还有一种对于路径的规划就是，在车间设计好轨道，使得小车通过基于plc控制的芯片在特定的轨迹上进行工作。智能小车控制系统的另一个关键模块就是避障检测模块。这里有几种方案。首先是红外测距方案。该方案是利用具有一对红外信号接收与发射二极管的红外测距传感器来完成的，这是一个以红外线为介质的测量系统。使用红外测距传感器ldm301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用ccd图像处理接收发射与接收的时间差的数据。然后再经由信号处理器处理后计算出物体的距离。在小车的左前方、左后方、左方、右方、右前方、右后方都要装上该红外测距传感器，6个红外测距传感器将采集到的前方道路信息反馈至控制器，控制器接收到这些信息后对小车的行驶速度和方向进行控制，以完成避障功能。其次是利用白炽灯避障。在仓库里装几个白炽灯作为导航光源，需要装置的地方有商品的卸载区、装载区还有道路的中间。在赛车上安装自制的可见光光敏电阻光盘来感应白炽灯发出的光线，小车在避开障碍物后进入白炽灯发出的发光范围，感光盘感应跑道上的白炽灯的方向，进而对小车的前进方向进行调整，直到小车正对白炽灯前行，以便到达正确的卸载区，装载区。

当然，作为一辆在货仓运行的智能小车，其控制系统远不止这么两个模块，但是从现有的这几个方案看来，任何设计都无法达到完美，都有着一定的局限性和缺陷。在路径识别上利用红外光传感器寻迹会受制于传感器的数量，并且对仓库空间路径分辨率较低，对于智能运载小车前方路面不能进行预判，前瞻性比较差。而利用ccd摄像头寻迹，虽然加强了前瞻性，但是对单片机内消耗资源非常大，从而降低了实时性。而如果是plc的方案，那么就会受限于轨道的配置。再看避障检测模块。用红外测距传感器进行避障，不仅会用到很多的传感器，会使得小车变得异常臃肿，并且很容易受到外接干扰。而若是改为用白炽灯避障的方案，那么对场地有着非常大的局限，需要保证环境的暗度，还得保证光源的互不干扰，可以说劣势是非常巨大的了。

2. 研究内容和预期目标

1.分析货仓运载小车控制系统的工作特点及要求。

2.设计硬件原理图。

3.编写软件流程图及程序代码。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用软硬件相结合的方法来完成实际的控制系统。其主要的设计过程分为两部分：软件设计和硬件设计。然后先对整个控制系统有个大致的构思，再选择需要使用的芯片，然后对各模块进行电路原理图的绘制和硬件电路图的设计，最后完成单片机软件的编程及其硬件功能的调试。

其设计的主要步骤：

（1）通过查阅文献来了解目前货仓运载小车的发展状况，了解其主要的模型，知

4. 参考文献

[1] 佟巳刚.单片机c51应用编程与实践.北京：高等教育出版社，2017.

[2] 马秀丽，周越，王红.单片机原理与应用系统设计，北京：清华大学出版社，2014.

[3] 刘利军.单片机技术与节电装置设计.北京：中国电力出版社，2016.

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-25～2022-3-17（3周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。

（2）2022-3-18～2022-4-07（3周） 提出实现方案，熟悉单片机硬件资源及编程技巧。

（3）2022-4-08～2022-4-28（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。