【智能小车的设计毕业论文】随着人工智能和自动化技术的不断发展，智能小车作为一种集机械设计、电子控制与算法优化于一体的综合系统，逐渐成为科研与工程应用中的热点。本文围绕智能小车的设计展开研究，从硬件结构、控制系统、传感器配置以及路径规划算法等方面进行了详细分析与实现。通过实际测试验证了系统的可行性与稳定性，为后续智能车辆的研究提供了参考。

关键词： 智能小车；控制系统；传感器；路径规划；嵌入式系统

一、引言

在现代科技快速发展的背景下，智能小车作为智能交通、自动导航、无人配送等领域的基础设备，具有广泛的应用前景。其设计不仅涉及机械结构的优化，还涵盖了电子控制、通信模块以及智能算法等多个方面。因此，对智能小车的设计进行系统研究，有助于推动相关技术的进步，并为实际应用提供技术支持。

本论文旨在通过对智能小车的整体设计进行深入探讨，结合理论分析与实践操作，构建一个具备自主导航、避障、路径规划等功能的智能小车系统。论文内容主要包括硬件选型、软件架构设计、控制逻辑实现以及实验验证等部分。

二、系统总体设计

2.1 系统功能需求

智能小车应具备以下基本功能：

- 自主移动能力

- 实时环境感知（如障碍物检测）

- 路径规划与导航

- 数据采集与处理

- 远程控制与通信

2.2 系统组成结构

智能小车系统主要由以下几个部分组成：

1. 机械结构模块：包括底盘、驱动电机、转向机构等；

2. 传感模块：如红外传感器、超声波传感器、摄像头等；

3. 控制模块：采用单片机或嵌入式处理器作为核心控制器；

4. 通信模块：用于与上位机或其他设备的数据交互；

5. 电源模块：为整个系统提供稳定供电。

三、硬件设计

3.1 控制器选择

本系统选用STM32F103C8T6作为主控芯片，该芯片具有较高的性能、较低的功耗以及丰富的外设接口，适用于小型智能设备的开发。

3.2 传感器配置

- 红外测距传感器：用于检测前方障碍物；

- 超声波传感器：用于测量距离并辅助避障；

- 摄像头模块：用于图像识别与视觉导航；

- 陀螺仪与加速度计：用于姿态检测与运动控制。

3.3 驱动与执行机构

采用直流电机配合减速齿轮组作为驱动装置，通过PWM信号控制电机转速与方向，实现小车的前进、后退与转向。

四、软件设计

4.1 控制逻辑设计

系统软件基于C语言编写，采用模块化设计思路，主要包括：

- 初始化模块：完成各个硬件模块的初始化；

- 传感器数据采集模块：实时读取传感器信息；

- 决策控制模块：根据环境信息进行路径判断与动作控制；

- 通信模块：支持蓝牙或WiFi通信，实现远程控制与数据传输。

4.2 路径规划算法

本系统采用A算法进行路径规划，结合地图信息与障碍物分布，计算出最优行驶路径。同时，引入PID控制算法对小车的转向与速度进行精确调节，提高运行稳定性。

五、系统测试与分析

在实验室环境下对智能小车进行了多组测试，主要包括：

- 直线行驶测试：验证电机控制精度；

- 避障测试：评估传感器响应速度与避障效果；

- 路径规划测试：验证算法的实际运行效果；

- 续航测试：测试电池续航时间与能耗情况。

测试结果显示，系统能够稳定运行，各项功能均达到预期目标，具备良好的实用性和扩展性。

六、结论与展望

本文围绕智能小车的设计展开研究，完成了从硬件搭建到软件实现的全过程。通过合理的系统设计与算法优化，实现了小车的基本功能，为今后进一步提升智能化水平奠定了基础。

未来可以考虑引入深度学习算法，提升小车的环境识别能力；同时可拓展多车协同控制、远程监控等功能，使智能小车在更多应用场景中发挥更大作用。

参考文献：

[1] 张伟. 基于STM32的智能小车控制系统设计[J]. 电子技术应用, 2020, 46(3): 12-15.

[2] 李强. 智能小车路径规划算法研究[D]. 北京: 清华大学, 2019.

[3] 王磊. 嵌入式系统原理与应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2018.

[4] Smith J. Autonomous Vehicle Design and Implementation. Springer, 2021.

附录：

- 图1：智能小车整体结构图

- 图2：控制系统框图

- 表1：传感器参数表

- 代码示例：主程序流程图及关键函数

致谢：

感谢导师在课题研究过程中的悉心指导与帮助，也感谢实验室提供的实验条件与支持。在此表示衷心的感谢！