2011年全国大学生电子设计竞赛

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（C题）【本科组】论文编号：C甲05605参赛学校：烟台大学文经学院参赛学生王红勇刘建忠刘安冉联系方式：13553117322指导教师：张昌州史小明二零一一年九月目录【摘要】11总体方案的设计与比较31.1总体方案31.2方案比较42理论分析与计算52.1跑道分析52.2行车、转弯、超车状态信号的检测分析与控制52.3无线通信72.4节能——基于PWM的车速控制73电路与程序设计93.1电路设计93.1.1单片机最小系统93.1.2小车动力部分93.1.3NRF24L01无线通

2、信模块的连接103.2程序设计113.2.1主程序流程113.2.2转弯模式流程123.2.3被超越模式流程133.2.4超越模式流程144测试方案与测试结果154.1测试设备154.2测试过程及分析154.2.1单圈测试154.2.2无线通信测试154.2.3光电传感器测试164.2.4电池组供电及续航能力测试165总结16ii参考文献16附件18ii【摘要】：本车采用两个直流减速电机作为小车动力，行走过程中每辆小车通过光电传感器及无线通讯模块来采集运行信息，并传送给主控芯片STC89C52计算来指导自身完成相应动

3、作处理。两车之间通过无线收发模块发送出车辆所处位置及运行状态，以通知另一辆车作出相应处理，以期达到平稳超车及不发生碰撞的题目要求。直流减速电机通过L293D芯片及其外围电路驱动；车速采用基于PWM的脉宽调制控制；轨迹校正采用红外光电传感器TCRT5000来对黑线检测，并把检测信号发送给单片机进行处理；无线通信采用NRF24L01射频无线通信模块进行半双工通信。以上所有功能由小车自动检测，自动运行，无需人为干预，实现了智能超车的功能。【关键词】：智能控制；自动循迹；自动超车；无线通信；PWM电机调速23Abstract

4、:ThesecarsusetwoDCgearedmotorasitsmotivepower,collectallkindsofinformationthrougheachsensorduringwalking,andsendthemtothemainprocessingunit–STC89C52MicroControlUnit,thencompletethecorrespondingactionsbybeingdisposed,calculatedandguided,andsendvehiclestatebywire

5、lessmoduletoinformanothercartomakepropertreatmentwitheffectiveresult.TheDCgearedmotorsaredrivenbyoneL293Danditsperipheralcircuit;trackcorrectionusesthedetectiontoblacklinebytheInfraredlightelectricsensorTCRT5000;wirelesscommunicationadoptsNRF24L01RFwirelesscomm

6、unicationmoduletoproceedhalf-duplexcommunication;speedcontrolbasedonPWM.Alltheabovefunctionsaredetectedandworkedautomaticallybythecarwithouthumanintervention,whichrealizedfunctionsoftheintelligentovertakingcar.Keywords:Intelligentcontrol;automatictracking;autom

7、aticovertaking;wirelesscommunication;PWM(PulseWidthModulation)231总体方案的设计与比较1.1总体方案方案一：采用STC89C52作为小车的主要控制单元。在车身不同位置加光电传感器，通过单片机分析不同位置传感器状态给小车发送控制信号。在车体上安装射频收发器件，一车在特定的状态时，会发送信号给另一辆车。系统示意图如图1.1.1所示。图1.1.1方案一系统示意图方案二：采用ARM等高端，高效率的单片机作为小车的主要控制控单元。采用摄像头采集路况图像，并进行实时

8、图像分析并传输给ARM处理。在车体上安装红外线收发装置，一车在特定状态时，会发送信号给另一辆车。系统示意图如图1.1.2所示。231.2方案比较在控制器部分，方案一设计思路简单，51单片机编程比较熟练，而且成本较低；缺点是处理速度较慢，效率不高。与方案一相比，方案二具有较高的执行效率，且运算速度快，能够更及时地处理各种运行中出现的状态；但是这类