2011大学生电子设计大赛报告(c_智能小车)

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1、智能小车设计报告摘要：随着智能控制技术和检测传感技术的飞速发展，智能小车在工业生产和家庭生活中得到了广泛应用。智能小车控制系统采用STC89C52单片机作为检测和控制核心，使用反射式红外光电传感器检测路面的标志线，采用红外蔽障传感器控制两车之间的距离。小车驱动采用前轮双驱动，利用减速直流电机控制小车的转向和速度。通过不断对单片机I/O口进行扫描来监测传感器的状态，根据监测数据控制两辆小车循线、转弯、交换速度和切道等动作，最终实现两小车按预定轨道行驶，并在规定区域超车的功能。系统相当于一个简单的车辆自动驾驶系统，经进一步改进后可应用在智能交通和无人探测等方面。关键字：智能小车；单片

2、机；传感器；减速直流电机；循线目录1方案论证与比较-1-1.1总体方案设计与比较-1-1.2电机的比较与选择-2-1.3电机驱动模块的比较与选择-2-2理论分析与计算-3-2.1信号检测与控制-3-2.1.1转弯与前进信号的检测与控制-3-2.1.2加速减速(超车)信号的检测与控制-4-2.1.3发挥部分切换跑道交换速度信号的检测与控制-4-2.2两车之间的通信方法-5-2.3关于节能的设计-6-3电路与程序设计-6-3.1电路设计-6-3.1.1单片机最小系统-6-3.1.2电机驱动模块-6-3.1.3循线模块-7-3.1.4两车通信模块-8-3.2程序设计-8-3.2.1程序

3、流程图-8-3.2.2源程序-9-4系统测试-9-4.1测试方法-9-4.1.1小车转弯的测试方案与测试条件-9-4.1.2顺利超车的测试方案与测试条件-9-4.1.3发挥部分换道与速度交换测试方案与测试条件-9-4.2测试结果-10-5结论-10-参考文献-10-附录-11-1方案论证与比较1.1总体方案设计与比较方案一：采用STC89C52单片机作为整机的控制单元。以STC89C52单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用反射式红外光电检测传感器、红外蔽障传感器组成不同的检测电路，实现小车在行驶中转弯、加速、减速、超车等问题。并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由

4、单片机根据所检测的各种数据实现对电动小车的智能化控制。在本系统中，（1）小车左侧反射式红外光电传感器检测板的内边界线，然后将信号传送到单片机系统进行处理，使行驶在后方的小车沿板的内边界线自主行走，从而使小车走完整个赛道；单片机通过检测小车左侧光电传感器的输出信号，确定汽车是否过于接近跑道左侧挡板，从而发出电机驱动信号，对汽车运动方向实现转弯与纠偏，避免跑出赛道。（2）小车右侧的反射式红外光电传感器检测板的外边界线，使行驶在前方的车小车沿板的外边界线自主行走，并且可避免小车从右侧掉下赛道。（3）小车正前方的反射式红外光电传感器检测小车通过的黑线的条数，从而控制两辆小车在正常行驶、超

5、车时分别行使在不同的赛道。并且可控制行驶在前边的小车何时减速以便后边的车能顺利超过。并且在发挥部分检测标志线，实现发挥部分的交替超车与领跑。（4）小车前方的红外蔽障传感器信号用作两车之间的通信信号，在超车部分，若小车甲检测到前方已超过它的乙车，甲车便加速前进。缩短完成整个赛道的时间。电源模块ATC89C52电机驱动模块超车模块速度控制模块两车通信模块图1 智能小车运行基本原理图框图-16-方案二：采用STC89C52单片机作为整机的控制单元，转弯、加速、减速、超车全部用软件来实现利用赛道上的标志线，通过单片机识别标志线，编程让其在转弯标志线处延时后转弯，在超车部分，对标志线的条数

6、进行计数，计够条数后进行超车处理。由于此种方案不定因素很多，比如说电池电量不断减小，小车速度越来越慢，这样延时不精确便很容易掉出赛道，并且别的功能也很难控制。方案三：选用一片CPLD作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，若采用该方案，必将在控制上遇到很多不必要增加的难题综合考虑了传感器、电机的驱动等诸多因素，方案一简洁、灵活、可扩展性好，并且我们对单片机掌握的比较好，且能达到题目的设计要求

7、，因此本设计采用方案一来实现，充分利用STC89C52的单片机资源。1.2电机的比较与选择方案一：采用步进电机。步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力,如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度高，正转反转控制灵活。方案二：采用减速直流电机。直流电动具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。由于