超车智能小车报告

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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】2013年7月26日摘要本系统采用2片STM单片机STM32作为核心处理芯片设计了两辆履带车。通过红外线传感器识别不同的黑线标记，实现小车在轨道内正常行驶，超声波传感器用于保持两小车在超车前的距离，并保证正常行驶时，两车不相撞。用NRF2401进行两小车通信；电动车采用直流减速电机履带车，性能稳定，控制精度高。采用模糊控制算法建立小车转向模糊控制表，小车行进中查询模糊表来完成赛道行驶任务。并添加了蜂鸣器及闪光二极管的声光提示。关键字：STM32红外线传感器超声波传感器NRF2

2、401模糊控制AbstractThesystemuses2STMmicrocontrollerSTM32asthecoreprocessingchipdesigntwocar.Throughtheblackmarkinfraredsensorstoidentifydifferent,cardrivingnormallyinorbit,theultrasonicsensorisusedtokeeptwocarintheovertakingdistance,withtheNRF2401twocarcommunication;electr

3、icvehiclesuseDCmotorspeedtrackedvehicle,stableperformance,highcontrolprecision.Fuzzycontrolalgorithmtobuildthecarsteeringfuzzycontroltable,movingcarinfuzzyquerytabletocompletethetrackrunningtasks.Addingvoicebroadcastmodule,voicebroadcastandrecording.Keywords:STM32infra

4、redsensorsultrasonicsensorsNRF2401目录1系统方案11.1主控制器的论证与选择11.2路径检测模块的论证与选择11.3电机的论证与选择21.4驱动模块的论证与选择21.5测距通信模块的论证与选择21.6显示模块的论证与选择22系统理论分析与计算22.1模糊控制器的分析22.2通信定点的分析32.3超车距离的计算33电路域程序设计43.1电路的设计43.1.1系统总体框图43.1.2路径检测子程序框图与电路原理图43.1.3L298驱动子程序框图与电路原理图53.1.4电源系统63.2程序的设计63.2

5、.1程序功能描述及设计思路63.2.2程序流程图64测试方案与测试结果84.1测试方案84.2测试条件与测试仪器94.3测试结果及分析94.3.1测试结果（数据）94.3.2测试分析与结论95设计总结106参考文献10附录1：元器件清单11智能小车（C题）【本科组】1系统方案本系统主要由主控制器模块、路径检测模块、测距模块、驱动模块、声光提示模块、电源模块组成，根据题目要求，系统主要实现功能是甲乙两车在已给出的跑道上各自正常行驶和交替超车领跑。整个跑道可分为直道、弯道、超车道三类区域。三类区域存在各自的特性，对小车行驶的难易考察点就

6、不同，关键在于小车针对不同类型跑道时检测方法、传感器的选取应用和小车间的通信、协调。甲乙两车在完成第一、二圈交替领跑后，第三、四圈的行驶则主要依靠小车系统的稳定性保证实现。下面分别论证这几个模块的选择。1.1主控制器的论证与选择传统51单片机具有简单，价格便宜等诸多特点。但其运算能力较低，处理速度慢，功能相对单一，难实现较复杂的任务要求。STM32多达100个I/O端口,所有I/O口一块映像到16个外部中断；几乎所有的端口均可容忍5V信号，适用于小车平台。所以采用STM32作为2个小车的控制器。1.2路径检测模块的论证与选择　　方案

7、一：采用CCD传感器，此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应，但它存在信息处理满，实时性差等缺点，因此若采用CCD传感器，无疑会加重单片机的处理负担，不利于实现更好的控制策略。方案二：光敏电阻。光敏电阻结构简单，价格便宜，但对于本系统的路径检测来说，其精度不够高，不灵敏，无法迅速识别黑胶带与木质地板。方案三：光电开关。光电开关的精度和灵敏度都高于光敏电阻，通过LM393比较电路容易得到数字量。综合考虑选用4路光电传感器作为路径检测模块，该电路能实现小车在任何位置不驶出赛道。1.3电机的论证与选择方案一：直流伺服电机。普通直流伺服

8、电机控制简单，利用双极性PWM即可实现调速和正、反转。但该类电机制动能力较差，需要闭环控制速度，安装调试复杂。方案二：步进电机。步进电机控制时序相对复杂，但步进距离很小，保持力矩大，制动能力强，可以实现电动车位移细分。但步进电机速度只