2011电子设计大赛智能小车论文

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1、全国电子设计大赛智能小车设计说明书2011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（C题）参赛队员：本科生张振本科生郝正辉本科生赵双领2011年9月3日全国电子设计大赛智能小车设计说明书摘要本设计为以STC12C5A60S2为主控制器的智能小车控制系统。每个小车系统由光电循迹模块、L298N电机控制模块、小车系统通讯模块、电源模块组成。小车循迹模块由两个光电开关和一个RPR220光电对管构成，两个光电开关检测车道边沿信号，防止小车冲出行车道；RPR220光电对管检测转弯标志，三个传感器相结合使小车实现循迹功能。通讯模块由一个光电

2、开关与超声波传感器相结合组成，实现小车实时通讯。两个小车供电系统采用电池组供电。本次设计的小车系统经过测试运行比较稳定，基本实现两车交替循环超车功能，达到预期目的。关键词：STC12C5A60S2、循迹、两车交替循环超车全国电子设计大赛智能小车设计说明书目录0引言11系统方案设计分析21.1控制器的选择21.2光电循迹模块的论证与选择31.3小车系统通讯模块的选择31.3.1光电开关检测模块31.3.2超声波模块31.45V直流电机与L298N电机控制模块的论证与选择31.5电源模块的选择42理论分析与计算42.1信号检

3、测与控制42.1.1光电开关检测计算与控制42.1.2RPR220检测计算与控制52.1.3超声波信号检测与控制52.2两车之间的通信方法62.3节能63硬件设计63.1RPR220检测电路63.2光电开关检测电路73.3L298N驱动电路73.4超声波收发电路74程序设计与流程84.1程序功能描述与设计思路84.1.1程序功能描述84.2.2程序设计思路84.2程序流程图95测试方法与测试结果115.1测试方案115.2测试条件与仪器115.3测试数据与结果分析11全国电子设计大赛智能小车设计说明书5.3.1PWM调速

4、115.3.2超车时间控制126总结126.1设计小结126.2设计收获12参考文献13附录1：系统原理图14附录2：部分源程序15全国电子设计大赛智能小车设计说明书0引言在本设计中，要求甲车车头紧靠起点标志线，乙车车尾紧靠边界，甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。跑道如图1。图0-1小车跑道具体要求如下所示：1.基本要求（1）甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。（2）甲、乙两车按图1所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先

5、于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。（3）甲、乙两车在完成(2)时的行驶时间要尽可能的短。2.发挥部分（1）在完成基本要求(2)后,甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超16全国电子设计大赛智能小车设计说明书过乙车，实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间要尽可能的短。（3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方向40cm范围内任意设

6、定），实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能的短。基于以上要求，我们运用PWM调速，采用光电开关检测轨道两侧边沿，控制小车沿指定轨道行驶，采用红外对管检测转弯标志线，用超声波控制两车之间距离，并结合光电开关实现两车交替超车、领跑。1系统方案设计分析本设计由于有两个小车，所以每个小车系统都要含有以上的外接模块电路，以便使控制器控制两小车。每个小车系统由光电循迹模块、L298N电机控制模块、小车系统通讯模块、电源模块组成。系统总体框图如图1-1所示。图1-1小车系统框图下面分别对这几个模块的进行选择：1.1控制器的

7、选择16全国电子设计大赛智能小车设计说明书在本设计系统中中，我们选择STC12C5A60S2为两个小车的控制器。因为STC12C5A60S2单片机处理数据的速度是普通单片机的8-12倍，内部自带SPI、ADC、eepromPWM及双UART等。1.2光电循迹模块的论证与选择方案一：采用3个RPR220循迹。此方案运用三个RPR220检测转弯标志及跑道两侧的边沿标志。，它测量距离近，但反应灵敏、准确。方案二：采用光电开关循迹。小车跑道两侧均有一定的高度差，可以通过控制光电开关的灵敏度实现边沿检测，实现小车的循迹。方案三：采

8、用一个RPR220检测控制电机转弯，两个光电开关循迹相结合控制电机实现其循迹功能。在本设计中在转弯处都有两厘米宽度的黑胶带，无论小车前端走到何处，都可以利用RPR220很灵敏的检测到转弯标志，由于跑道两侧的高度差，采用光电开关寻两侧效果相比RPR220更容易控制小车，防止小车冲出跑道。因此，综合以上三种种方案，选择方