2011年全国大学生电子设计竞赛-小车组

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛设计与总结报告题目：智能小车（C题）参加学校：曲靖师范学院参加学生：孙成喜张锋罗泽参赛时间：2011年8月31日-9月3日15摘要：本作品是以51单片机为核心的控制系统，以红外检测技术实现循迹功能，以无线收发模块作为通讯方式的智能小车。本设计首先采用了几对高灵敏度的红外对管对赛道检测，然后通过单片机对检测到的信号进行分析、处理以确定小车的行驶路线最后通过无线收发模块实现两车的通讯，通讯的目的是让小车之间明白什么时候开始超车，什么时候超车结束，以保证两车在超车过程中不会发生碰撞，从而顺利完成

2、超车过程。实际测试结果表明，本设计能够完成题目的基本要求，两小车能够稳定的沿着给定路线正常行驶，并能实现超车功能。关键词：智能小车、红外寻迹、无线通讯、超车15一、系统方案：根据题目的要求，确定如下方案：选取合适的小车模型，加装一些模块，实现对电动小车的速度和方向的控制，自动循迹，由单片机根据所检测的各种信息实现对小车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。智能小车系统主要包括以下模块：S52单片机模块、电机驱动模块、电源模块、循迹模块、无线通讯模块一共五

3、个模块。整体框图如1-1所示。电源模块循迹模块电机驱动模块S52单片机模块无线通讯模块图1-1系统框图1．自动控制方案一：采用AT89S52作为控制芯片，它具有外围电路简单，操控方便，价格便宜等优点，缺点是处理较为复杂的问题时它的资源相对缺乏,但针对本问题它已经完全能处理，故采用此方案。方案二：采用16位的MCS-96系列单片机，它与MCS-51系列单片机相比较，软、硬件资源远比较丰富，CPU采用寄存器——寄存器结构，提高了操作速度和数据吞吐能力；具有更快的运算速度，能较为容易处理一些复杂问题，但本问题较为简单，运算速度

4、的提高体现不明显，且此类芯片价格较昂贵，故不予采取。15方案三：采用周立功公司的32位单片机EasyARM2131。该单片机I/O资源丰富，具有强大的存储空间，芯片内置JTAG电路，可在线仿真调试，但对编程要求较高，且价格较为昂贵，故不予采取。2.信号检测方案一：摄像头探测能很清楚的探测到路面情况，但是操控较难，因此放弃。方案二：红外探测边线，让小车沿边线行驶，这样小车行驶较稳定，容易实现，但风险较大，无论小车沿外线或者内线都容易冲出跑道，且不易区分边界线和标志线，因此放弃此套方案。方案三：让小车遇到边线便向跑道内转，这

5、样小车行驶起来有一定的摇摆，但是能克服方案二中的风险，因此选取了此方案。3.电机驱动方案一：采用电阻网络或者数字电位器调整电动机的分压，从而达到降速的目的。但是，电阻网络只能实现有级降速；而数字电阻的元器件价格昂贵。最重要的问题是，一般电动机的电阻很小，电流很大，分压不仅降低效率，而且难以实现。方案二：直接通过电源给电机供电来驱动电机转动，这种方案只能使电机保持在停和最大转速两种状态。很难达到题目的要求。方案三：直接选用L298N驱动直流电机，由单片机给它PWM波控制其驱动电机。此种方案可以容易控制电机的正反转和它的转速

6、，可使电机处于多种转速状态，同时为了减小电机与单片机的相互影响，在单片机与该芯片之间加了一个光耦隔离，更加优化了改方案。4．无线通讯方案一：采用2262发送芯片，2272接收芯片，通过编码芯片TP2262发出编码信号，解码芯片PT2272接收到信号后，进行数据处理。但由于该芯片所做的无线模块不稳定，所需的电压大，功耗高，抗干扰能力差。方案二：采用NRF24L01模块。供电电压为1.9V-3V，功耗较低，但由于综合考虑到系统总体工作情况，其它模块均采用5V电压，且相对昂贵，故没有采用此方案。方案三：采用TDL-9921模块

7、，该高频接收模块采用进口SMD器件,156.5G高频三极管,高Q值电感生产,性能稳定可靠,灵敏度高,功耗低,质优价廉,所以我们采用了此方案。二、理论分析及电路1.电路设计（1）红外检测电路图如下本电路图是采用ST188作为检测信号的电路，它具有高发射率和高灵敏度的优点，能有效采集信息。（2）自动控制电路图如下15采用AT89S52作为控制系统，上图为它的最小系统原理图，外接锁存器HC573,它具有锁存数据，增加驱动的功能。图2-2AT89S52最小系统（3）电机驱动电路图图2-3电机驱动（4）无线通讯电路图如下15采用P

8、T2262，和PT2272作为两车无线通讯的模块，起到的作用是当第一辆车检测到超车信号后，给第二两车发超车信号，第二辆车开始减速，第二辆车超过第一辆车后给第一辆车发信号，让它正常行驶，从而达到安全超车的目的。（5）电源模块，图为LM2576稳压电路，采用LM2576作为稳压芯片，以保证输出稳定的5V电压为单片机和电机