全国电子设计大赛智能小车

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1、全国电子设计大赛智能小车（C题）设计报告中文摘要：采用C8051F020单片机为控制芯片控制小车的速度及转向。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制以实现小车在超速区的超速行驶，利用红外对管检测黑线和障碍物以实现小车的正常行驶和转弯，避免在行驶过程中越界和碰撞。关键词：智能小车；STC89C52单片机；L298N；红外对管11目录第一章方案设计与论证…………………………………………………………………31.1主控系统………………………………………………………………………………31.2电机驱动模块…………………………………………………………………………31

2、.3信号检测模块………………………………………………………………………31.4两车通信模块………………………………………………………………………41.5电源模块……………………………………………………………………………4第二章硬件设计…………………………………………………………………………42.1总体设计……………………………………………………………………………42.2车体设计……………………………………………………………………………52.3驱动电路……………………………………………………………………………52.4信号检测与控制………………………………………………………………………

3、72.5两车通信模块…………………………………………………………………………7第三章软件设计………………………………………………………………………83.1主程序模块……………………………………………………………………………83.2信号检测模块…………………………………………………………………………93.3超车区域…………………………………………………………………………10第四章测试与结果分析…………………………………………………………………10结束语………………………………………………………………………………………11参考文献…………………………………………………………………………

4、…………1111一、方案设计与论证1.1、主控系统根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：方案一：选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）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，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为

5、此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。方案二：采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，我们选用了C8051F020单片机。1.2、电机驱动模块设计方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案二：采用电阻

6、网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效率，而且实现很困难。方案三：采用L298N具有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此我们选用了方案二。1.3、信号检测模块方案一：采用六只红外对管，有中间向两端依次均匀排列安置，当两侧对管检测到轨道边缘2cm黑线时，避开黑线沿轨道行驶，当所有对管检测到1cm标志线时实行转弯，超车等功能。方案二：11采用六只红外对管，两侧依

7、次紧密排列两组对管，两外两组等距排列于中间位置，增加外围红外对管的密度，能更准确地检测到边缘黑线的位置，可靠性更强，避免脱离轨道。通过比较，我们选用方案二。1.4、两车通信模块方案一：采用三只红外对管置于小车前端，一只在前，另外两只分与两侧，以便在超车区域两车互相检测，避免碰撞。方案二：采用集收发一体的nRF2401单芯片,且最高发送速率可达1Mbps,高于蓝牙，使用简单方便。在实际应用中,配合USB进行远程无线测量,数据速率达到500Kbps。可实现无线数字通信功能