摘  要              I

目  錄              II

1 系統方案

1.1 整體系統方案的選擇

1.2 整體系統方案的論證

2 系統理論分析

2.1  單片機部分的分析

2.2  硬件部分的分析

2.1.1  單片機部分

2.1.2  其他部分

3 電路與程序設計

3.1 電路的設計

3.1.1 系統總體框圖

3.1.2 紅外循跡傳感器子系統框圖與電路原理圖

3.2 程序的設計

3.2.1 程序功能描述與設計思路

3.2.2 程序流程圖

4 測試方案與測試結果

4.1 測試方案

4.2 測試條件與儀器

4.3 測試結果及分析                            3

4.3.1 測試結果(數據)                            3

4.3.2 測試分析與結論                            4

5 心得體會                            4

附錄1：電路原理圖

附錄2：源程序

方案一，基于K66嵌入式系統，采用恩智浦智能車車模，配合大功率電機與BTN7971B驅動芯片進行后輪驅動，前輪通過舵機控制方向，通過在車后安裝512線mini編碼器進行PID精確調速，通過OV7725數字二值化攝像頭讀取賽道黑線信息并將數據發送給單片機處理，進而控制電機與舵機的運行。

圖1 方案一設計框圖

方案二，基于52單片機系統，采用普通四輪車模，配合L298N驅動芯片進行后輪驅動，前輪安裝舵機進行轉向，使用HC-SR04超聲波模塊進行測距以實現避障，通過在車前與車后安裝TCRT5000紅外傳感器讀取賽道黑線信息并將數據發送給單片機處理，進而控制電機的轉速來控制小車運行速度與方向。

方案三，改變方案二的驅動模式，由后輪驅動改為四輪驅動，取消舵機。

經測試，恩智浦智能車車模舵機轉向角度不夠，不足以通過S彎，且攝像頭作傳感器只能進行前進，后退時仍需要紅外循跡模塊，將花費過多不必要的時間。而方案二雖然實現了要求的全部功能，但是舵機在轉彎時速度較慢，與其他組相比不具有優勢，因此選擇了速度較快的方案三。

1.2 整體系統方案的論證

用單片機作為循跡小車的處理器，配合使用一系列硬件部分，實現小車的各功能。該方案硬件可分為如下部分：

• 輸入設備（紅外循跡模塊，超聲波模塊）
• 電機及其驅動部分
  

其中，循跡模塊進行黑線的讀取，當反射的光照射到接收管時會在接收管上產生相應的電位變化，超聲波模塊通過高低電平讀定時器的值進行測距，以上信號被單片機識別后。配合電機驅動及直流電機，即可實現循跡與避障功能，。

2.1 單片機部分

STC89C52RC是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K字節系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和系統可編程Flash，在循跡小車的實現中，起到至關重要的作用。

超聲波模塊主要有TRIG控制端與ECHO接收端兩個端口，控制口發一個10us以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時器計時，當此口變為低電平時就可以讀定時器的值，此時就為此次測距的時間，方可算出距離，如此不斷的測周期，就可以算出移動測量的值。

紅外發射管發射光線到路面，紅外光遇到白底則被反射，接收管接收到反射光，經施密特觸發器整形后輸出低電平；當紅外光遇到黑線時則被吸收，接收管沒有接收到反射光，經施密特觸發器整形后輸出高電平，同時將信號輸入單片機進行處理。

圖6紅外循跡傳感器子系統框圖

• 測試方案
  

小車可以沿鋪設的黑線場地進行“S”型轉彎，虛線跑道循跡行駛，并可進行快速倒車入庫與移庫，并避開最后的障礙物。

小車在絕大多數情況下均很好的實現了題目的全部要求，只在極少數情況下會駛出虛線跑道，說明我們的程序在虛線的識別上仍然存在一些小問題。

這次比賽是個人努力與團隊協作的共同產物，相互不能割舍。通過這次比賽，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設計過程中，我們通過這個方案包括設計了一套電路原理和Proteus仿真應用及和芯片上的選擇。在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我覺得設計同時也是對課本知識的靈活運用，因為課本上的知識點繁雜，平時的基礎學習并不能很好的掌握其中的理解各個元件的功能，而且考試內容有限。因此在這次課程設計過程中，我們掌握了理論與實踐相互結合，印象更加深刻。在平時看課本時，有時問題老是弄不懂，理解不上去，缺乏動手能力，在做設計過程中，把握其中的關鍵知識點，充分研究，對于知識的領悟更加深刻。在動手處理單片機時，更急發現到實踐的重要性，哪怕一個小小細微的功能元件的錯誤都會失敗，細心與耐心、恒心才能做的成功，而且在布局和構造格式中，線的布局上既要美觀、實用和簡單，其中兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則會影響整個設計的實際性的應用。

附錄1：電路原理圖