摘要：本智能識別小車以STC89C52單片機為控制芯片，以直流電機，光電傳感器，超聲波傳感器，電源電路以及其他電路構成。系統由STC89C52通過IO口，通過紅外傳感器檢測黑線，利用單片機輸出PWM脈沖控制直流電機的轉速和轉向，循跡由TCRT5000型光電對管完成。

這里的循進是指小車在白色地板上尋黑線行走，通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外a在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發射紅外光，當紅外光遇到白色地板時，發生漫反射反射光被裝在小車上的按收管按收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光，單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限一殷最大不應超過3cm。

而避障則是通過超聲波模塊不斷向前方發射超聲波信號，通過接收反射回來的超聲波信號，從而實現的避障。當前方有障礙物時，超聲波會向單片機串口發送一串數字，這些數字就是當前小車距離障礙物得距離。當串口接收到信號時，會引發串口中斷，單片機通過讀取距離值，并且對此數值進行分析是不是距離小車很近，是的話就進行轉向；否則繼續循跡。當小車遇到第一個障礙后，就計數一次，這樣當遇到第二個障礙物時，小車就可以以不同的形式躲避障礙物了。

3、 系統機構框圖如下所示：

1、微控制模塊設計與分析

微控制器模塊我們采用STC89C52。該芯片采用雙列直插是封裝，便于焊接，性能比較穩定，而且在市場上也是比較廉價的單片機。

當按下啟動健時整個系統開始工作。其很據光電傳感器把反饋回來的深測信號，單片機轉向相應的程序，使小車前行和拐彎，根據紅外傳感器所傳送來的數字信號，總結出黑線相對于車身的變化規律，判斷出模型車所處的運行狀態，能夠判斷出模型車是在直道還是彎道；并且很據道路的形狀行駛，并向驅動芯片L298N愉出一定占空比的PWM信號驅動直流電機。

當小車檢測到前方有障礙物，且距離達到二十厘米范圍內時，小車按程序進行避障。

2，穩壓電路的議計與分析

用7v電池供電，將7v電壓降壓、檢壓后分別分給單片機系統，驅動芯片，傳感器系統以及其他芯片供電。

3、光電傳感及電壓比較模塊設計與分析

LM339集成塊采用C-14型封裝LM339類似于增益不可調的運異放大器每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端，兩個輸入端一個稱為同相愉入端，用“+”來表示，另一個稱為反響輸入端，用“一”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓，另一端加一個待比較的信號電壓當，當“+”端電壓高于“--”端時.輸出高電壓，相當于輸出低電壓。

根據其原理，我們利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的發射性質的特點，在小車行駛過程中，不斷的向地面發射紅外光，當紅外光遇到黑色的軌道時，反射光比較弱，被裝在小車上的接收管收到，產生比較弱的光電流，當紅外光遇到白色底板時，反射光比較強，產生比較大的光電流；該不同電流輸入到比較器的“+”，經過比較處理，變為高低電平——軌道信號，傳輸給單片機，結合分析查詢，通過控制小車循跡。

4、電機驅動及電機設計與分析

小車兩側輪各由一個直流電機控制，通過單片機控制電機驅動芯片L298N驅動，小車電機為直流電機，帶有齒輪組；驅動電路采用電機驅動芯片L298N。L298N為塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅動。設計用來接收DTL或者TTL邏輯電平，驅動感性負載(比如繼電器，直流和步進馬達)，和開關電源晶體管。內部包含4通道邏輯驅動電路。其額定工作電流為1A，最大可達1.5A。Voss電壓最小4.5V，最大可達36V； Vs電壓最大值也是36V；經過實驗，Vs電壓應該比Voss電壓高，否則有時會出現失控現象；所以，使用L298N芯片充分發揮了它的功能。能溫定地驅動直流電機，且L298N可直接的對電機進行控制。通過單片機的1/O輸人改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉，從而實現轉向。

電動機采用PWM(脈寬調制)電路控制，他與傳統的控制電路的不同之處在于比較放大電路后接PWM電路和開關晶缽管VT，PWM電路是周期性恒定，他根據輸入直流信號電平的大小，改變脈寬占空比，即脈寬高低電平寬度之比的電路。當占空比改變時，晶缽管VT通、斷時間改變。則供給電動機的平均電流也跟右改變。也就是說，要改變電動機的轉速只需改變開關的占空比，信號的占空比形成了閉環控制。能夠比較精確地保證在各種道路形伏下所需要的模型車車速。

PWM的一個優點是從處理器到被控系統信號郁是數字形式的，無需進行數模轉換。讓信號保待為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變為邏粗0或有邏輯0改變為邏輯1時。也才能對數字拍號產生影響，對噪聲抵抗能力的增強是pWM對于模擬控制的另外一個優點。

小車行駛時，由紅外傳感器檢測出黑線相對于車身的位置，并將代表此位置關系的數字信號傳輸給單片機，單片機接收到信號之后做出相應的判斷，根據黑線的位置偏移的距離大小，輸出具有特定占空比的PwM信號，控制直流電機的轉向，轉速，停止。跟蹤前方的黑線，以消除車輛中心線和黑線之間的偏移距離。同時，紅外傳感器又對黑線位置進行檢測輸送給單片機。如此反復便實現了小車跟蹤黑線進行行駛的目的。

同時，經傳感器的信號經單片機判斷，向驅動芯片L298N輸出一定占空比的PwM信號羽動直流電機。

5、傳感器的安裝

考慮到設計要求，本次設計僅用4對光電傳感器就能完成設計要求，中間兩對傳感器一直檢測黑線，用來校正小車的尋跡路線，保證小車運行的直線性。兩側的傳感器用來檢溯小車過線。

當四個傳感器中只有中間某個脫離了黑線或者只有最外側某個檢測到黑線時，小車向對應方向做小的偏轉。當某測的兩個傳感器都檢測到黑線，切另外一側的兩個脫離黑線時，小車向對應方向做大的偏轉，保證小車不脫硫軌道。

主程序設計

在小車系統控制軟件的設計中主程序的任務是，完成單片機設備的初始化設計，包括幻I/O口的設置，脈沖寬度調制初始化設置，輸入捕捉通道初始化設置，各變量和常量初始化；然后單片機進入查詢狀態，查詢狀態包括轉向紅外傳感器輸入端口查詢，一旦傳感器的狀態發生變化，立即調用控制子程序改變電機轉動方向及車速。小車始終在黑線上行走井完成所以任務。對標志位進行查詢，該標志通過串口中斷程序控制的，每次對障礙物與小車的距離進行查詢比較，達到一定距離時，小車進行避障，并且計數，方便第二次遇到障礙是以另一種方式避障。

通過各種方案的討論及研究，和多次的整體軟硬件結合研究，我們不斷地對系統迸行優化。使得智能小車能夠完成各項功，能并在預計的時間內順利到達要求位置。

我們的識別小車在完成設計要求的前提下充分考慮到成本等問短，在牲能和價格之問作了比較好的平街由于設計要求限制，所以我們沒有在電路中增加多余的功能，但是我們僅留了各種碩件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴展和進一步的開發。

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2018-10-11 16:12 上傳

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