1、C 智能小車設計報告摘要：本設計為實現兩車交替超車領跑的功能，采用STC89C52單片機為控制核心，通過L298驅動電機轉動完成小車，通過紅外傳感器ST188來檢測路面黑線，完成小車在行車道上的各種正常行駛，通過光電開關避免兩車相撞，從而實現兩小車交替超車領跑的功能，并通過按鍵設置控制小車行駛狀態，其中紅外傳感器和光電開關在小車上的放置情況，保證了小車的尋黑線和避障礙的完成。關鍵詞：STC89C52、L298、紅外傳感器ST188、光電開關1 方案設計與論證1.1 設計要求本系統要求兩輛小車分別在行車道正常行駛一圈；甲乙兩車按題目要求的所示位置同時起動，乙車通過超車標志線后在超車區實現超車功能

2、，并先于甲車到達終點，則兩車前后位置交替，繼續做下一圈的超車領跑。1.2 各部分方案論述1.2.1 控制模塊采用STC89C52RC單片機，實現小車的智能控制，其中工作電壓5V，8K字節ROM,512字節RAM,通用I/O口32個，3個定時器/計數器。1.2.2 電源模塊采用9V鋰電池，經穩壓電路到工作電壓5V.1.2.3 直流電機驅動模塊方案一：采用分立元件組成的平衡式驅動電路，這種電路可以由單片機直接對其進行操作，但由于分立元件占用的空間比較大，還要配上兩個繼電器，考慮到小車的空間問題，此方案不夠理想。方案二：采用L298N驅動直流電機，基于L298N芯片的PWM控制系統模塊，讓電機具有調

3、速的功能，小車便可以完成調速速、轉向功能。則需按此方案較好。1.2.4 調速模塊方案一：采用電阻網絡或數字電位器調整電動機的分壓來調速。但電阻網絡只能實現有級調速，而且數字電阻的元器件價格比較昂貴。尤其是所使用的電動機電阻很小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，實現也很困難。方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調節。此方案電路較簡單，但繼電器的響應時間有限，機械結構易損壞，壽命不長，可靠性也不太好。方案三：采用脈沖寬度調制電路。用單片機控制信號的高低電平時間完成調速，用對兩個信號的不同控制完成電機的轉向和起停的控制。這種電路由于工作在管子的飽和截止狀態下，效

4、率非常高，經試驗發現，此方法調速簡單可行，方便可靠。基于上述理論分析，擬選擇方案三。1.2.5 避障模塊方案一：采用超聲波測距。超聲波傳感器測距時有足夠的精度，可以達到1cm的近距離，對遠距離也有較快的響應信號。但是，本題目的要求是繞過障礙物，這就要求小車在較遠距離時即做出繞障的反應，因此沒有必要采用精確近距的超聲波傳感器。方案二：采用光電開關e18d80nk。本設計采用的光電開關有效距離為可達到45cm，所有能反射光線的物體均可被檢測，所以小車前方只要有障礙，馬上就可以檢測到，且沒有電路簡單，便于操作，所以擬采用此方案。1.2.6 黑帶檢測模塊方案一：采用發光二級管，用光敏二極管接受。由于光

5、敏二極管受可見光的影響較大，穩定性差。方案二：采用反射式紅外光電傳感器(ST188)，利用紅外線發射管發射紅外線，紅外線二極管進行接收，采用紅外線發射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用電壓比較器對信號進行調整。本方案也易于實現，較可靠，因此采用。2 理論分析與計算2.1 黑帶檢測原理利用光的反射原理，當光線照射在白紙上，反射量比較大，反之照在黑線上對光吸收，反射回去的量比較少，這樣就可以利用紅外發光二極管與接收端來判斷黑線的位置，當遇到黑線時候，經過LM339比較器輸出高電平，反之遇到白線為低電平。2.2 超車原理利用光電開關判斷兩車之間的相對位置，也可以認為是一輛車是另一輛車的 “障礙物

6、”，即當一輛小車在在另一輛小車光電開光的檢測范圍內時候，讓小車離開，避免兩車相撞，從而判斷在超車的時候兩輛小車之間是否完成超車與被超車的功能。2.2 兩車之間的通信方法利用兩輛小車上的光電開關，判斷兩車的位置關系。2.3 光電開關利用被測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。2.4 節能方面第一，小車的模塊不多，在功耗方面也相對少。第二，小車的所有模塊中，傳感器模塊數量的都比較多，且單個某種傳感器模塊的功耗也相對比較少，所以總體的功耗相對比較少。第三基于L298芯片的PWM系統，方便了電機的控制，一定程度上減少小車行駛路程

7、，挺高電機使用效率，從而功耗也相對減少。3 單元電路設計與計算3.2 硬件設計系統的組成大致有以下幾部分：STC51單片機光電開關ST188傳感器L298驅動電路電機小車電源3.1 模塊電路圖圖3.1-紅外傳感器電路圖3.2-L298電機驅動電路4 程序設計4.1 小車交替超車領跑設計流程如下：4.2 小車在行車道內正常行駛一圈設計流程如下：4.3 巡線設計流程如下：其中圖4.1的S1，S2，S3為紅外傳感器在小車上的位置,流程圖中遇黑線為1，反之白線為0。圖4.1ST188在車上位置4.34 超車設計流程如下：圖4.2光電開關在車上位置其中圖4.1的S4，S5為光電開關在小車上的位置,流程圖

8、中遇到障礙物為0，反之沒有障礙物為1。5 系統測試5.1 測試設備跑道、秒表。5.2 基本要求題目要求1：小車從七點出發沿熏這黑線在行車道內行駛一圈至終點。實際測量結果：小車可以準確無誤的到達終點。題目要求2、3：甲、乙兩車按題目要求位置同時起動，乙車通過超車標志線后在超車區內實現超車功能并先于甲車到達終點標志線，即第一圈實現乙車超過甲車并記錄行駛時間。數據如下表1 表1 小車完成超車的時間次數第一次第二次第三次第四次時間最后平均時間 t=5.4 測試結果分析由上述測量結果可以看出智能小車系統很好的完成了題目要求的基本要求和發揮部分內容。全程時間的測試具有較低的誤差，在尋跡的過程中基本上達到了不脫離引車道的良好效果，成功超車，進行準確的停車。6 結論本系統利用多個紅外傳感器，保證小車能夠穩定的在行車道內行駛，利用L298作為電機的驅動，達到了小車行駛過程調節速度，轉向的要求，利用光電開關，解決了小車在超車區超車的問題。整體電路設計合理，采用了模擬仿真技術繪圖，高精度儀器制作，功能電路實現良好，系統性能優良、穩定，較好的達到了題目要求的各項基本要求，較好的完成了智能小車系統。7 參考文獻1 萬福