摘要：随着智能控制技术和检测传感技术的飞速发展，智能小车在工业生产和家庭生活中得到了广泛应用。智能小车控制系统采用STC89C52单片机作为检测和控制核心，使用反射式红外光电传感器检测路面的标志线，采用红外蔽障传感器控制两车之间的距离。小车驱动采用前轮双驱动，利用减速直流电机控制小车的转向和速度。通过不断对单片机I/O口进行扫描来监测传感器的状态，根据监测数据控制两辆小车循线、转弯、交换速度和切道等动作，最终实现两小车按预定轨道行驶，并在规定区域超车的功能。系统相当于一个简单的车辆自动驾驶系统，经进一步改进后可应用在智能交通和无人探测等方面。 关键字：智能小车；单片机；传感器；减速直流电机；循线
目录
1 方案论证与比较- 1 -
1.1总体方案设计与比较- 1 -
1.2电机的比较与选择- 2 -
1.3电机驱动模块的比较与选择- 2 -
道生液2 理论分析与计算-
3 -
2.1信号检测与控制- 3 -
2.1.1转弯与前进信号的检测与控制- 3 -
2.1.2加速减速(超车>信号的检测与控制- 4 -
2.1.3发挥部分切换跑道交换速度信号的检测与控制- 4 -
2.2两车之间的通信方法- 5 -
2.3 关于节能的设计- 6 -
3 电路与程序设计- 6 -
3.1电路设计- 6 -
3.1.1单片机最小系统- 6 -
3.1.2电机驱动模块- 6 -
3.1.3循线模块- 7 -
3.1.4两车通信模块- 8 -
3.2程序设计- 8 -
3.2.1程序流程图- 8 -
3.2.2源程序- 9 -
4 系统测试- 9 -
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4.1测试方法- 9 -
4.1.1小车转弯的测试方案与测试条件- 9 -
4.1.2顺利超车的测试方案与测试条件- 9 -
4.1.3发挥部分换道与速度交换测试方案与测试条件- 9 -
4.2测试结果- 10 -
5 结论- 10 -
参考文献- 10 -
附录- 11 -
1 方案论证与比较
1.1总体方案设计与比较
方案一：采用STC89C52单片机作为整机的控制单元。
以STC89C52单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用反射式红外光电检测传感器、红外蔽障传感器组成不同的检测电路，实现小车在行驶中转弯、加速、减速、超车等问题。并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动小车的智能化控制。染酸
重型门在本系统中，<1）小车左侧反射式红外光电传感器检测板的内边界线，然后将信号传送到单片机系统进行处理，使行驶在后方的小车沿板的内边界线自主行走，从而使小车走完整个赛道；单片机通过检
测小车左侧光电传感器的输出信号，确定汽车是否过于接近跑道左侧挡板，从而发出电机驱动信号，对汽车运动方向实现转弯与纠偏，避免跑出赛道。<2）小车右侧的反射式红外光电传感器检测板的外边界线，使行驶在前方的车小车沿板的外边界线自主行走，并且可避免小车从右侧掉下赛道。<3）小车正前方的反射式红外光电传感器检测小车通过的黑线的条数，从而控制两辆小车在正常行驶、超车时分别行使在不同的赛道。并且可控制行驶在前边的小车何时减速以便后边的车能顺利超过。并且在发挥部分检测标志线，实现发挥部分的交替超车与领跑。<4）小车前方的红外蔽障传感器信号用作两车之间的通信信号，在超车部分，若小车甲检测到前方已超过它的乙车，甲车便加速前进。缩短完成整个赛道的时间。
图1 智能小车运行基本原理图框图
方案二：采用STC89C52单片机作为整机的控制单元，转弯、加速、减速、超车全部用软件来实现
利用赛道上的标志线，通过单片机识别标志线，编程让其在转弯标志线处延时后转弯，在超车部分，对标志线的条数进行计数，计够条数后进行超车处
理。
由于此种方案不定因素很多，比如说电池电量不断减小，小车速度越来越慢，这样延时不精确便很容易掉出赛道，并且别的功能也很难控制。
方案三：选用一片CPLD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，若采用该方案，必
将在控制上遇到很多不必要增加的难题
综合考虑了传感器、电机的驱动等诸多因素，方案一简洁、灵活、可扩展性好，并且我们对单片机掌握的比较好，且能达到题目的设计要求，因此本设
计采用方案一来实现，充分利用STC89C52的单片机资源。
1.2电机的比较与选择
方案一：采用步进电机。
步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点
是转换精度高，正转反转控制灵活。
方案二：采用减速直流电机。
直流电动具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满
足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。
由于普通直流电机更易于购买，并且电路相对简单，所以采用直流电机作为动力源。
1.3电机驱动模块的比较与选择
电机驱动模块的主要作用是控制小车的正转、前进、加速、减速、转弯和停车。由以下方案：
方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压。
但是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，且可能存在干扰。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：采用继电器对电动机的开或关进行控制。
多功能冷饮机这个电路的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间长，易损坏，寿命较短，可靠性不高。
方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。
PWM电路由四个大功率晶体管组成H桥式电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电动机转速。这种电路由于管子工作只有饱和和截止状态下，效率非常高。但是H型PWM电路必须要用分立元件搭起来，所以比较麻烦。
方案四：采用直流电机专用驱动芯片L298。
L298作为驱动的原理与H型PWM电路相同，只是将这些分立元件集成在一块芯片内部，方便适用。
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从硬件和电路的工作量，以及成本考虑，选择方案四。
2 理论分析与计算
2.1信号检测与控制
2.1.1转弯与前进信号的检测与控制
根据题目要求，我们设计后边的小车正常情况下沿赛道内外边沿行驶，在车左侧装3个红外对管，车沿轨道，向左偏离轨道，向右偏离轨道时通过单片机识别比较器输出端经过编码的信号控制两个电机便可实现后边小车的转弯与前进。前边的小车正常情况下沿赛道外边沿行驶，在车右侧装两个红外对管，车沿轨道，向左偏离轨道，向右偏离轨道时通过单片机识别比较器输出端经过编码的信号控制两个电机便可实现前边小车的转弯与前进。
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