智能循迹小车队长：黎建峰队员：江福家章春金赛前辅导老师：吴桔生张荣刚林章文稿整理辅导老师：吴桔生摘要设计分为五个模块：单片机最小系统、电机驱动电源、电机驱动电路、红外循迹模块、显示模块。电机驱动电路用于转向控制；红外循迹模块利用四个光电管，对黑色轨道进行循迹；电机驱动电源利用两个7805提供三路5v电压，一路供给最小系统，一路供给电机驱动电路，一路供给循迹模块。本设计中为了简化电路，减少小车的负载，利用软件编程的方法控制电机的转速从而控制小车的行驶速度，这是本设计的一大特色。一、方案论证与比较1、轨迹探测模块设计与比较方案一、使用简易光电传感器结合外围电路进行检测由于光电传感器对行驶过程中的稳定性要求非常高，而且容易受到光线环境和路面介质的影响，误测的几率非常大。在使用中极易出现问题，给检测和调试造成很大的困难，容易因为检测的失误导致整个系统的不正常工作，所以最终并未采用此方案。方案二、使用两只stl198光电管把两只光电管分别排列在黑色轨迹的两侧，根据其接收反射光的多少输出高低电平来控制小车的转向，以达到循迹的目的。但是调试表明，如果两只开关的距离很小，则以约束了小车的速度来达到检测轨迹的目的，如果两只开关的距离太大，则同时传来同一电平信号的几率很大，容易使小车的行驶路线偏离轨道，达不到循迹的目的。方案三、使用四只stl198光电管分左右两边各两只光电管一排排列，里面的两个距离靠的较远，外面的两个靠的比较近。当小车脱离轨道时即里面的两个光电管中有一个或者两个都偏离了轨道，等待外面的那两个光电管的任何一个检测到黑线时，做出相应的转向调整。直到中间的两个开关管的任何一个检测到黑线为止（即回到轨道上）再恢复正向行驶。现场调试表明，小车在行驶中虽然出现摇摆（各个光电管间的距离达到1厘米），但是基本上能准确地达到循迹目的。综合考虑实际中光电管的安装，考虑小车的行驶速度和循迹准确性，我们最终选择了方案三。2、单片机最小系统控制模块设计与比较方案一：采用MSP430系列的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便。因此我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。方案二：采用AT89S52单片机控制。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8KB的系统可编程Flash存储器。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定-1-时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路，能够满足题目设计的所有要求，而且我们对AT89S52也比较熟悉，因此我们选择方案二。3、电机驱动模块设计与比较方案一：常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准的TTL逻辑电平信号，可驱动36V，2A以下的电机。2，7，10，15接输入控制电平；3，6和11，14脚分别接两只电机，1，9脚接控制使能端，控制电机停转，单片机输出两组PWM信号，每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。即可以对电机进行正转、反转和停止操作，亦能满足直流减速电机的要求，用该芯片作为电机驱动具有操作方便、稳定性好等优点。方案二：采用电机驱动芯片L298N控制，与L293D类似，不影响小车功能的实现，根据购买的方便，最终我们采用L298N作为电机驱动芯片。4、显示模块设计与比较方案一：采用1602液晶显示。液晶显示具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。方案二：采用数码管显示。数码管只能显示数字，比较单一，虽然能基本符合要求，但无论外观布局、画图做板麻烦，还是功能上都存在不足。综上，我们选择1602液晶显示。5、电机驱动电源模块的选择与比较方案一：采用低压差的稳压芯片LM2940芯片。在电池损耗的情况下，虽然此芯片可以比较可靠的保证电压降低以后的稳定输出5V，但是由于我们对此芯片的需要量小，市场上比较难买到，在材料上的获取上有一定的麻烦。方案二：采用7805稳压芯片，此芯片的功能大同小异。在8V锂电池的输入供电下，也能实现5V的稳压输出。且78系列的稳压芯片在市场上非常普及，很容易获得。为了简化了电路，便于小车的组装，综合考虑最终我们采用两个7805的稳压芯片输出三路的5v电压。二、硬件设计1、总体设计设计模块图如下图-1所示