基于爾单片机的智能小车设计-工业设计论文

―、引言
本系统完成的是2011年全国大学生电子设计竞赛0题的设计。设计两辆智能小车，完成甲车车头紧靠起点标志线，乙车车尾紧靠边界，甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑的功能，且用时越短越好。
1、系统方案
设计采用八冊单片机八恤610明316作为主机控制。该单片机1/0资源丰富，自带仙采集功能和快速？丽、相位修正？丽功能，运行速度较快驱动能力强。可在线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度。
通过寻迹模块，小车可实现沿预设轨迹行走，准确在超车区实现超车。考虑采用红外反射式探测器，即用已调试的红外对管发射红外线垂直射到板面，白色会反射大部分的红外线，黑色吸收了大部分的红外线。红外对管在黑白交界处会产生跳变信号，信号送入单片机可以在程序里实现相应的控制功能。通过奵贴职16内部的八\0转换器与外部中断引脚检测红外光电传感器来实现，反应灵敏、准确。相比激光传感器而言，由于当外界光线强度发生变化时和反射材料不同时，红外激光传感器电平变化明显，价格低，安装较容易。
因题目路宽为有限制，考虑到小车的机动灵活，因此采用光电接近开关避障，测量距离为3舰一80舰可调的光电开关，好固定，重量轻，可增加小车的灵活性。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出。被检测物对光束进行遮挡或反射，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。所有能反射光线的物体均可被检测。
二、系统设计
1、硬件电路的设计
本系统主要由控制模块、寻迹模块、避障模块、电机驱动模块、电源模块和车体部分组成。
寻迹模块采用8冊220红外光电传感器，用以识别赛道信息，使小车在直道正常行使弯道使小车迅速转弯；电机控制采用…98驱动芯片通过？丽脉宽有效的控制小车的行进速度，使小车能够快速准确的移动，在行车道正常行驶，在超车道完成超车；两车之间采用乂102-232仲1无线透明传输模块实现两车之间的通信，用以甲乙两车之间距离大小时，两车通信调整两车距离，在超车区用于超车小车与被超车辆的通信，使超车小车超车成功后给被超车辆信息恢复正常速度行驶，从而实现相互领跑功能；光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。将两个这种避障传感器分别接到单片机的外部中断0和外部中断1，用来检测两辆小车间距离，实现避障超车。
根据上面叙述，最终确定了以八恤6106^316单片机为控制核心，采用两辆履带式小车运动，利用…98电机驱动芯片作为电机驱动，利用单片机内部八\0转换器采集红外光电传感器电压变化来寻迹沿规定路线行走且完成超车功能。
2、整机工作原理与软件设计思路
当两辆小车电源开关被按下后首先在单片机内部进行程序初始化，以保证以后每一部分程序的稳定可靠执行。起始线距赛场边缘80⑶，甲车靠放在起始线后，乙车放在赛场边缘，两车距离大约50⑶。当两车同时按下开关时甲车首先通过起始线，乙车紧跟甲车之后，当甲车检测到转弯标志线时驾车转弯，乙车跟着随即转弯，当甲车到达超车区速度减慢继续向前行驶，乙车此时加速在超车区超过甲车，两车绕赛场跑完一周完成一次超车任务实现。在完成基本要求后，甲、乙两车继续行驶第二圈，甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间要尽可能的短。从而完成全部任务实现功能。
三、信号的检测与控制
本设计中，红外光电传感器用来寻找场地外侧黑线行走，每辆小车使用四个红外光电传感器，车辆逆时针行走时，外侧两个传感器起作用，当黑线与场地交界线在两传感器之间时，车辆沿直线行走，当两传感器都寻到黑线时，小车向左转，校正后继续直行，当两传感器都寻到白线时，小车向右转，校正后沿直线继续行走。
设计采用光电接近开关避障，实现两车距离的保持，当两车距离太近时，光电开关作用，后车减速，当距离拉开，后车恢复正长速度继续行走，在超车区时，被超车辆减速行驶，被超车辆光电开关作用，通过无线模块发射数据给超车小车转弯信号，当超车成功后无线模块给被超车辆信号，被超车辆收到信息后恢复正常速度继续行走。
四、结论
根据智能小车的行驶情况，可以得出以下结论：甲车和乙车能够分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈；甲、乙两车按规定赛道所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车在完成第一圈超车后，甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑。