摘  要              I

目  錄              II

1 系統(tǒng)方案

1.1 整體系統(tǒng)方案的選擇

1.2 整體系統(tǒng)方案的論證

2 系統(tǒng)理論分析

2.1  單片機(jī)部分的分析

2.2  硬件部分的分析

2.1.1  單片機(jī)部分

2.1.2  其他部分

3 電路與程序設(shè)計

3.1 電路的設(shè)計

3.1.1 系統(tǒng)總體框圖

3.1.2 紅外循跡傳感器子系統(tǒng)框圖與電路原理圖

3.2 程序的設(shè)計

3.2.1 程序功能描述與設(shè)計思路

3.2.2 程序流程圖

4 測試方案與測試結(jié)果

4.1 測試方案

4.2 測試條件與儀器

4.3 測試結(jié)果及分析                            3

4.3.1 測試結(jié)果(數(shù)據(jù))                            3

4.3.2 測試分析與結(jié)論                            4

5 心得體會                            4

附錄1：電路原理圖

附錄2：源程序

方案一，基于K66嵌入式系統(tǒng)，采用恩智浦智能車車模，配合大功率電機(jī)與BTN7971B驅(qū)動芯片進(jìn)行后輪驅(qū)動，前輪通過舵機(jī)控制方向，通過在車后安裝512線mini編碼器進(jìn)行PID精確調(diào)速，通過OV7725數(shù)字二值化攝像頭讀取賽道黑線信息并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)處理，進(jìn)而控制電機(jī)與舵機(jī)的運(yùn)行。

圖1 方案一設(shè)計框圖

方案二，基于52單片機(jī)系統(tǒng)，采用普通四輪車模，配合L298N驅(qū)動芯片進(jìn)行后輪驅(qū)動，前輪安裝舵機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，使用HC-SR04超聲波模塊進(jìn)行測距以實現(xiàn)避障，通過在車前與車后安裝TCRT5000紅外傳感器讀取賽道黑線信息并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)處理，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制小車運(yùn)行速度與方向。

方案三，改變方案二的驅(qū)動模式，由后輪驅(qū)動改為四輪驅(qū)動，取消舵機(jī)。

經(jīng)測試，恩智浦智能車車模舵機(jī)轉(zhuǎn)向角度不夠，不足以通過S彎，且攝像頭作傳感器只能進(jìn)行前進(jìn)，后退時仍需要紅外循跡模塊，將花費過多不必要的時間。而方案二雖然實現(xiàn)了要求的全部功能，但是舵機(jī)在轉(zhuǎn)彎時速度較慢，與其他組相比不具有優(yōu)勢，因此選擇了速度較快的方案三。

1.2 整體系統(tǒng)方案的論證

用單片機(jī)作為循跡小車的處理器，配合使用一系列硬件部分，實現(xiàn)小車的各功能。該方案硬件可分為如下部分：

• 輸入設(shè)備（紅外循跡模塊，超聲波模塊）
• 電機(jī)及其驅(qū)動部分
  

其中，循跡模塊進(jìn)行黑線的讀取，當(dāng)反射的光照射到接收管時會在接收管上產(chǎn)生相應(yīng)的電位變化，超聲波模塊通過高低電平讀定時器的值進(jìn)行測距，以上信號被單片機(jī)識別后。配合電機(jī)驅(qū)動及直流電機(jī)，即可實現(xiàn)循跡與避障功能，。

2.1 單片機(jī)部分

STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和系統(tǒng)可編程Flash，在循跡小車的實現(xiàn)中，起到至關(guān)重要的作用。

超聲波模塊主要有TRIG控制端與ECHO接收端兩個端口，控制口發(fā)一個10us以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時器計時，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值，此時就為此次測距的時間，方可算出距離，如此不斷的測周期，就可以算出移動測量的值。

紅外發(fā)射管發(fā)射光線到路面，紅外光遇到白底則被反射，接收管接收到反射光，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出低電平；當(dāng)紅外光遇到黑線時則被吸收，接收管沒有接收到反射光，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出高電平，同時將信號輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。

圖6紅外循跡傳感器子系統(tǒng)框圖

• 測試方案
  

小車可以沿鋪設(shè)的黑線場地進(jìn)行“S”型轉(zhuǎn)彎，虛線跑道循跡行駛，并可進(jìn)行快速倒車入庫與移庫，并避開最后的障礙物。

小車在絕大多數(shù)情況下均很好的實現(xiàn)了題目的全部要求，只在極少數(shù)情況下會駛出虛線跑道，說明我們的程序在虛線的識別上仍然存在一些小問題。

這次比賽是個人努力與團(tuán)隊協(xié)作的共同產(chǎn)物，相互不能割舍。通過這次比賽，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中，我們通過這個方案包括設(shè)計了一套電路原理和Proteus仿真應(yīng)用及和芯片上的選擇。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我覺得設(shè)計同時也是對課本知識的靈活運(yùn)用，因為課本上的知識點繁雜，平時的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)并不能很好的掌握其中的理解各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限。因此在這次課程設(shè)計過程中，我們掌握了理論與實踐相互結(jié)合，印象更加深刻。在平時看課本時，有時問題老是弄不懂，理解不上去，缺乏動手能力，在做設(shè)計過程中，把握其中的關(guān)鍵知識點，充分研究，對于知識的領(lǐng)悟更加深刻。在動手處理單片機(jī)時，更急發(fā)現(xiàn)到實踐的重要性，哪怕一個小小細(xì)微的功能元件的錯誤都會失敗，細(xì)心與耐心、恒心才能做的成功，而且在布局和構(gòu)造格式中，線的布局上既要美觀、實用和簡單，其中兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則會影響整個設(shè)計的實際性的應(yīng)用。

附錄1：電路原理圖