避障循迹智能小车设计大赛方案书

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1、避障循迹智能小车方案书队名疾风PRO队长队员32目录摘要3第1章设计要求与方案论证31.1设计任务与要求31.2设计方案论证41.3设计原理5第2章系统硬件电路设计62.1系统总体设计62.2模块设计分析7第3章系统的软件设计分析123.1总程序流程图123.2程序子模块设计13第4章调试与测试134.1调试过程中遇到的问题与解决13第5章小车实物图14第6章结束语156.1小组分工156.2项目进度表156.1心得16★参考文献附录一（元件清单）附录二（程序清单）32摘要本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完

2、成的主要功能是能够避开赛道上的两块挡板，并在之后自主识别黑色引导线且根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以STC89C52单片机为系统控制处理器；采用红外传感器获取挡板和赛道上黑线的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。第1章任务及要求与方案论证1.1设计任务与要求1.1.1设计并制作一个避障循迹小车，其行驶路线示意图如下：1.1.2机器人从起点出发，在绕过两个挡板障碍物之后，自动寻找在地上的黑线，并能跟随黑线的轨迹行走顺利地到

3、达终点。321.1.3能显示机器人行驶的时间，里程，速度等其他功能。1.1.4机器人一旦启动后，不得人为干预其行驶，机器人须在8分钟内抵达终点，机器人冲进禁区，需重新从起点开始，时间累加，每支队伍有3次机会进行避障寻轨，取最短时间计入最终成绩，机器人长不小于15cm，宽不小于10cm1.2设计方案论证1.2.1单片机选择方案方案一:用可编程逻辑器件（PLD）实现。这种方案与前一种相比，可靠性增加，同时可以很好的完成避障的功能。但是循迹功能不能实现，而且这种方案只能选用数码管显示，显示的效果不够理想，无法很好的完成扩展功能的要求，系统的灵

4、活性不够。方案二:采用STC89C52单片机作为系统的控制核心。密码管理系统用I^2C总线AT24C02来实现，温度感应用DS18B20来采样温度，利用PWM控制电机转速。由于使用了单片机，整个系统可编程，系统的灵活性大大增加了。另外，本方案可以方便的实现其他功能的扩展。经过以上的比较论证，选用方案三来完成项目设计的要求。1.2.2避障的选择方案一：在避障模块中，选择超声波避障，优点是反应速度灵敏，距离远，受外界干扰小。但题目所要求的距离是20cm，如果利用超声波传感器进行避障的话，由于空间小声波在小空间不同方向里会进行多次反射，左右前

5、后的传感器之间互相干扰，使控制中心不能明确判断出那个方向遇到了障碍物，从而动作絮乱，不能实现要求。方案二：使用红外接收头和发射管（反射头能反射）配合，利用38K频率解决灵敏度问题。38K调制和发射电路。使用一个定时器的快速PWM模式产生38K调制信号，通过剩余的四个施密特触发器缓冲，推动8050三极管和红外发光管发射已经调制的红外线。期中2个N148接单片机IO脚控制左右红外发光管轮流发射。后面串接的可见光LED是为了方便用户调试而设置的，让用户知道当前是否在发射红外线。通过调节PWM的占空比，调节红外发光管的亮度，从而实现调节感知障碍

6、物距离的功能。32经过以上的比较论证，选用方案三来完成项目设计的要求。1.2.3显示模块的选择方案一：使用多个数码管显示。LED数码管是利用二极管发光显示数字和字母，具有亮度大、接口设计比较容易，价格相对较便宜等优点。但是由于它工作电流较大、不能显示汉字，显示的信息量有限，若在此题目中应用就会受到很大的限制。方案二：采用液晶显示。液晶特别是具有字母显示功能的液晶显示器，来实现显示功能，不仅可以实现基本的显示信息，而且可以显示丰富的符号指示信息以及文字指示信息，信息量丰富且直观易懂。而且液晶显示有功耗低，体积小，重量轻，寿命长，不产生电磁

7、辐射污染等优点。系统采用方案二，设计选用LCD1602液晶显示模块。1.2.4电机模块的选择方案一：采用步进电机，由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。但其输出力矩低，控制复杂，质量较重。方案二：采用直流电机，其控制比较简单，可以通过调节方波占空比来实现PWM调速，缺点需外加传感器实现路程的计算。基于以上分析，我们选用了直流电机。1.2设计原理1.3.1避障原理：避障传感器我们选择光电漫反射开关，是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当光电开关有足够的组合光返回接收器时，开

8、关状态发生变化，从而一起输出端电平的变化，继而利用电平进行障碍物判断。1.3.2循迹原理：这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，32由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来