如何设计简易自动控制智能小车的详细资料概述

　　本系统设计如何使小车稳定地跟踪黑线，并行驶至预先设置的里程值，。该系统以AT89C51为主控核心，依照赛题要求，充分利用小车的机械结构，巧妙构思改造，使小车的整体架构达到最佳性能。采用LED显示和语音播报相关数据，系统测试性能优异、稳定。

　　根据赛题要求的功能及指标，我们将整个系统划分为七个基本模块，如图1-1所示。为了使各个模块具有较好的性能，分别提出以下不同设计方案：

　　1、驱动模块

　　方案一：如图1-2所示，本设计方案较为简单，即通过大功率电阻消耗功率来实现，通过对R1、R2的选择能提供八种速度，可根据路面摩擦力大小来调节R1、R2的大小，使小车处于最佳行驶状态。

　　方案二：采用数控电位器X9313集合NE555多谐振荡器输出PWM信号。通过单片机控制数控电位器来调整NE555多谐振荡器的输出方波的占空比，达到对电机速度的控制。这个方案的优点是控制比较方便、软件资源消耗少。

　　方案三：可采用具有防止单边短路保护设计。并由单片机直接产生PWM信号，控制H型桥式PWM电机驱动电路。通过单片机可精确调整电动机的转速。由于此电路中管子工作在饱和截止的状态下，所以效率非常高，电子开关的响应时间很短，稳定性极，驱动能力强。

　　方案一中采用电阻降压来控制电机的速度，虽然电路简单，但R1、R2的参数难以确定，速度无法细微调整，不能达到赛题要求的精度。方案二与方案三比较，软件控制量相当，但方案二的硬件电路较为复杂，驱动能力不如方案三。综合考虑三种方案的优缺点，我们选择方案三来实现本系统。

　　2、黑线检测模块

　　方案一：使用发光二极管和光敏二极管。此方案缺点在于环境的其他光源对光敏二极管的工作产生很大的干扰，一旦外界光强改变，很可能造成误判和漏判，即使采用超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又增加额外的功耗。

　　方案二：采用红外一体化传感器。此方案可以降低可见光的干扰，灵敏度高，同时其尺寸小、质量轻、价格也低廉。外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高，用它作为近距离传感器是最理想的。

　　方案三：利用激光。此方案虽然抗干扰性强、可靠性高，但其缺点在于体积大、功耗大、价格高。一般用在要求场合非常高的场合，本系统采用方案二已经能够胜任，无须采用此方案。

　　3、测速测距模块

　　方案一：采用断续式光电开关。由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在电机轴上安装圆片，均匀地固定多个遮光片，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。通过脉冲的计数实现对速度的检测。

　　方案二：采用霍尔器件。该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁钢正对金属片时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可在电机轴上安装固定有磁片的圆片，而将霍尔器件固定在距圆片上方1cm3的范围，通过对脉冲的记数实现对速度的检测。

　　两种方案都是可行的转速检测方案。考虑到光电开关有可能受外界光线影响且硬件结构较复杂，而霍尔器件使用方便、脉冲准确。故拟采用方案二。

　　4、其他部分

　　电源采用7.2V和9.6V两组共地的电源分别通过5V和8V的三端稳压器给系统和电机驱动电路供电，这种方法可以有效的隔离电机开关时对系统所产生的冲击干扰，并且稳定的电压提高了系统的稳定性。

　　LED显示模块采用8位静态串行显示和8位动态显示均可，但根据赛题的要求，为防止因程序冲突导致显示不正常，故采用8位静态串行显示。并且我们降低了显示模块的电压，既使数码管的亮度没有明显的变化又有效地解决了静态显示耗电量大的问题。

　　采用11个发光二级管分别用来做红外指示、开机起步指示和能源指示。

　　采用语音芯片1420P做语音播报模块，用来做起步提示和里程及速度播报。