全國電子設(shè)計(jì)大賽智能小車HessenwasrevisedinJanuary2021全國電子設(shè)計(jì)大賽智能小車（C）設(shè)計(jì)報(bào)告中文摘要：采用C8051F020單片機(jī)為控制芯片控制小車的速度及轉(zhuǎn)向。其中小車驅(qū)動(dòng)由L298N驅(qū)動(dòng)電路完成，速度由單片機(jī)輸出的PWM波控制以實(shí)現(xiàn)小車在超速區(qū)的超速行駛，利用紅外對管檢測黑線和障礙物以實(shí)現(xiàn)小車的正常行駛和轉(zhuǎn)彎，避免在行駛過程中越界和碰撞。關(guān)鍵詞：智能小車；STC89C52單片機(jī)；L298N；紅外對管目錄第一章方案設(shè)計(jì)與論證 3主控系統(tǒng)… 3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊… 3

………………………3………………………4電源模塊 4第二章硬件設(shè)計(jì) 4總體設(shè)計(jì) 4車體設(shè)計(jì) 5驅(qū)動(dòng)電路 5信號檢測與控制… 7兩車通信模塊… 7第三章軟件設(shè)計(jì) 8主程序模塊… 8信號檢測模塊… 9超車區(qū)域 10第四章測試與結(jié)果分析 10結(jié)束語… 11參考文獻(xiàn)… 11一、方案設(shè)計(jì)與論證、主控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我認(rèn)為此設(shè)計(jì)屬于多輸入量的復(fù)雜程序控制問題。據(jù)此，擬定了以下兩種方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，具體如下：方案一：CPLD（EPM7128LC84-15）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLDVHDLCPLDCPLD不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案二：采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，我們選用了C8051F020單片機(jī)。、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)方案一：方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡單,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。方案二：只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問題在于一般的電動(dòng)機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方案三：L298N的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此我們選用了方案二。、信號檢測模塊方案一：2cm1cm方案二：增加外圍紅外對管的密度，能更準(zhǔn)確地檢測到邊緣黑線的位置，可靠性更強(qiáng)，避免脫離軌道。通過比較，我們選用方案二。、兩車通信模塊方案一：采用三只紅外對管置于小車前端，一只在前，另外兩只分與兩側(cè)，以便在超車區(qū)域兩車互相檢測，避免碰撞。方案二：采用集收發(fā)一體的nRF24011Mbps,USB500Kbps?？蓪?shí)現(xiàn)無線數(shù)字通信功能。通過比較方案二通信效果更好。、電源模塊方案一：5V源過大。方案二：46V6車完成其功能，而且節(jié)能減耗，可重復(fù)利用。所以，我選擇了方案三來實(shí)現(xiàn)供電。第二章 硬件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)NRF2401無線通信模塊C8051020單片機(jī)PWM動(dòng)NRF2401無線通信模塊C8051020單片機(jī)PWM動(dòng)紅外對管檢測信息圖主板設(shè)計(jì)框圖元件清單表元件清單元件數(shù)量元件數(shù)量元件數(shù)量直流電機(jī)2只電阻若干集成電路芯片若干單片機(jī)1塊二極管若干電容若干紅外對管9只鋰電池6節(jié)電位器若干NRF2401無線通信模塊1只漆包線若干小車1個(gè)開關(guān)一個(gè)車體設(shè)計(jì)智能小車采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。車體材質(zhì)輕，減少對路面的損耗。驅(qū)動(dòng)電路HL298NHL298NL298NPWM實(shí)物圖如，驅(qū)動(dòng)原理圖如圖。圖L298N圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路信號檢測與控制小車信號檢測原理是小車在邊緣有黑線的“路面”上行駛，由于黑線和路面對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”邊界—黑線。我們在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。LM324離預(yù)定軌道。檢測電路如圖。圖信號檢測模塊C8051F020L298N64IOIOIO8051CIP-51，64FLASH，4352RAM，5，5|比較模塊的可編程定時(shí)器|計(jì)數(shù)器陣列，片內(nèi)看門狗定時(shí)器，VDD車進(jìn)行控制。兩車通信模塊小車是由nRF2401來實(shí)現(xiàn)兩車通信的nRF24011Mbps,USB500Kbps；外圍元件極少，只需一個(gè)晶振和一個(gè)電阻即可設(shè)計(jì)射頻電路；發(fā)射功率和工作頻率等所有工作參數(shù)可全部通過軟件設(shè)置；電源電壓范圍為１.９～３.６Ｖ，功耗很低；芯片內(nèi)部設(shè)置有專門的穩(wěn)壓電路，因此，使用任何電源（包括ＤＣ／ＤＣ開關(guān)電源）均有很好的通信效果。（如圖）圖 nrf2401無線收發(fā)模塊主程序框圖：

第三章軟件設(shè)計(jì)啟動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)彎超前進(jìn)轉(zhuǎn)彎超前進(jìn)NN兩車通信Y是否檢測到黑線Y偏移或轉(zhuǎn)圖系統(tǒng)總體框圖偏移或轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)信息檢測模塊右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)開始前進(jìn)是否檢測到黑線NY左邊開始前進(jìn)是否檢測到黑線NY左邊右邊轉(zhuǎn)彎圖 信息檢測模塊框圖前進(jìn)N開始是否檢測到超車標(biāo)志線超車區(qū)域前進(jìn)N開始是否檢測到超車標(biāo)志線Y轉(zhuǎn)彎，與乙車通信甲車左轉(zhuǎn)，乙車?yán)^續(xù)前行甲車加速前進(jìn)甲車右轉(zhuǎn)N前進(jìn)是否檢測到黑Y循跡Y轉(zhuǎn)彎，與乙車通信甲車左轉(zhuǎn)，乙車?yán)^續(xù)前行甲車加速前進(jìn)甲車右轉(zhuǎn)N前進(jìn)是否檢測到黑Y循跡圖 超車模塊框圖第四章測試與結(jié)果分析合控制、智能控制等性能要求，所以測試時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)分為傳感器測試模塊，電機(jī)測試模塊，程序測試，總體測試。傳感器測試：作品采用了九對紅外對管用于信息檢測，六只用于檢測黑線，三只用于器來調(diào)整需要的測試范圍。電機(jī)模塊測試：我們通過程序，給電機(jī)下載不同的指令，觀察電機(jī)是否按照設(shè)定的方試轉(zhuǎn)動(dòng)。程序測試：通過與傳感器模塊，電機(jī)模塊一起協(xié)同測試。整體測試：當(dāng)所有的模塊測試沒有問題后，我們協(xié)力按照大賽要求制作了跑道，通過跑道進(jìn)一步進(jìn)行精確測試，認(rèn)真編寫程序，通過分析、修改數(shù)據(jù)參數(shù)，以使實(shí)現(xiàn)小車能在行駛的時(shí)候遇到邊緣黑線躲避偏移，遇到轉(zhuǎn)彎標(biāo)志線正常轉(zhuǎn)彎，在超車區(qū)域?qū)崿F(xiàn)超車的功能。結(jié)束語進(jìn)過四天三夜的奮戰(zhàn)，智能小車終于能按照大賽需求在預(yù)定軌道實(shí)現(xiàn)兩車交替領(lǐng)跑功能。在整個(gè)過程中，我們不僅在通力合作中體會(huì)到了團(tuán)結(jié)的重要性。還將理論與實(shí)踐結(jié)合