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巡线声控小车 2014年11月26日 摘要 本设计为以STC90C516RD+为主控制器的智能小车控制系统。该系统采用模块化的设计方案，利用红外线进行检测黑线轨道，实现循迹功能。通过利用Labview软件编写的上位机，电脑通过蓝牙适配器和蓝牙模块实现对小车的运动状态的控制，从而走出盲区。该下车采用电池组供电。其中小车驱动由L298N驱动电路完成。速度由单片机输出的PWM波控制。 关键词：智能小车；STC90C51；红外线；Labview；上位机；L298N; PWM调速；蓝牙。 方案选择与论证 STC90C51 电源 无线模块 电机驱动驱动模块 上位机 循迹模块 图1.1小车系统框图 1.1小车控制模块 方案1：采用通51单片机作为主控制器，,51单片机通用灵活，价格低廉，电路设计简单，，完全可以实现本次设计所需的功能，并且我们对51单片机比较熟悉，所以最终给选择90C516RD+作为主控制器。 方案2：选用PIC、或AVR、或凌阳SPCE061A等作为控制核心；这些单片机资源丰富，可以实现复杂的逻辑功能，功能强大，完全可以实现对小车的控制。但对于本题目而言，其优势资源无法得以体现，且成本稍高。对于凌阳单片机，虽然有我们要实现的语音功能，但由于比赛要求和对该单片机不熟悉，所以最终放弃凌阳单片机。 综上所述，采用方案二 1.2小车车体选择 方案1：采用两个万向轮前后控制方向，通过差速控制来现小车的转弯与前进后退等其他功能，但需要驱动四个轮子才能实现转弯，灵敏度不高，使得设计变得复杂了。 方案2：采用采用单万向轮即三轮小车控制小车的转弯与前进后退等功能，操作简单且以实现控制，价格低廉等功能，使这一种方案得到应用。平面较容易达到，方便控制，容易实现，并且流畅，完全达到设计要求。 综上所述，采用方案2 1.3循迹探测模块 方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白纸上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在木板轨迹上方和黑色轨迹上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。单片机据此来判断小车是否偏离轨道或是否到达转弯标志，并根据反馈来不同的电平信号，发出相应的控制操作命令来控制小车。但是这种方案的缺点是受环境中光线的影响很大，且由于电压变化不是很大，不能够稳定的工作。 方案二：采用光电传感器，即利用红外线遇到障碍物会反射回来红外接收管可以接受到，在小车行驶过程中红外发射管不断发出红外线，当发出的红外线射入黑线时，没有反射，红外输出高电平，若红外接收管没有在黑线上方则可以接收到经轨道地板反射回的光线则输出低电平。此光电传感器调理电路简单，工作性能稳定。是在黑暗或者是强光照射下，小车系统均可以很稳定的工作，对环境的适应能力较强。 综上所述，采用方案二。 1.4驱动模块 方案一：采用分立元件制作而成的H桥驱动电路作为电机的驱动电路。由 分立元件制作的H桥驱动电路虽然可以驱动电机，成本也低廉，但是由于各个 元件的参数不一样，稳定性难以保证，因此本设计放弃了这一方案。 ?方案二：采用专门的电机驱动芯片L298N驱动电机，性能稳定，经过不断试验，L298N能够很稳定地驱动电机的转动，也易于控制，所以，本设计采用了这一方案 1.5电机 方案一：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，小车电机内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作， 方案二：采用步进电机作为该系统的驱动电机，由于其转动的角度可以精确定位，可以实现小车前进距离和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，但步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高的转速时会急剧下降，其转速较低时不适于小车等对速度有一定要求的系统。经综合比较分析我们决定放弃此方案。 综上所述，选择方案一。 1.6无线模块 方案1:红外传输，红外线通讯距离短，通讯过程不能移动，遇障碍物通讯中断；? 红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能 单一，扩展性差。 方案2：蓝牙通信，蓝牙技术是爱立信，IBM等五家公司推出的一种短距无线网络技术。它将各种通信，计算机及终端设备，各种数据系统，甚至家用电器采用无线方式联接起来。蓝牙采用无线技术，传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散。 最终选择方案2 1．7上位机 方案1: 采用labviewb和MATLAB实现上位机，LABVIEW是一种图形化的编程语言，最大的优点是快速开发。虚拟器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面