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智能循迹小车

队长：黎建峰队员：江福家章春金

赛前辅导老师：吴桔生张荣刚林章

文稿整理辅导老师：吴桔生

摘要

设计分为五个模块：单片机最小系统、电机驱动电源、电机驱动电路、红

外循迹模块、显示模块。电机驱动电路用于转向控制；红外循迹模块利用四个光

电管，对黑色轨道进行循迹；电机驱动电源利用两个7805提供三路5v电压，一

路供给最小系统，一路供给电机驱动电路，一路供给循迹模块。本设计中为了简

化电路，减少小车的负载，利用软件编程的方法控制电机的转速从而控制小车的

行驶速度，这是本设计的一大特色。

一、方案论证与比较

1、轨迹探测模块设计与比较

方案一、使用简易光电传感器结合外围电路进行检测

由于光电传感器对行驶过程中的稳定性要求非常高，而且容易受到光线

环境和路面介质的影响，误测的几率非常大。在使用中极易出现问题，给检

测和调试造成很大的困难，容易因为检测的失误导致整个系统的不正常工作，

所以最终并未采用此方案。

方案二、使用两只stl198光电管

把两只光电管分别排列在黑色轨迹的两侧，根据其接收反射光的多少输

出高低电平来控制小车的转向，以达到循迹的目的。但是调试表明，如果两

只开关的距离很小，则以约束了小车的速度来达到检测轨迹的目的，如果两

只开关的距离太大，则同时传来同一电平信号的几率很大，容易使小车的行

驶路线偏离轨道，达不到循迹的目的。

方案三、使用四只stl198光电管

分左右两边各两只光电管一排排列，里面的两个距离靠的较远，外面的

两个靠的比较近。当小车脱离轨道时即里面的两个光电管中有一个或者两个

都偏离了轨道，等待外面的那两个光电管的任何一个检测到黑线时，做出相

应的转向调整。直到中间的两个开关管的任何一个检测到黑线为止（即回到

轨道上）再恢复正向行驶。现场调试表明，小车在行驶中虽然出现摇摆（各

个光电管间的距离达到1厘米），但是基本上能准确地达到循迹目的。

综合考虑实际中光电管的安装，考虑小车的行驶速度和循迹准确性，我

们最终选择了方案三。

2、单片机最小系统控制模块设计与比较

方案一：采用MSP430系列的16位单片机，它是16位控制器，具有体

积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速

度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用

起来并不是很方便。因此我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。

方案二：采用AT89S52单片机控制。AT89S52是一种低功耗、高性能

CMOS8位微控制器，具有8KB的系统可编程Flash存储器。AT89S52具有

以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定

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时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，

全双工串行口，片内晶振及时钟电路，能够满足题目设计的所有要求，而且

我们对AT89S52也比较熟悉，因此我们选择方案二。

3、电机驱动模块设计与比较

方案一：常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2

个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准的TTL逻辑电平信号，可

驱动36V，2A以下的电机。2，7，10，15接输入控制电平；3，6和11，14

脚分别接两只电机，1，9脚接控制使能端，控制电机停转，单片机输出两组

PWM信号，每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。即可以对电机进行

正转、反转和停止操作，亦能满足直流减速电机的要求，用该芯片作为电机

驱动具有操作方便、稳定性好等优点。

方案二：采用电机驱动芯片L298N控制，与L293D