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竞赛题目:基于光电导航的智能移动测量小车

学生姓名：

指导教师：

决赛编号：

引言

全国大学生光电设计竞赛由中国光学学会主办，目前已成功举办三届。竞赛意旨促进

光电知识的普及，加强大学生实践、创新能力和团队精神的锻炼与培养，促进高等教育改

革。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能

源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。

光电导航的智能移动测量小车系统，由微控制器、电源管理单元、路径识别电路、舵机控

制单元、小树计数电路、隧道长度测量单元和直流驱动电机控制单元组成。本系统以

STC12C5A16S2单片机为控制核心，并采用KeiluVision4软件编程。运用红外发射接收对

管对道路信息进行采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速，并且能够同时实

现隧道长度测量值和小树数目检测值的显示功能。各个部分经过MCU的协调处理，能够以

较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑转弯

的效果。

在前几个月的努力中，我们自主设计机械结构和控制电路，构思独特算法，并一次次

地对单片机具体参数进行调试。可以说，这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智

慧。

在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实

践动手能力的培养有极大的推动作用。

1.智能移动测量小车系统总体设计

1.1、路径识别传感器的选定

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路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终

性能的优劣，因此，选定白线识别传感器模块是总体方案确立的首要步骤。我们使用光电

发射接收管来检测白线：

光电发射管发射出光，经过赛道的反射回来，由于白色平面和深绿色平面反射光强度

不同，不同位置上的光电接收管接收到强弱不同的光，因此可以判断出白线相对小车的位

置。这种检测的方法明显的优点是检测速度快，检测的方法简单，成本相对低廉。

1.2、系统总体设计及框图

光电导航的智能移动测量小车系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元用于

智能车系统的控制。由电源模块、传感器模块、直流电机驱动模块、转向电机控制模块、

单片机模块等组成，如图1.2所示。智能车系统工作电压为+5V，电源电压直接供给电机

驱动模块控制电机，经过电源转换模块后获得的5V直流电压给转向舵机、MCU以及光电传

感器供电。在选定系统采用光电传感器后，由安装在车前部的光电传感器负责采集信号，

并将采集到的信号传入核心控制单元，核心控制单元对信号进行判别处理后，产生SPWM

波，分别对转向舵机、直流电机进行控制，完成智能车的转向、前进和制动。

电源

路径识别传感器

直流电机驱动

MCU