全国电子设计大赛智能小车

全国电子设计大赛智能小车HessenwasrevisedinJanuary2021全国电子设计大赛智能小车（C）设计报告中文摘要：采用C8051F020单片机为控制芯片控制小车的速度及转向。其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制以实现小车在超速区的超速行驶，利用红外对管检测黑线和障碍物以实现小车的正常行驶和转弯，避免在行驶过程中越界和碰撞。关键词：智能小车；STC89C52单片机；L298N；红外对管目录第一章方案设计与论证 3主控系统… 3电机驱动模块… 3

………………………3………………………4电源模块 4第二章硬件设计 4总体设计 4车体设计 5驱动电路 5信号检测与控制… 7两车通信模块… 7第三章软件设计 8主程序模块… 8信号检测模块… 9超车区域 10第四章测试与结果分析 10结束语… 11参考文献… 11一、方案设计与论证、主控系统根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：方案一：CPLD（EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLDVHDLCPLDCPLD不采用该种方案，进而提出了第二种设想。方案二：采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，我们选用了C8051F020单片机。、电机驱动模块设计方案一：方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案二：只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效率，而且实现很困难。方案三：L298N的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此我们选用了方案二。、信号检测模块方案一：2cm1cm方案二：增加外围红外对管的密度，能更准确地检测到边缘黑线的位置，可靠性更强，避免脱离轨道。通过比较，我们选用方案二。、两车通信模块方案一：采用三只红外对管置于小车前端，一只在前，另外两只分与两侧，以便在超车区域两车互相检测，避免碰撞。方案二：采用集收发一体的nRF24011Mbps,USB500Kbps。可实现无线数字通信功能。通过比较方案二通信效果更好。、电源模块方案一：5V源过大。方案二：46V6车完成其功能，而且节能减耗，可重复利用。所以，我选择了方案三来实现供电。第二章 硬件设计总体设计NRF2401无线通信模块C8051020单片机PWM动NRF2401无线通信模块C8051020单片机PWM动红外对管检测信息图主板设计框图元件清单表元件清单元件数量元件数量元件数量直流电机2只电阻若干集成电路芯片若干单片机1块二极管若干电容若干红外对管9只锂电池6节电位器若干NRF2401无线通信模块1只漆包线若干小车1个开关一个车体设计智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万象轮，起支撑的作用。车体材质轻，减少对路面的损耗。驱动电路HL298NHL298NL298NPWM实物图如，驱动原理图如图。图L298N图电机驱动电路信号检测与控制小车信号检测原理是小车在边缘有黑线的“路面”上行驶，由于黑线和路面对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”边界—黑线。我们在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。LM324离预定轨道。检测电路如图。图信号检测模块C8051F020L298N64IOIOIO8051CIP-51，64FLASH，4352RAM，5，5|比较模块的可编程定时器|计数器阵列，片内看门狗定时器，VDD车进行控制。两车通信模块小车是由nRF2401来实现两车通信的nRF24011Mbps,USB500Kbps；外围元件极少，只需一个晶振和一个电阻即可设计射频电路；发射功率和工作频率等所有工作参数可全部通过软件设置；电源电压范围为１.９～３.６Ｖ，功耗很低；芯片内部设置有专门的稳压电路，因此，使用任何电源（包括ＤＣ／ＤＣ开关电源）均有很好的通信效果。（如图）图 nrf2401无线收发模块主程序框图：

第三章软件设计启动启动转弯超前进转弯超前进NN两车通信Y是否检测到黑线Y偏移或转图系统总体框图偏移或转右转左转信息检测模块右转左转开始前进是否检测到黑线NY左边开始前进是否检测到黑线NY左边右边转弯图 信息检测模块框图前进N开始是否检测到超车标志线超车区域前进N开始是否检测到超车标志线Y转弯，与乙车通信甲车左转，乙车继续前行甲车加速前进甲车右转N前进是否检测到黑Y循迹Y转弯，与乙车通信甲车左转，乙车继续前行甲车加速前进甲车右转N前进是否检测到黑Y循迹图 超车模块框图第四章测试与结果分析合控制、智能控制等性能要求，所以测试时将整个系统分为传感器测试模块，电机测试模块，程序测试，总体测试。传感器测试：作品采用了九对红外对管用于信息检测，六只用于检测黑线，三只用于器来调整需要的测试范围。电机模块测试：我们通过程序，给电机下载不同的指令，观察电机是否按照设定的方试转动。程序测试：通过与传感器模块，电机模块一起协同测试。整体测试：当所有的模块测试没有问题后，我们协力按照大赛要求制作了跑道，通过跑道进一步进行精确测试，认真编写程序，通过分析、修改数据参数，以使实现小车能在行驶的时候遇到边缘黑线躲避偏移，遇到转弯标志线正常转弯，在超车区域实现超车的功能。结束语进过四天三夜的奋战，智能小车终于能按照大赛需求在预定轨道实现两车交替领跑功能。在整个过程中，我们不仅在通力合作中体会到了团结的重要性。还将理论与实践结合