智能小车设计报告

方案一：基于ATmega16单片机，配以其他常用模块电路完成只能小车设计。此方案主要包括以下几个模块：避障模块、黑线检测模块、测速模块、无线传输模块及显示模块。方案总体框图，如图1所示。此方案，使用常用单片机ATmega16作为主控芯片，ATmega16是8位高性能、低功耗AVR微处理器，内部16K可编程Flash及512字节E2PROM，32个可编程IO等硬件资源。

无线传输模块壁障模块Atmega16控制模块黑线检测模块测速模块

总体框图

显示模块电机驱动模块方案二:以MSP430F2618单片机作为控制核心，构建整个智能小车系统。整个系统主要由避障模块、黑线检测模块、测速模块、msp430控制模块、无线传输模块及显示模块组成。此方案如图2所示。本方案，使用TI公司高性能，低功耗16位单片机MSP430F2618，此款单片机是MSPF16X单片机的增强型，内部116KB可编程Flash及8KB RAM,两个16bit定时器等硬件资源。

无线传输模块避障模块msp430控制模块黑线检测模块测速模块电机驱动模块显示模块

图2 方案二框图

一、 单元模块方案论证

1．采用红外避障。利用一对反射式红外发射接收管，运用障碍物反射光线原理，检测是否有障碍物

2、黑线检测模块

黑线检测模块主要功能为检测路面黑线，并给出路面反馈信息，使小车沿着黑线行驶。

地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被安装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不倒红外光。单片机就是否反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测的距离有限，一般最大不应超过15cm。

这里用反射式红外传感器ST188。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，输出端将输出低电平；当小车行驶到黑线时，红外线信号被黑色吸收后，将输出高电平，从而实现了通过红线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机的I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑线吸收了，表明小车处在黑色的引线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。

传感器采取脉冲扫描式读。例如某时刻P_SEN1高电平，其余P_SEN2至5低，这样1、4号传感器的红外发射管亮，其余传感器不发射红外线。等待数据稳定后，读取1、4号传感器的数据。然后关闭1、4号传感器，打开2、5号传感器电源，依次类推，读取5个传感器的数据。这样可以保证任何时刻都不会有临近的传感器同时工作。从而保证了相邻传感器之间不会互相干扰。同时，红外发射管是除了电机之外耗电最大的器件，脉冲工作方式可以大大减少耗电量。

使用红外对管完成黑线检测

3、电机驱动模块

采用集成电机驱动芯片L298。

4、测速模块

测速模块的功能是完成当前小车速度信息采集，并输出标准脉冲信号，供单片机处理，运算出小车实时速度。

使用自制光电编码盘，即在小车的轮子上贴上一层黑白相间的圆盘，再用黑线检测的原理，完成速度检测。

二、 硬件电路设计实现

1、避障模块电路设计

避障模块采用常用的红外发射头，即接收头作为主要器件，并利用比较器LM339处理接收回来的信号，将红外管的输出信号转成标准的电平信号以便单片机能够正确识别当前路况信息。具体电路图如如3所示。

图3 避障模块硬件电路图

如上图3所示，调节R2可以调整红外发射管的功率，使接收管工作在最佳

状态。假设小车没有遇到障碍物时流过R3的电流碍物时i

ii1，再假设小车遇到障

i2且i1i2；因此我们可以得到以下公式：

Vi1nVi2nR3R31 i （1）

2 i （2）

Vin1Vin2 （3）

从以上公式可以看出，当检测到障碍物时，Vin必然发生变化，因此只要调

节电位器R1可以得到合适的Vref，检测到障碍物前后OUT为不同的电平。从而到达障碍物检测的目的。

2、黑线检测模块电路设计

由于此模块电路与避障模块电路类似，只是此模块使用集红外发射接收一体的ST188作为红外发射和接收装置，电路所用其他器件参数基本一只，因此在此不做详细分析。实际电路如图4所示：

图4 黑线检测模块硬件电路图

3、电机驱动模块硬件电路实现

由L298构成的电机驱动电路如下图5所示：

三、 软件模块设计

4、测速模块硬件电路实现

图5 电机驱动电路

该芯片的12个H桥下侧桥晶体管的发射极连在一起，其输出1脚和15脚接电路检测电阻5、7、10、12为标准的TTL电平输入，用来控制H桥的开与关，6经常11脚为使能端，使能端ENA使能之后通过控制IN1、IN2，当IN1为PWM信号，IN2为低时电机正转，反之电机反转，通过改变PWM占空比改变转速。

图6 测速模块硬件电路图

开始LCD显示欢迎信息延时5秒蔽障否是否检测到黑线是壁障完毕停5s巡线否是否巡线完毕是

停车，显示总时间图7、总体软件流程图

（1）：蔽障模块

我们的作品用六个传感器实现蔽障，前面两个用来判断前方是否有障碍物。左右靠前的位置有两个传感器，探测距离比较近，防止左右碰壁。左边车身中间位置有一个传感器，此传感器探测距离比较远，用来判断左边是否是出口。

软件设计时当前面传感器检测到障碍物，左边车身中间的传感器也检测到障碍物时则向左转，否则向右转，当完成了4次转弯，即进入第三条直到，只需检测左边这个传感器，当无障碍物时，向右转，然后直走，直到前面两个传感器检测到障碍物时，

向右转，然后进入正常检测，最终完成蔽障。

开始否前方是否有障碍物是左边有障碍物右转图8、蔽障模块程序流程图

右边有障碍物左转