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统，通过采集外部的环境信息，精确的描述外部环境的变化。智能小车能独立完成任务，有其自身的知识基础，多信息处理系统，在结构化和半结构化的工作环境中，根据环境变化做出决策，有一定的适应能力，自我学习能力和自我组织能力。为了让寻迹小车能独立工作，一方面应具有较高的智慧和更广泛的应用，研究各种新机传感器，另一方面，也掌握多个多类传感器信息融合的技术，这样寻迹小车可以更准确，更全面的获得所处环境的信息[8]。 1.1.2寻迹分类 （1）电磁感应式
电磁感应式引导一般在地面上，沿预定路径埋电线，当高频电流通过导线，电线周围产生电磁场流动，寻迹小车上安装两个对称的电磁感应传感器，他们收到的电磁信号差异可以反映小车偏离导线的程度[9]。
智能小车的自动化控制系统基于偏差值以控制车辆的转向，连续的动态闭环控制设置能够保证智能寻迹小车对设定路径的稳定自动跟踪[10]。在目前商业用途中，特别是大型和中型小车，绝大多数都采用电磁感应导航[11]。 （2）激光式
激光式是安装有可旋转的激光扫描器的智能寻迹小车。
激光式小车可安装在墙壁或有高反射激光定位标志的支柱上或者途径上运行，寻迹小车依靠激光扫描器发射激光束，然后接受四周定为标志反射回的激光束，车载计算机，计算出当前车辆的位置和运动方向，通过内置的数字地图和校准位置相比，以实现自动处理[12]。
目前，这种小车的应用比较广泛。基于同样的原理，如果激光扫描仪被红外线发射器或超声波发射取代，激光制导的智能寻迹小车可以转变为红外引导和超声引导[13]。 （3）视觉式
视觉引导式是发展迅速和比较成熟的一种，这种小车配有CCD摄像机，传感器和车载电脑，在车载计算机设置有它欲行驶路径周围环境图像数库。
在小车行驶过程中，相机得到的图像与图像数库进行比较，以确定当前位置和车辆周围的图像信息，并对驾驶下一步作出决定。这种小车不需要设置任何人工物理路径，所以在理论上具有灵活性，在计算机图像采集，存储和处理技术飞速发展的今天，它的实用性越来越强[14]。 1.1.3应用领域 （1）制造业
在制造业的生产中智能小车大显身手，它能快速，精确，灵活的完成材料的运送任务，是由多台智能小车组成的物流运输处理系统，与多人工搬运系统
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比较来说更灵活，运输路线可以根据生产过程及时调整，使一条生产线生产是十几个产品，大大提高了生产的灵活性，企业的竞争力。
在1974年瑞典的沃尔沃卡尔玛的汽车组装厂，提高了运输系统的灵活性，使用以智能小车为载运工具的装配线，使用后，减少了20%的装配时间、减少了29%的组装错误，减少了57%投资资金回收时间以及减少了5%的员工费用。目前，在汽车主要的生产厂家智能小车已被广泛运用。
近年来，基于计算机的现代集成制造系统的基础搬运工具，智能小车已经深入到机械加工，家电制造，微电子制造，烟草等行业，生产业和加工业已成为智能小车使用最广泛的领域[15]。 （2）仓储业
据调查美国南卡罗来纳州的公司是第一批把智能小车应用到仓库的，来实现出入库货物的自动处理。至今为止世界上已有更多的厂家把大型或是小型的智能车用在仓库中。
中国的海尔集团在2000年就把九台智能小车投产到自己的仓库区，形成一个灵活的智能自动数据库处理系统，轻松的完成了每天至少33500的储存和装卸货物的任务
[16]
。
（3）邮局、图书馆、港口码头和机场
在邮局，图书馆，码头和机场候机楼等人口密集的公共场所，存在着大量的物品的运送工作，充满不定性和动态性强的特点，搬运过程也很单一。智能车有着可并行工作、自动化、智能化和处理灵活的特点，可以很好地满足这些场合的的运输要求。83年的瑞典某邮局，88年的日本东京某邮局，90年的上海邮政相继开始使用智能搬运小车等等[17]。 （4）烟草、医药、化工、食品
对于处理一些需要在清洁、安全、无排放污染等其他特殊环境要求的产品生产，如烟草、制药、食品、化工等产品时应该考虑到智能车的应用。在全国许多的卷烟企业，如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河卷烟厂、淮阴卷烟厂，应用激光引导式智能小车完成托盘货物的搬运工作[18]。 （5）危险场所和特种行业
智能小车不仅在生活生产方面有绝对的优势，在军事方面也有以智能小车为基础的自动驾驶和检测功能的设备，可用于战场侦查和扫雷，英国军方正在开发侦察系统，它具有地雷探测、销毁和路线验证能力自动型侦察车。在钢铁厂，小车负责炉料运输，大大降低了工人们的劳动强度。在核电厂的核储存地点使用智能小车，以避免辐射的危险，并且它可在黑暗环境中，准确、可靠的运输物料[19]。
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1.2本章小结
本章主要介绍了智能寻迹竞速小车的概念，它的特点以及小车的发展历程、寻迹分类、应用领域等。
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第二章 智能寻迹竞速小车总体设计方案
2.1整体设计方案
本设计是由51单片机AT89S51接收信号，通过计算占空比产生出对应的PWM信号输出和控制信号输出两路信号，其中一路信号控制L298的使能和方向，另一路PWM波形送L298控制直流电机的速度。在直流电机中安装霍尔测速传感器，把速度信号传送到AT89S51并进行定时计数，计算出直流电机每分钟的转速，并送LED显示。 2.1.1设计方案
本设计是基于电磁传感器的寻迹智能车，我们在地面铺设通有交变电流的引导线就会在引导线周围产生交变电流的磁场，从而通过检测此磁场引导车辆行驶。
电磁场作为引导智能小车的优点主要体现在磁场信号 具 有 很 好 强 的 环 境 适 应 能 力 ，不 受 光 线 、温 度 、湿 度 等 环 境 因 素 的 影 响 。鉴 于 电 磁 场是矢量场，具有方向性。
对于不同的传感器和传感器的不同摆放方式，探测到的电磁场也是有所不同的。通过对道路传感器所采集的数据进行分析处理并以车模后轮码盘所采集的 数 据 ，来 判 断 小 车 的 方 位 、姿 态 、速 度 等 ，进 而 控 制 小 车 前 轮 舵 机 的 摆 角 和 后 轮驱动电机的速度，使小车在最短的时间内完成任务。我们使用单片机作为系统的控制核心，用它来进行信号采样、数据传输等动作，并产生 PWM 波控制舵机和电机[20]。 2.1.2系统组成 舵机模块 电源模块 数码显示模块 电机驱动模块 单片机 图2-1 智能寻迹竞速小车系统组成 探测轨迹模块 5
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2.2方案论证
2.2.1控制器选择
方案一：以ATC89S51单片机为核心的控制电路，利用模块化的设计方案，运用传感器检测电路，实现小车在行驶中自动寻迹、躲避障碍物的功能。并将寻迹过程中遇障次数等数据传至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测数据实现对电动小车的智能化控制。
方案二：智能小车的控制系统是利用各类数字电路组成的。采用数字电路对外围探测轨迹信号，避障信号进行处理。但对输入输出都是模拟量的小装置，如果采用数字化方案，则要先用A/D转换器和D/A转换器实现数字量与模拟量之间的转换。
因此，如果这样的话必然带来高成本、电路复杂等缺点。因此，本方案灵活性不高，效率低，不利于电动小车智能化的扩展。同时，对各路信号处理也比较困难。
方案三：freescale系列单片机采用哈佛结构和流 水线指令结构，在许多领域内都表现出低成本，高性能的的特点，它的体系结构为产品的开发节省了大量时间。此外freescale提供了多种集成模块和总线 接口，可以在不同的系统中更灵活的发挥作用。具有的特点如：可靠性高，抗干扰性强，低功耗，多种引脚数和封装选择等等
由于本设计是基于电磁寻迹的，所以为了能够检测到相应的电磁迹并能寻迹移动，主要通过避障传感器和舵机组合来实现，方案基本固定。需要选择的主要是如何完成小车的寻迹路线，方案及功能相对简单，综合以上三种方案选择方案一。 2.2.2驱动器选择 （1）电机选择
目前接触到的电机一种是直流电机另一种是异步电机，异步电机操作编程比较繁琐，使用环境不太符合，直流电机的控制方法比异步电机简单，只要给电机两条控制线加上适当的电压就能使电机转动，在正常工作电压范围内电压越高直流电机转速越高。
直流电机调速方法分为两种：一种是调压调速，另一种是PWM调速。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压波形为矩形波，改变矩形波的占空比就能实现电压的改变，从而实现电机转速的改变。所以选择直流电机[21]。 （2）驱动器选择
方案一：MC-2205型无刷直流电机驱动器，该驱动器适合驱动小型无刷直流电机。因为选用新式PWM调制技术，使电机运转速度高、振动小、噪声低、
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