主要电路模块的实现方案比较和选择
方案二 方案三
图3.2 循迹模块比较
3.1.4寻迹模块最终选定方案
通过比较，对于方案一与方案三来说，容易导致小车的不稳定，容易偏离跑道，而方案二可以通过红外光电对管采集回来的信号通过单片机可以实现小车自我调整，到达一定稳定性，故选取方案二来实现循迹。
3.2 主控系统
3.2.1采用CPLD
选用一片CPLD（可编程逻辑器件如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。 3.2.2采用单片机
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，
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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，这种方案是一种较为理想的方案。 3.2.3主控系统最终选定方案
通过上述的对比选定了STC89C52单片机作为本设计的主控装置，因为此单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于此设计也绰绰有余，更可贵的是此单片机价格非常低廉，同时自己手上刚好有这片芯片，节省资源，同时综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用STC89C52单片机作为主控电路。
3.3电机驱动模块
3.3.1采用继电器
采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此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。
3.3.2采用电阻网络或数字电位器
采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速，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，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。
3.3.3采用功率三极管
采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路(如图4.4)。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，方便购买。
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系统电路图
3.3.4电机驱动模块最终选定方案
图3.4 L298N
通过上述的对比，选用了L298N(如图3.4)，因为这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。
3.4 电机模块
3.4.1采用直流减速电机
采用直流减速电机，配合L298N驱动芯片组合。由于其内部由高速电动机提供原始动力,带动变速(减速)齿轮组,可以产生较大扭力，外加额定直流电压时，转速几乎相等。 3.4.2采用步进电机
采用步进电机，配合L298N驱动芯片组合。其转过的角度可以精确的定位,可以实现小车前进路程和位置的精确定位。
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3.4.3电机模块最终选定方案
综上所述，我们采取了方案一，因为优点在于硬件电路的设计简单，转速几乎相等，并且能够较好的满足系统要求，而方案二优点较多,但步进电机的输出力矩较低,随转速的升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,其转速较低,不能够较好的满足系统的要求，故我们选择方案一。
3.5电源模块
3.5.1采用4支AAA电池供电
采用4支AAA电池单电源供电，但由于4支串联后的电压太小不能同时给单片机和电机供电。 3.5.2采用6支AA电池供电
采用6支AA电池供电，通过6支AA电池串接成7.2V电源后分别对单片机和直流电机进行供电。 3.5.3电源模块最终选定方案
综上所述，方案一的方式可见是有比较不好的缺点，但采用方案二可以解决方案一的问题，让小车更好的完成其功能。故选择了方案二来实现供电。
第4章 系统电路图
4.1 循迹模块
小车循迹原理是小车在贴有黑线的白纸 “跑道”上行驶，由于黑线和白纸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”。在该模块中利用了简单而又普遍的检测方法——红外探测法。
此电路由5对红外光电对管组成如图4.1（注：原10对红外对管是由两块5对红外对管电路板构成的）， LED发光二极管用于指示是否检测到“黑道”，与它们相连接的电阻为限流电阻。其中两个集成芯片为LM324，共有8路比较器。
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系统电路图
在比较器的正向端设置一个参考电压，反向端与光电接收管连接。当光电接收管没有接收到红外光信号时，同向端电压大于反向端电压，使得比较器输出高电平，指示灯熄灭。当光电接收管有接收到红外光信号时，反向端电压大于同向端电压，使得比较器输出低电平，指示灯发亮。由此高低电平作为单片机的输入信号（注：低电平为有效信号），使得单片机能够对信号进行采集与处理。
图4.1 光电管电路图
4.2复位电路
按键按下系统复位时，电容处于放电状态，此时MCU的9脚为高电平。本复位电路参数采用1k的电阻，22uf的电容（只要参数选取应保证复位高电平持续时间大于两个机器周期以上的时间即可）。计算时间可以用t=R×C来粗略计算，（t的单位是秒，R的单位是欧姆，C的单位是法拉。）复位电路如图4.2所示。
图4.2 复位电路
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