作品名称
智能小车
院系：信息工程学院 设计人：周永喜、刘林兴 日期：6月12日
目 录
作品名称........................................................................................................................................... 1 目 录 .............................................................................................................................................. 2 功能介绍........................................................................................................................................... 3 一、系统组成图 .............................................................................................................................. 3
（1）自动循迹：..................................................................................................................... 3 （2）自动避障： ..................................................................................................................... 4 （3）遥控控制： ..................................................................................................................... 5 （4）电机驱动及电源部分： ................................................................................................. 5 二、各主要元器件简单介绍........................................................................................................... 7
（1）STC89C52单片机： ..................................................................................................... 7 （2）直流电机： ..................................................................................................................... 7 （3）三极管，电阻，ＬＥＤ灯若干。 ................................................................................. 7 三、各模块的简单介绍................................................................................................................... 8
（1）4路红外线探测模块： .................................................................................................. 8 （2）US-100超声波测距模块： ........................................................................................... 8 （3）ZK-07 嵌入式无线蓝牙数传模块：............................................................................ 8 （4）L298N 驱动模块： ....................................................................................................... 9 四、系统软件的设计 .................................................................................................................... 10 五、总结分析与结论 .................................................................................................................... 12 六、作品程序 ................................................................................................................................ 12
功能介绍
智能小车，该车是一款以51系列单片机为控制中心，具有自动行驶和遥控操控两种模式，能智能判断路况并能做出正确反映的小车。小车具有以下几个功能：①循迹功能，能寻找到黑色轨迹并按照黑色轨迹行驶；②自动避障功能，小车在行驶过程能识别前方是否有障碍物，并能准确无误地避开障碍物；③无线遥控功能，遥控器通过蓝牙连接，可在10米范围内遥控小车控制小车前后左右行驶，并可以在遥控器上切换小车为自动行驶状态或者遥控状态。
内容
一、系统组成图
图1：系统结构
（１）自动循迹：主要使用4路红外线探测系统，使用红外线发射和接收管等分
立元器件组成探头，并使用 LM339电压比较器（加入迟滞电路），防止临界输出抖动做为核心器件构成中控电路。并把探测到光信号转为电压信号传给单片机处理。
图2：发射部分 图3：接收部分 探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。
四个红外传感器排成一排安装在小车底部，当光线照射到路面并反射，由于黑线和光亮地面的反射系数不同，根据接收到的反射光强度判断是否眼黑线前进。在一般情况下，当黑线位于中间的两个红外传感器之间，不管小车偏向哪一边，都能检测出小车的偏移方向。或者当小车偏向左边时，右边的传感器检测到黑线输出高电平给单片机，否则，输出高电平。这样小车就可以准确地循着黑线行驶。
（２）自动避障：小车避障模块由超声波US-100超声波测距模块和舵机两部分组
成，超声波测量距离障碍物的距离，舵机来控制超声波探头的360°旋转，并通过和单片机通信控制，从而达到全方位的避障控制。
超声波US-100超声波测距有两种触发测距模式，电平触发测距，和串口触发测距。我们采用的是电平触发测距模式。
电平触发测距工作原理：在US-100超声波测距模块上电前，首先去掉模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于电平触发模式。
电平触发测距的时序如图5.1 所示：
图4：US-100 测距时序图
图4表明：只需要在Trig/TX 管脚输入一个10US 以上的高电平，系统便可发出8 个40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还要进行温度值的测量，然后根据当前温度对测距结果进行校正，将校正后的结果通过Echo/RX 管脚输出。在此模式下，模块将距离值转化为340m/s 时的时间值的2倍，通过Echo 端输出一高电平，可根据此高电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。
注：因为距离值已经经过温度校正，此时无需再根据环境温度对超声波声速进行校正，即不管温度多少，声速选择340m/s 即可。
（３）遥控控制：主要采用ZK-07 嵌入式无线蓝牙数传模块，ZK-07是新一代无线蓝牙数传模块，能够透明传输任何大小的数据，而用户无须编写复杂的设置与传输程序。同时具小体积， 宽电压。模块外部接口采用透明数据传输传输方式，能适应标准或非标准的用户协议，所收的数据就是所发的数据。在单片机和无线蓝牙的匹配波特率为9600bps，进行通信，传送直走后退左转右转和切换自动行驶模式或遥控模式指令。
图5：无线蓝牙原理图
图6：模块与终端设备的连接(UART/TTL电平)接线图
（４）电机驱动及电源部分：主要采用L298N 驱动模块，采用SMT 工艺稳定性高，采用高质量铝电解电容，使电路稳定工作。可以直接驱动两路3-16V 直流电机，并提供了5V 输出接口（输入最低只要6V），可以给5V 单片机电路系统供电（低纹波系数）,支持3.3V MCUARM 控制，可以方便的控制直流电机速度和方向。
单片机连接ENA ENB控制便能端，插上为使能驱动，PWM 调速可去跳线帽，从ENA ENB 端输入，控制电机速度。利用两个L298N分别驱动智能小车的两个直流电机带动车轮转动，从而驱动小车行驶和控制方向。