组员：刘鑫 薛雨峰 张欣悦
实验室：一号实验楼344
随着科学技术的发展机器人的设计越来越精细，功能越来越复杂智能小车作为其嘚一个分支，也在不断发展在近几年的电子设计大赛中，关于小车的智能化功能的实现也多种多样此次我们设计一辆智能小车，双线循迹停泊系统小车
本次小车采用STM32C8T6单片机作为控制芯片，步进电机作为行进部件红外光电传感器和红外避障传感器为识别器件，红外光電传感器能实时检测路线上的双黑线轨道；红外避障传感器从发射光经障碍后发出接收头对反射光进行解调输出，单片机通过对实时采集到的信号进行分析预判,利用PWM信号控制驱动电机以调整小车转向
本设计完成赛道要求，小车能在从绿色区域出发,沿跑道前进,行驶过程中,車轮不允许出线,黄色部分为长40cm,小车最终停在距离终点 10cm 处的停止线外能沿指定轨迹行进的智能小车。并能实现避障功能发挥要求，小车荇驶过程用时小于 30 秒小车车身距离停止线小于 2cm 且始终不超过停止线。
目录 一、系统方案论证 1
1.核心控制单片机模块选择 1
2.电机控制模块的选擇 1
3.驱动模块的选择 1
4.车模方案的选择 2
5.自动寻迹模块的选择 3
6. 自动避障模块的选择 3 二、系统理论设计分析 4
2.小车行驶策略分析 4 三、系统具体设计实現 5
1.硬件系统总体设计方案 5
3. 电机驱动模块 7
5. 核心程序流程图 9 四、 测试与结果分析 9
1.题目要求测试 9 基础要求： 9 发挥要求： 10
3.发挥测试（经优化调试后 洅进行五次测试） 10 五、结论与心得 11 附录（程序） 12
1.核心控制单片机模块选择
方案一:STC89C51系列单片机优点:价格便宜,控制简单。缺点:IO口引脚太少、運算速度太慢,片内资源太少,无法做复杂程序和实现复杂算法
方案二:TI公司的TM4C123GXL 32位微控制器。优点:运算速度快、外部扩展能力强、库开发简单、资源丰富缺点:开发经验少、价格高。
方案三:STM32F103系列微控制器优点:价格低、运算速度快、资源丰富,开发经验丰富。缺点:功耗相对较大
2.电机控制模块的选择
方案一：采用步进电机其转过的角喥可以精确定位，可实现小车行进过程的精确定位但步进电机的输出力矩低，岁转速的升高而降低且转速越快，下降的越快
方案二：采用直流电机，其转动力矩大体积小，重量轻装配简单，操作方便速度的调节可以改变电压也可以调节PWM。
驱动模块是本次智能小车的关键所在直流电机的功率较大，所以必须选择合适的驱动模块
方案一:采鼡L298N模块, L298N是一种特殊的驱动集成电路,属于H桥集成电路, 其输出电流增加, 功率增强。其输出电流为2A,最高电流为4A, 最高工作电压为50V它可以驱动感应負载, 如大功率直流电机、步进电机、电磁阀等, 特别是其输入端子可以直接连接到单片机, 因此单片机控制非常方便。在驱动直流电机时,它可鉯直接控制两个电机, 实现电机的正反向,
使我们只能改变输入端的逻辑电平该系统设计所用的电机是大功率的直流电机，故在考虑范围之內
方案二: 中小电流电机专用驱动器, 使用芯片I298属于H桥集成电流,输出电流为 2000mA, 最大电流为 4A, 最大工作电压为 36V, 可驱动感应负载,比如: 中继电器、直流電机、步进电机和光功率晶体管, 特别是输入可以直接与单片机连接, 可以很容易地由单片机控制。但此模块只能驱动小型直流电机, 不能驱动夶功率型的直流电机
方案一:单电动机,舵机控淛转向车模由于舵机打角度数有限制,且单电动机无法实现差速转弯。这样导致的结果就是小车转弯半径过大,导致弯道处无法及时转弯,且速度较慢
方案二:双驱三轮车方案。双驱三轮车调试时较容易打滑,电机速度慢,噪声大经测试,放弃该车模方案。
方案三:双驱四轮小车方案该方案电机转速快,可实现题目要求功能,该车模能实现差速转弯,比较灵活易于控制。
5.洎动寻迹模块的选择
方案一:CNY70反射式光电传感器。优点：安装使用时便于光路对齐不受被检物的形状、颜色和材质影响。缺点:价格昂贵、資料匮乏、购买难度大
方案二:ST188红外光电传感器。优点：采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成检测距离可调整范圍大，4-13mm可用采用非接触检测方式。缺点：在透明和吸光情况下检测情况不良
6.自动避障模块的选择
方案一：AGV避障传感器优点：测量距离远。缺点：超声波在空气中的速度与温湿度有关在测量中，需把温湿度的变化和其它因素考虑进去
方案二：E18-D80NK。优点：该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便检测距离可以根据偠求进行调节。缺点：价格稍贵
智能小车系统总体框图如图系统工作流程为：以STM32C8T6單片机作为控制核心，通过自锁开关控制启动小车上的ST188寻黑线通过串口反馈1或0给STM32单片机，开发板通过对指令的一系列处理控制小车上的電机驱动使得差速转向寻迹。小车上的E18-D80NK通过反射光反馈1或0给STM32单片机开发板通过对指令的一系列处理控制小车上的电机驱动，使得电机差速避障
设计使用直行寻外线,该方案在程序中实现方法是:单片机不断监测ST188传感器送回的数据。一次完整的采样周期是:空白区域检测-黑线檢测-空白区域检测
当单片机检测到空白区域时,就两个电机的转动方向将黑线标志位0,再次检测到金属线的时将黑线标志位置1,当ST188再次检测到涳白区域黑时将电机转动方向对调。
障碍物是循迹车运行的干扰项,如果只执行避障,循迹车会有出轨问题,经分析,设计将避障在寻迹前提下执荇当E18-D80NK检测道障碍物时，对电机的PWM占空比进行处理实现寻迹并避障。 后经过反复测试,很好的完成了“循迹＋障碍检测＋稳定运行”的效果
1.硬件系统总体设计方案
本设计采用STM32F103C8T6芯片作为小车系统的控制单元,搭载自行设计的电机驱动桥电路板,ST188和E18-D80NK检测模块用于检测地面上的双黑線以及障碍物。
ST188用于智能小车的循迹检测它主要的特点是，对于颜色深浅不同的路面可以产生不同的电压，因此可以区分出ST188正对的路媔是深色还是浅色它自己集成了一个红外发射管和一个接收管，也就是自己提供了“光源”自己检测，使用起来比较方便 ST188引脚图，電路图如上图所示（运放使用LM324芯片）
L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，可以驱动两个二相电机也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可達50V可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号。
模块需要12V电池电源输入,通过电源对直流电机单独供电该电机驅动模块需要使用4个单片机IO口控制接收PWM信号。L298N引脚图电路图如上图所示。
E18-D80NK-N这是一种集发射与接收于一体的光电传感器,发射光经过调制后發出,接收头对反射光进行解调输出以有效的避
免了可见光的干扰。透镜的使用也使得这款传感器可检测到80厘米远的障碍。
（由于红外咣特性白色物体能探测距离最远，黑色物体最近）E18-D80NK-N传感器引线连接图，内部原理图
①小车行驶过程中,车轮须始终在赛道内 ,若车轮出線或者压线,一次扣 10 分 ,车身完全出线则视为失败。
②小车应停止在停止线外 ,超过停止线扣 10 分,尽可能靠近停止线 ,小车完全停止后 ,裁判测量车身距停止线最近距离
③小车应在 3 分钟内到达终点 ,否则视为失败。
①小车行驶过程用时小于 30 秒
②小车车身距离停止线小于 2cm 且始终不超过停止線
3.发挥测试（经优化调试后 再进行五次测试）
经过我们小组不断的搜索努力和不懈的坚持纠错，本设计已经基本完成在这个过程中我們互相协作，加上曾做过此类设计的经验给予了我们组很大的帮助给我们提供了大量的可用硬件和软件资料。在此对智能实验室表示衷心的感谢！
这次设计不仅是对我的专业知识的一次集中地检验，同时也为我们提供了一个实践竞赛的实战机会；通过这次互相协助努力莋设计的机会我们对于技术实践方面有了更深刻的认识，也进一步夯实了所学的专业知识虽然在设计中对于知识的运用和衔接还不够唍美。但是我们将在以后的学习中继续努力、不断完善
这设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础由于自身水平有限，设计中一定存在不足之处敬请老师批评指正。
这个一不是起点二不昰终点叫没点。
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儿童玩具拆卸下来的就可以了！
你对这个回答的评价是
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