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    1. 绪论
    21世纪循迹智能小车得到很快发展,在玩具智能车以及其相关应用领域都有了实质性的跨越。智能车大致具有避障、循迹、检测贴片、避崖、寻光入库等基础性能,这几届的电子设计竞赛智能循迹小车在声控系统方面有了进步。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列[2]。本设计具有预测功能,在原有出现偏差就调整的基础上,添加PID算法控制,在出现偏差时,先由PID算法处理偏差,再根据处理结果舵机进行相应的调整。用以避免小车在运行中出现误差和故障而不稳定,有一定的实用价值。通过这次设计,把自己所学习的理论知识与实践紧密结合在一起,从实践中加深对单片机的认识与理解,也从中找到理论的不足之处,具有一定意义。
    2. 方案设计与论证
    根据要求,方案确定在已经实践过的智能车基础上,加装光电检测器和霍尔传感器,达到对智能车的方位、运行速度、实时运动状态的测量,并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制预测,灵活、可靠、稳定,可满足对系统的各项要求[3]。
    2.1 循迹模块
    小车循迹原理是小车在贴有黑胶带的地板上行驶,由于黑色和白色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”——黑线。该模块采用比较普遍简单的红外探测器。
    红外探测器,是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波,人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。 在这里我采用TCRT5000型光对管[4]。(电路图如图1)
     
    图1 红外对光管原理
    2.2 控制模块
    根据设计要求,,此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此,拟定了两种方案,并进行了对比论证。如下:(一)采用PLC作为主控系统,PLC虽然性能稳定但是价格昂贵,为此,我们不采用该种方案,进而提出了第二种设想。(二)整体系统采用单片机来实现,对运行中的小车进行控制,依此达到特定的功能。对整体结构进行分析,最主要的还是小车的自动控制的实现,在这方面,单片机的优点就显现出来即快速、容易、易操作。如此,单片机可以发挥出其相应的很多优势,廉价、较强的控制能力以及寻址能力。所以,这是一种比较符合的方案[5]。
    根据该设计需要具有多开关量输入的复杂程序控制系统,擅长对多开关量处理的标准单片机,因此不能用简单I/O接口和小体积的程序存储器单片机,D/A、A/D功能也没有必要选择。经过分析,我选定了STC89C52单片机(如图)作为本设计的主控装置,51系列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,对于本设计也绰绰有余。
    在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后,我们决定采用一片单片机,充分利用STC89C52单片机的资源。
    2.2.1 STC89C52简介
    STC89C52单片机是利用CMOS工艺和高密度非易失性存储器制造而成,功能强、灵活性高、低电压、性能好、价格合理,封装如图,其内部结构如图2。
     图2  STC89C52封装
    STC89C52的主要特性
    (1)8K字节程序存储空间
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