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毕业设计-实现两车交替领跑功能-智能小车设计，共46页，17950字，附程序、电路图
摘 要
本系统以STC89C58为核心控制器，车体按照车模自己设计组装，电机驱动模块是由L298N驱动芯片和外围元器件组成，由主控制器直接控制电机的正反转，从而达到行驶要求。信号采集部分的传感器是由两个光电传感器，一个超生波传感器和6对收发一体红外对管传感器组成。两个光电开关传感器分别位于车体两侧，它们是用于检测跑道边缘的，当偏离跑道后返回变化信号到主控制器，从而主控制器做出调整，以防止小车越出跑道；超声波传感器位于车体前方中间位置，它是用于两车距离控制的，当两车车距过近时，后车超声波传感器传回变化信号到主控制器，从而主控制器做出控制车距的调整；另外收发一体红外对管传感器位于车体前瞻下方，用于检测超车区标志线，当经过超车区时，传感器扫描到超车标志线产生变化信号并传回主控制器，然后主控制器迅速做出判断，执行相应指令。两车都安装了无线通信模块，前车遇到超车标志线后发射一个信号，之后行使一段路程后靠跑道外侧停车，后车收到信号且检测到超车区标志线后沿跑道内侧行驶直到超车，继续重复行驶第二圈。从而实现两车循迹交替领跑功能。
关键词：STC89C58 光电传感器 步进电机 无线通信

目 录
第一章 绪 论 1
1.1 论文选题背景及研究意义 1
1.1.1 选题背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 国内（外）研究现状及分析 2
1.2.1 国外智能车辆的现状研究 2
1.2.2 国内智能车辆的现状研究 3
1.3 论文研究的主要内容 4
第二章 方案论证 5
2.1 系统设计要求 5
2.1.1 基本功能要求 5
2.1.2 跑道和车体要求 5
2.2 系统方案论证 6
2.2.1 控制器（CPU）方案论证 6
2.2.2 电机选择方案论证 6
2.2.3 电机驱动方案比较论证 7
2.2.4 跑道边缘循迹单元方案论证 8
2.2.5 两车之间车距检测方案比较论证 8
2.2.6 车轮检速及路程计算方案比较论证 9
2.2.7 超车区黑线检测方案比较论证 9
2.2.8 无线通信模块选择方案论证 9
2.2.9 小车超车控制方式方案论证 10
第三章 硬件电路设计 11
3.1 系统整体硬件结构框图 11
3.2 系统硬件单元电路设计 11
3.2.1 稳压电源单元电路设计 11
3.2.2 单片机最小系统设计 12
3.2.3 电机驱动单元电路设计 14
3.2.4 超车区黑线检测单元电路设计 16
3.2.5 两车之间超声波测距单元电路设计 17
3.2.6 电机转速检测传感器（发接一体红外对管）单元电路设计 19
3.2.7 跑道边缘检测（红外避障传感器或光电开关）单元电路设计 20
3.2.8 单片机与PC机串口通讯单元电路设计 21
3.2.9 无线通信模块(APC220-43)单元电路设计 22
第四章 软件设计 24
4.1 理论分析与计算 24
4.1.1 超车区的超车方案 24
4.1.2 小车行驶路程的计算方案 24
4.1.3 转速调节方案 24
4.1.4 小车终点停车方案 24
4.2 软件流程图 24
4.2.1 主程序软件流程图 25
4.2.2 子程序软件流程图 26
第五章 软硬件调试过程及结果分析 30
5.1 测试方案与测试结果 30
5.1.1 硬件调试条件和过程 30
5.1.2 软件调试过程 30
5.1.3 测试精度分析 30
总 结 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录 1 软件程序 33
附录 2 原理图 42

本论文主要研究两车通过无线通讯和循内外线轨迹的方法实现交替超车，其在硬件方面选择STC89C58单片机为控制器，检测部分由光电开关传感器循迹和超声波传感器测距以及红外对管传感器检测组成。再设计时要使各个传感器的合理搭配采集信息，从而利用单片机对这些信息集中处理运算，最后控制整个小车的运行状态。其难点不仅在于小车自身的各个模块之间的配合，而且还要使两辆小车之间完成超车交替领跑功能，可见此项课题的研究，不仅对小车本身的硬件设计得到充分的锻炼，而且对其真正意义上的智能化有了更直接的接触。对自己的实践方面有很大的帮助。

基本功能要求
（1）甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。
（2）甲、乙两车按图1所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。
（3）在完成（2）后，甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑[3]。
2.1.2 跑道和车体要求
（1）跑道是由2块细木工板（长244cm，宽122cm，厚度自选）拼接而成，离地面高度不小于6cm（可将垫高物放在木工板下面，但不得外露）。板上边界线由约2cm宽的黑胶带构成；虚线由2cm宽、长度为10cm、间隔为10cm的黑胶带构成；起点/终点标志线、转弯标志线和超车标志区线段由1cm宽黑胶带构成。图2-1中斜线所画部分应锯掉，具体跑道部分如图2-1所示。
（2）车体（含附加物）的长度、宽度均不超过40cm，高度不限，采用电池供电，不能外接电源。
（3）测试中甲、乙两车均应正常行驶，行车道与超车区的宽度只允许一辆车行使，车辆只能在超车区进行超车（车辆先从行车道到达超车区，实现超车后必须返回行车道）。甲乙两车应有明显标记，便于区分。
（4）甲乙两车不得发生任何碰撞，不能出边界掉到地面。
（5）不能使用小车以外的任何设备对车辆进行控制，不能增设其它路标或标记。