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《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，智能小车已成为现代社会的重要组成部分。
在许多领域，如工业生产、救援和科研中，智能小车都能发挥出极大的作用。
智能小车的一个核心功能是其避障系统，它可以保障小车在运行过程中的安全性，同时也决定着小车的灵活性和适用性。
本文将介绍一个智能小车避障系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 硬件设计智能小车的硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器等。
其中，传感器部分是避障系统的关键。
我们选择了超声波传感器作为主要的避障传感器，其优点是测量距离准确，且价格适中。
此外，我们还设置了红外线传感器作为辅助，以增加系统的适应性和稳定性。
2. 软件设计软件部分主要涉及传感器的数据处理、小车的运动控制等。
我们采用了模块化的设计思路，将系统分为传感器数据获取模块、数据处理模块、运动控制模块等几个部分。
其中，传感器数据获取模块负责获取传感器的数据，数据处理模块负责处理这些数据并做出判断，运动控制模块则负责根据判断结果控制小车的运动。
三、避障算法的实现避障算法是避障系统的核心。
我们采用了基于超声波传感器和红外线传感器的融合算法。
具体来说，首先通过超声波传感器获取小车与障碍物的距离信息，然后通过红外线传感器获取前方的物体信息。
接着，数据处理模块将两个传感器的数据融合处理，判断出是否存在障碍物以及障碍物的位置。
最后，运动控制模块根据判断结果控制小车的转向和速度。
在算法实现中，我们采用了模糊控制理论。
模糊控制可以处理不确定性的问题，使得我们的避障系统可以应对各种复杂的场景。
同时，我们还采用了PID控制算法来控制小车的速度和转向，以保证小车的稳定性和精度。
四、系统实现与测试我们首先在仿真环境中对避障系统进行了测试。
通过调整算法参数，我们使得小车在仿真环境中能够准确地识别出障碍物并做出相应的反应。
然后，我们在实际环境中对系统进行了测试。
在多种场景下，如光线变化、障碍物形状变化等，我们的智能小车都能稳定地运行，并成功避开障碍物。
自动避障寻光太阳能小车毕业设计篇一：寻光循迹避障智能小车实验报告华中科技大学XX硬件课设智能小车控制系统专学业：[通信工程13**] 号：[UXX*****]学生姓名：[***]指导教师：[***完成时间：XX年8月30日课题名称：智能小车自动控制系统【摘要】本次课程设计以MSP430超低功耗单片机系列MSP430F5529为主控制器，附加电机、电池、传感控制模块等，完成二驱小车自由运动、检测黑线沿轨迹运动、自动避开障碍物等功能。
机械结构搭建选用两个主动轮在前，后轮换为一个万向轮以增加其灵活性。
利用单片机产生PWM波，控制小车的速度，选用L298N芯片驱动电路，使用三路红外对接管检测黑白线。
使用一个超声波实现测距避障功能，使用三个光敏电阻传感器进行寻光操作。
基于可靠硬件设计和优化软件算法，在实现本课设的基本要求基础上，实现部分扩展功能。
【关键词】MSP430F5529 超声波测距壁障循迹寻光Abstract:This curriculum project use MSP430F5529, in the series of MSP430 ultra low power single chip microcomputer , as its main controller. In addition, the realization of the controller’s function can not leave motor, battery,sensing control template and so on. For example ,free movement of the twodrive vehicle ,and automatic operation along runway by testing black. On mechanical structure, two behind wheels of the mini car are replaced by auniversal wheel, so as to improve its sensitivity by large margin.PWM is used to control its speed. The car can stop and turn left to avoid obstacles because L298N driving chip drives circuit, three infrared on pipes used to test black and white lines,and an ultrasonic template are chosen to realize ranging barrier ing three photo sensitive sensors to search the light and go with light.Besides finishing basic requirement of this curriculum project, some broadening functions can also be achieved based on reliable hardware design and better software algorithm.Keywords: MSP430F5529 ultrasonic wave ranging counter guard follow inline follow light目录1. 概述 ................................................ ................................................... ................... 12. 设计与实现背景 ................................................ ...................................................1 3. 项目功能指标 ................................................ ................................................... .... 2 4. 团队分工 ................................................ ................................................... ........... 2 5. 硬件电路框图 ................................................ ................................................... . (2)5.1系统整体框图 ................................................ ................................................... (2)5.2超声波模块功能框图 ................................................ ................................................... (3)5.3红外对管循迹模块 ................................................ ................................................... (3)5.4光敏电阻传感器模块 ................................................ ................................................... (4)5.5电机驱动模块 ................................................ ................................................... (4)5.6 开发板管脚分配 ................................................ ................................................... ................ 5 6. 模块工作原理主要器件选择 ................................................ (6)6.1电机驱动芯片：L298N.............................................. ................................................... (6)6.2红外循迹模块74HC04D ........................................... ................................................... . (8)6.3超声波模块：HC-SR04 ........................................... ................................................... (9)6.4光敏电阻传感器寻光模块 ................................................ ..................................................11 7. 关键技术 ................................................ ................................................... (12)7.1硬件小车架构 ................................................ ................................................... . (12)7.1.1小车车身结构 ................................................ ................................................... (12)7.1.2硬件摆放................................................. ................................................... ... (12)7.2 电源供电 ................................................ ................................................... .. (13)7.3软件算法 ................................................ ................................................... (14)7.3.1系统软件框图 ................................................ ................................................... (14)7.3.2红外循迹模块 ................................................................................................... (14)7.3.3光敏电阻寻光模块 ................................................ ................................................... . (16)7.3.4电机驱动模块 ................................................ ................................................... (18)7.3.5超声波模块 ................................................ ................................................... . (19)7.3.6 模式选择................................................. ................................................... .................. 21 8. 模块测试及结果 ................................................ . (22)8.1 超声波测试 ................................................ ................................................... . (22)8.1.1 硬件模块测试 ................................................ ................................................... .. (22)8.1.2 软件模块测试 ................................................ ................................................... .. (23)8.2 红外对管测试 ................................................ ................................................... (23)8.2.1 硬件模块测试 ................................................ ................................................... .. (23)8.2.2 软件模块测试 ................................................ ................................................... .. (23)8.3 光敏电阻传感器测试 ................................................ ................................................... (24)8.3.1 硬件模块测试 ................................................ ................................................... .. (24)8.3.2 软件模块测试 ................................................ ................................................... .. (24)8.4电机驱动测试 ................................................ ................................................... . (24)8.4.1 硬件模块测试 ................................................ ................................................... .. (24)8.4.2 软件模块测试 ................................................ ................................................... ........... 24 9. 实施描述（使用说明） .............................................. ........................................ 24 10.11. 主要器件清单及经费使用情况 ................................................ ........................ 24 项目实施总结及心得体会 ................................................ . (25)13.参考文献 ................................................ ................................................... (26)14.附录（电路图、源码清单） .............................................. (26)篇二：自动避障寻光智能小车系统框图篇三：自动壁障寻光太阳能小车引言设计任务是制作一套自动追光太阳能充电系统，小车以一定的速度追着光源行走并能绕过障碍物，太阳板始终能面对光源给蓄电池充电。
自动追光自动避障电动小车摘要本设计基于STC89C52单片机为控制器，设计实现了一个带有自动寻光、自动避障、自动追光太阳能充电系统的电动小车。
本系统包含控制器、步进电机及驱动、小车寻光、超声波避障、太阳能板充电以及太阳能板自动追光等模块。
该自动追光自动避障电动小车能够在2m*2m的场地自动寻找光源前进，在无白炽光光源情况下，小车可沿自然光源方向前进；利用超声波检测前方多个障碍物并能绕道前行；在到达光源一定位置后，小车能够停止前进；车上太阳能板能够自动追光并始终对准光源并给锂电池充电，且有LED灯显示充电状态；小车能在规定的时间跑完全程并能自行停止。
整个系统实现了全部功能要求，运行稳定。
关键词：STC89C52 步进电机寻光避障太阳能板1．引言随着生产自动化、环保的发展需要，电动车、太阳能已经越来越广泛地应用到实际中。
随着科学技术的发展，电动车的传感器种类也越来越多，其中红外传感器、超声波传感器已经成为自动行走和避障的重要部件；太阳能技术也渐渐地进入人类的生活。
设计小车必须能够在2m×2m的场地自动寻找光源前进；能够检测前方多个障碍物并能绕道前行；车上太阳能板能够自动追光始终对准光源并给锂电池充电，且有显示充电状态；小车能在规定的时间跑完全程并能自行停止。
为实现设计要求，电动小车必须由多种多个传感器控制完成，寻光、避障传感器的选择及电路设计是本设计的关键，而实际的检测对此类的传感器的要求较高，怎样避免和解决上述问题也是本次设计的难点。
因此，本设计将围绕这些方面展开。
系统的设计框图如图1所示。
图1 电动小车系统框图本设计电动小车由直流电机驱动后轮前行，通过车头两侧的光敏电阻寻找光源，在遇到路障时通过超声波传感器电路能够检测障碍并绕道继续寻光前进。
在小车行进过程中，由车前侧的两个光敏电阻追踪光源，通过转动步进电机控制太阳能板旋转，并面对光源给蓄电池充电。
在整个过程中，控制器控制各模块的协调运行。
自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。
2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。
3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。
2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。
3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。
- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。
- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。
2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。
- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。
- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。
3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。
- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。
- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。
智能寻迹避障小车寻迹系统设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第二章智能寻迹避障小车寻迹系统设计1．任务任务一：产生智能寻迹避障小车沿黑线转圈的控制程序；任务二：产生智能寻迹避障小车带状态显示沿黑线转圈的控制程序；2．要求（1）能控制智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能；（2）行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之内；（3）智能寻迹避障小车可以从小于90度的任意方向寻找到黑线圆圈；项目描述该项目的主要内容是：在智能寻迹避障小车电机控制系统之上扩展寻迹电路，然后运用C语言对系统进行编程，使智能寻迹避障小车实现沿黑线转圆圈的功能，并且在行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之内；当人为将小车拿开，再从小于90度的任意方向放置小车，小车应能重新找回轨道，并沿黑线继续转圈。
通过该项目的学习与实践，可以让读者获得如下知识和技能：继续掌握单片机I/O端口的应用；掌握红外线收、发对管的工作原理与控制方法；掌握数码管的工作原理与控制方法；掌握单片机C语言的编程方法与技巧；能够编写出智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能的控制函数；必备知识2.1.1 关于红外线传感器红外线定义：在光谱中波长自至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。
红外线发射器：红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。
根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
如：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。
红外线对管应用：本项目中，小车的寻迹功能采用红外线收、发对管实现。
具体工作过程如下：两对红外线收、发对管安装在智能寻迹避障小车底盘正前方，红外发射管一直发射信号，接收管时刻准备接收信号。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计文档范本：
⒈摘要
本文档旨在详细介绍循迹避障智能小车的设计方案。
介绍了小车的硬件组成、软件设计和算法实现，以及测试结果和优化方案。
⒉引言
介绍循迹避障智能小车的背景和应用场景，解释设计的目的和意义。
⒊系统架构
详细介绍循迹避障智能小车的系统组成，包括传感器模块、控制器、执行器等硬件部分，以及软件部分的整体架构。
⒋传感器设计
说明循迹避障智能小车所使用的传感器，包括红外线传感器、超声波传感器等的选择原因和工作原理，以及如何与控制器进行连接。
⒌控制器设计
介绍循迹避障智能小车的控制器设计，包括主控芯片的选择、引脚分配以及与传感器和执行器的连接方式。
⒍执行器设计
详细说明循迹避障智能小车的执行器设计，包括电机控制模块、转向模块等的选择和工作原理。
⒎算法设计
阐述循迹避障智能小车所采用的算法设计，包括循迹算法和避障算法的原理和实现方法。
⒏系统测试与优化
描述循迹避障智能小车的测试方法和实验结果分析，以及针对存在的问题进行的优化措施。
⒐结论
总结循迹避障智能小车设计的成果，评估其性能和应用前景，并展望未来的发展方向。
⒑附件
提供循迹避障智能小车的原理图、源代码、测试数据等附件，以供读者参考使用。
1⒈法律名词及注释
在文档末尾提供相关法律名词的注释，并进行对应解释，以确保读者对相关法律概念的理解和使用的合法性。
目录摘要 (2)1 引言 (2)2方案设计与论证 (2)2.1总体方案描述 (2)2.2微处理器模块的比较与论证 (3)2.3电机的比较与论证 (3)2.4追光模块的比较与论证 (4)2.5避障模块的比较与论证 (4)2.6自动停止模块的比较与论证 (4)3系统硬件、软件的实现 (5)3.1硬件实现 (5)3.1.1 微处理器电路 (5)3.1.2电机驱动电路 (5)3.1.3 追光模块电路 (6)3.1.4 超声波避障电路 (6)3.1.5 电源保护模块电路 (7)3.2软件实现 (7)3.2.1 流程图 (7)4系统测试 (9)4.1主要测试用的仪器 (9)4.2测试结果 (10)4.2.1 追光模块测试 (10)4.2.2 避障模块测试 (10)4.2.3 太阳能电池板追光测试 (10)4.2.4 自动停止模块测试 (11)4.2.5 基本部分测试 (11)4.2.6 发挥部分测试 (11)5总结 (12)参考文献 (13)附录 (14)附录1电路图： (14)附录2主程序： (15)摘要本设计基于MSP430F149单片机为控制器，设计实现了一个带有自动寻光、自动避障、自动追光太阳能充电系统的电动小车。
本系统包含控制器、步进电机及驱动、小车寻光、超声波避障、太阳能板充电以及太阳能板自动追光等模块。
该电动小车能够在场地内自动寻找光源前进并能够检测前方多个障碍物并能绕道前行;车上太阳能板能够自动追光始终对准光源并给电池充电，且有LED显示充电状态:小车能在规定的时间内跑完全程并能自行停止。
整个系统实现了全部功能要求，运行稳定。
关键词：MSP430F149；超声波传感器；太阳能电池板；电动小车1引言随着汽车产业的快速发展，汽车产业目前已经进入调整期，目前，全球石油资源紧缺，且油价不断上涨，冲击了各个行业，尤其是汽车产业，同时人类面对着全球变暖、水平面上升等世界性问题。
因此未来的汽车将走向电动汽车的时代，而太阳能是目前作为最清洁的能源，对人类来说无疑是一种新型的能源。
循迹避障智能小车的实验设计本实验旨在设计和实现一个能够循迹避障的智能小车，通过实践验证其实验设计方案是否可行。
通过本实验，希望能够提高小车的自动化水平，使其能够在复杂的路径环境中自主运行。
循迹避障智能小车：实验所用的智能小车需具备循迹和避障功能。
传感器：为了实现循迹和避障功能，我们需要使用多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器等。
电路：实验中需要搭建的电路包括电源电路、传感器接口电路和控制器电路等。
编程软件：采用主流的编程语言如Python或C++进行编程，实现对小车的控制和传感器数据的处理。
搭建电路：根据设计要求，完成电源电路、传感器接口电路和控制器电路的搭建。
安装传感器：将红外线传感器和超声波传感器安装在小车上，并与电路连接。
编程设定：使用编程软件编写程序，实现小车的循迹和避障功能。
调试与优化：完成编程后进行小车调试，针对实际环境进行调整和优化。
通过实验，我们成功地实现了小车的循迹避障功能。
在实验过程中，小车能够准确地跟踪预设轨迹，并在遇到障碍物时自动规避。
实验成功的主要因素包括：正确的电路设计、合适的传感器选型、高效的编程实现以及良好的调试与优化。
在实验过程中，我们发现了一些需要改进的地方，例如传感器的灵敏度和避障算法的优化。
为了提高小车的性能，我们建议对传感器进行升级并改进避障算法，使其能够更好地适应复杂环境。
通过本次实验，我们验证了循迹避障智能小车实验设计方案的有效性。
实验结果表明，小车成功地实现了循迹避障功能。
在未来的工作中，我们将继续对小车的性能进行优化，以使其在更复杂的环境中表现出更好的性能。
本实验的设计与实现对于智能小车的应用和推广具有一定的实际意义和参考价值。
随着科技的不断发展，智能小车已经成为了研究热点之一。
避障循迹系统是智能小车的重要组成部分，它能够使小车自动避开障碍物并按照预定的轨迹行驶。
本文将介绍一种基于单片机的智能小车避障循迹系统设计，该设计具有简单、稳定、可靠等特点，具有一定的实用价值。
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言智能小车避障系统作为人工智能在车辆技术上的一个应用，其在当前及未来的技术发展趋势中，显得尤为关键和重要。
这一系统的核心目的是确保小车在未知的环境中可以自动、智能地避障，减少可能的碰撞危险。
本文主要对智能小车避障系统的设计与实现进行了深入的研究和探讨。
二、系统设计1. 硬件设计硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器模块（如超声波传感器、红外传感器等）、微控制器（如Arduino或Raspberry Pi）等。
其中，传感器模块负责检测障碍物，微控制器负责处理传感器数据并控制电机驱动，使小车能够根据环境变化做出反应。
2. 软件设计软件部分主要分为传感器数据处理、路径规划和避障算法三个模块。
传感器数据处理模块负责收集并处理来自传感器模块的数据；路径规划模块根据环境信息和目标位置规划出最优路径；避障算法模块则根据实时数据调整小车的行驶方向和速度，以避免碰撞。
三、系统实现1. 传感器数据处理传感器数据处理是避障系统的关键部分。
我们采用了超声波和红外传感器，这两种传感器都能有效地检测到一定范围内的障碍物。
通过读取传感器的原始数据，我们可以计算出障碍物与小车的距离，进而做出相应的反应。
2. 路径规划路径规划模块使用Dijkstra算法或者A算法进行路径规划。
这两种算法都可以根据已知的地图信息和目标位置，规划出最优的路径。
在小车行驶过程中，根据实时数据和新的环境信息，路径规划模块会实时调整规划出的路径。
3. 避障算法避障算法是智能小车避障系统的核心部分。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）控制的避障算法。
这种算法可以根据障碍物的位置和速度信息，实时调整小车的行驶方向和速度，以避免碰撞。
同时，我们还采用了模糊控制算法进行辅助控制，以提高系统的稳定性和鲁棒性。
四、系统测试与结果分析我们对智能小车避障系统进行了全面的测试，包括在不同环境下的避障测试、不同速度下的避障测试等。
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能小车避障系统已成为现代生活中不可或缺的一部分。
智能小车避障系统能够使小车在行驶过程中自动识别障碍物并采取相应的避障措施，极大地提高了小车的安全性和实用性。
本文将详细介绍智能小车避障系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 总体设计智能小车避障系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块三部分组成。
传感器模块负责检测周围环境中的障碍物，控制模块根据传感器数据做出决策，执行模块则根据控制模块的指令驱动小车进行避障。
2. 传感器模块设计传感器模块采用超声波测距传感器，通过发射超声波并检测回波的时间来计算与障碍物的距离。
此外，还可以采用红外线传感器、摄像头等设备，以提高系统的检测范围和精度。
3. 控制模块设计控制模块采用单片机作为核心控制器，通过编程实现障碍物检测、路径规划、速度控制等功能。
单片机与传感器模块和执行模块通过电路连接，实现数据的传输和指令的执行。
4. 执行模块设计执行模块主要包括小车的电机和轮子。
根据控制模块的指令，电机驱动轮子转动，使小车完成避障动作。
此外，还可以通过调整电机的转速和转向来实现小车的速度控制和路径规划。
三、系统实现1. 硬件组装根据系统设计，将传感器模块、控制模块和执行模块进行组装。
首先将超声波测距传感器、单片机等硬件设备固定在小车上，然后通过电路将它们连接起来。
2. 软件编程软件编程是实现智能小车避障系统的关键步骤。
首先，需要编写程序实现单片机的初始化，包括设置IO口、定时器等。
然后，编写程序实现障碍物检测、路径规划和速度控制等功能。
在障碍物检测方面，通过读取超声波测距传感器的数据，判断障碍物的距离和位置。
在路径规划方面，根据检测到的障碍物信息和目标位置，制定出合适的行驶路线。
在速度控制方面，根据路况和障碍物情况，调整电机的转速和转向，使小车以合适的速度行驶。
3. 系统调试系统调试是确保智能小车避障系统正常工作的关键步骤。
目录摘要 (2)关键词 (2)方案设计 (3)1.1系统总体方案设计 (3)1.2模块方案比较与论证 (3)● 1.2.1车体设计 (3)● 1.2.2控制器模块 (3)● 1.2.3电源模块 (4)● 1.2.4避障模块 (4)● 1.2.5小车电机模块 (4)● 1.2.6小车自动追光模块 (5)● 1.2.7太阳能板自动追光模块 (5)● 1.2.8太阳能充电模块 (5)1.3最终方案 (6)2.理论计算与分析 (6)2.1太阳能板追光和引导原理 (6)2.2控制电路设计 (6)2.3跟踪引导算法 (6)3.设计实现 (7)3.1硬件实现 (7)3.2软件实现 (7)4．测试 (8)4.1测试设备 (8)4.2测试结果 (8)5.结论 (8)追光避障电动小车摘要：本系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12XS128为控制核心，使用两块半桥驱动芯片 MC33886并联控制直流电机的正反转，控制小车的前进和后退；使用STC89C52单片机控制太阳能电池板自动追光系统，使太阳能电池板始终对准光源，提高系统效率；太阳能充电电路对蓄电池充电；用光电接近开关组成的避障模块能使小车自动避障；另外考虑到小车侧面无避障模块，我们加了类似触须的微动开关使其完整无误的避障；小车自动追光自动避障系统和太阳能追光充电系统分由MC9S12XS128和STC89C52控制，避免了信号的干扰；电源模块是用7.2V蓄电池供电，经LM7805、LM7806稳压后为各模块供电；太阳能充电自动追光自动避障电动小车充分利用绿色资源，实现了小车的智能化，有着十分广泛的应用前景。
关键词：MC9S12XS128 电机舵机追光避障1.系统设计1.1.整体方案设计整体框图如下图1-1。
此电动小车由自动追光自动避障系统和自动追光太阳能充电系统组成。
自动追光自动避障系统用MC9S12XS128单片机为核心器件，检测光电接近开关和自制追光传感器输入信号执行相应的程序，控制电机转动的方式，达到小车自动追光自动避障的功能。
太阳能自动追光充电系统用STC89C52单片机为控制器件，检测自制追光传感器输入信号执行相应的程序执行电机正反转程序，电机正转或反转，控制对光装置转动，使太阳能电池板始终正对光源。
图1-11.2模块方案比较与论证1.2.1车体设计方案1：自己制作电动车。
经过考虑，若自己制作电动车，价格便宜，可靠性良好，但制作工序复杂，耗费大量时间，在如此紧迫的赛程里，我们只能选择放弃此方案。
方案2：使用已有车模改装。
在已有车模的基础上进行改装，省去了制作电动车的大量时间，且可靠性高，用塑料做的车架，比铁制小车更轻便、美观，综合考虑，我们选择此方案。
1.2.2控制器模块方案1：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。
CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。
采用并行的输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。
但本系统部需要发杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。
从使用经济的角度考虑我们放弃了此方案。
方案2：采用MC9S12XS128单片机和STC89C52最小系统。
MC9S12XS128的最小硬件系统由时钟晶振电路、BDM接口电路、复位电路、MC9S12XS128芯片等构成，MC9S12DG128单片机具有16路10位/8位高速AD接口，可方便的扩展任何传感器。
16位4通道/8位8通道的PWM口可以方便的扩展电机，可以很好的控制小车的运行。
STC89C52最小系统和步进电机2003驱动模块，实现大转矩步进电机的驱动，独立控制太阳能电池板的转动。
经过对小车的组装与机械部分的调整，使得小车结构更为合理且稳定，性能良好。
经过仔细比较，我们选择方案2。
1.2.3电源模块方案1采用若几节干电池串联供电。
干电池有较强的电机驱动能力以及稳定的电压输出性能。
但是，携带电池盒会影响整体布局，在小型电动车上使用不方便，且不能很好的利用太阳能充电系统。
因此我们放弃了此种方案。
方案2：采用7.2V蓄电池为系统供电。
7.2V电压蓄电池经过LM7805、LM7806稳压后，可为电机的驱动和单片机系统的工作提供稳定的电压，且携带方便，便于调整布局，综合考虑，选用了此方案。
1.2.4避障模块方案1：用超声波传感器进行避障。
超声波传感器在避障系统中普遍使用，其避障性能很好，接收与发射信号不易受外界干扰，可以很好的实现避障的功能，但是，超声波传感器信号调制复杂，技术难度较高，综合考虑后，放弃此方案。
方案2：使用实验室已有的光电接近开关作为传感器进行避障，用微动开关改良避障性能。
光电接近开关检测距离长，检测对象广泛，响应速度快，分辨能力高，且不受磁场和振动的影响，在本系统中使用可靠性高，反应灵敏，足以满足要求，所以选用此方案。
1.2.5小车电机模块1.2.5.1电机的选择方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。
由于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。
但是，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，不适合于小车等有一定速度要求的系统。
综合考虑比较，我们放弃了此方案。
方案2：采用直流电机。
直流电机转动力矩大，体积小，重量轻，转配简单，使用方便。
由于其内部由高速电动机提供原始动力，可以产生大扭力。
能够较好的满足系统要求，舵机可用于控制前轮转动角度，可实现避障功能。
因此我们选择此方案。
1.2.5.2电机驱动模块方案1：用单片机的PWM信号控制电机的转速，即可实现电机转弯，电机驱动采用MC33886其有两路PWM信号输入，可同时控制几个电机。
此外MC33886芯片内置了控制逻辑、电荷泵、门驱动电路以及低导通电阻的MOSFET输出电路，适合用来控制感性直流负载。
通过控制MC33886 的四根输入线可以方便地实现电机正转、能耗制动及反接制动（原理图见附录图4）。
很好的满足了本系统的要求。
方案2：直流电机用分立元件构成驱动电路。
由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，。
但是这种电路工作性能不够稳定，结构复杂。
综合考虑，选择方案1。
1.2.6小车自动追光模块方案1：使用光敏电阻检测光源，反应灵敏度一般，检测距离范围有限，其受外部影响较大，检测信号易出现误差，故放弃使用此方案。
方案2：使用光电三极管自制追光传感器。
原理图见附录图一。
此方案价格低廉，可靠性良好，且便于安装在小车上，经过试验得知反应灵敏，能满足此系统的要求，所以我们选择此方案。
1.2.7太阳能板自动追光模块片机控制。
其原理是光源发生偏移的时候，控制部分发出控制信号驱动马达1带动小齿轮转动，大齿轮固定则小齿轮自转的同时围绕大齿轮转动，因此带动转动架以及固定在转动架上的主轴、支架以及接收器转动；同时控制信号驱动马达2带动接收器相对与支架转动，通过马达1、马达2的共同工作实现对光源方位角和高度角的跟随。
但此方案制作复杂，成本较高，由于时间仓促，我们只能放弃此方案。
图1-2 方案2:自制自动追光传感器和简易机械装置，用STC89C52单片机控制。
此方案由光电三极管自制一传感器采集信号供给STC89C52单片机控制步进电机的转动方式，避免了与追光避障系统的信号混淆。
用轴连接于步进电机伸出轴，太阳能板固定于轴上，步进电机旋转即可控制太阳能板自动追光，该方法简单易行，独立控制，可靠性高，由于故选用此方案。
1.2.8太阳能充电模块方案1：恒流充电。
恒流充电方式是一种简单的充电方法。
但是，恒流充电有其局限性：对电池过充电就会造成电池寿命的缩短，而过小电流又会延长充电时间。
我们不考虑用此方案。
方案2：恒压充电。
太阳能电池板可以产生3—6V的空载输出电压，接1.2可充电镍镉电池后，输出电压为2V,正好供给电池充电，同时串联一个LED灯，指示充电状态，综合考虑，选择此方案。
1.3最终方案2.理论计算与分析2.1太阳能板追光和引导原理自制太阳能板追光传感器电路图如附录图1；其原理上是：使用两对光电三极管进行分压，将产生的电压引出与可调电位器的电压通过比较器LM339产生相应的信号提供给STC89C52单片机，执行相应的程序，控制电机正反转，使电池板始终对准光源。
2.2控制电路设计2.2.1小车自动追光自动避障电路（见附录图2） 2.2.2太阳能自动追光系统电路（见附录图3）2.3跟踪引导算法图2-13.设计实现3.1硬件实现图3-13.2软件实现3.2.1小车自动追光自动避障的实现图3-2 图3-3 3.2.2太阳能电池板自动追光的实现图3-44.测试4.1测试设备测试场地规格：1.5m*1.5m；2m*2m；2.5m*2.5m卷尺：精度0.01m秒表：精度0.01s4.2测试结果为小车测试设置不同的环境，改变实验场地大小，障碍物个数等条件，记录5.结论[参考文献][1] 郭天祥51单片机c语言教程[M] 北京：电子工业出版社2009年[2] 张立强于伟柴东PCB板设计教程[M] 北京：科学出版社2005年[3] 华成英童诗白模拟电子技术基础[M] 北京：高等教育出版社2006年[4] 赵负图单片机基础应用[M] 北京：机械工业出版社2005年[5] 李世英易法刚电子实训基本功[M] 北京：人民邮电出版社2006年[6] 蓝和慧单片机应用技能[M] 北京：电子工业出版社2008年[7] 闫石数字电子技术基础[M] 北京：高等教育出版社2008年[8] 李高模拟电子技术应用[M] 南京：南京邮电出版社2003年[9] 靳英电子电力基础[M] 哈尔滨：哈尔滨工业出版社2005年[10] 王磊机械设计基础[M] 北京：机械工业出版社2007年附录部分电路原理图1．自制小车小车自动追光传感器原理图图12. 小车自动追光自动避障控制电路图23．太阳能电池板自动追光电路图34．MC33886控制直流电机电路图。
