全国大学生电子设计竞赛C题
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摘要 ................................................................ 3
1•设计任务及要求 .................................................... 4
1.1设计任务 .............................................................. 4
1.2设计要求 .............................................................. 4
2. 系统方案 ......................................................... 5
2.1控制模块的论证与选择 ................................................... 5
2.2电源模块的论证与选择 ................................................... 5
2. 3小车车体的论证与选择 ................................................. 6
2.4电机模块的论证与选择 ................................................... 6
2.5电机驱动模块的论证与选择 ............................................... 6
2.6寻迹模块的论证与选择 ................................................... 7
2. 7避障模块的论证与选择 .................................................. 7
2.8显示模块的论证与选择 ................................................... 7
2. 9按键模块的论证与选择 .................................................. 8
2. 10通信模块的论证与选择 ................................................. 8
2. 11方案选定 ............................................................. 9
3. 系统的理论分析与计算 ............................................ 10
3.1系统的信号检测与控制 .................................................. 10
3. 1. 1系统的信号检测 ............................................... 10
3. 1.2系统的信号控制 ................................................ 10
3.2两车之间的通信方法.................................................... 11
3.3节能 ................................................................. 11
4. 电路与程序设计 .................................................. 12
4. 1电路的设计 ......................................................... 12
4. 1. 1系统总体框图 ................................................. 12
4. 1.2控制器的电路设计 .............................................. 13
4. 1.3稳压电源的电路设计 ............................................ 13 • •
4. 1.4电机驱动电路的设计 ............................................ 14
4. 2程序的设计.......................................................... 15
4. 2.1程序功能描述与设计 ............................................. 15
4. 2.2程序流程图 .................................................... 16
5.测试方法与测试结果 ............................................... 19
5. 1测试方案 ........................................................... 19
5. 2测试条件与仪器 ...................................................... 19
5. 3测试结果及分析 ...................................................... 19
5. 3. 1测试数据 ...................................................... 19
5. 3.2测试分析与结论 ................................................ 19
參考文献 ........................................................... 17
附录1 .......................................................................................................................................... 18
附录2 .......................................................................................................................................... 19
附录3 ........................................................................................................................................... 20智能小车的设计
摘要：本作品以低功耗的ATmegal6单片机为控制核心；MP2307稳压电路供电; 使用光电传感器寻线和避障；LN298N驱动电机；以光电传感器来实现甲乙两车 之间的通信；结合了 PWM调速等技术，设计了一组智能小车。该小车的车体由控 制、电源、按键、小车硬件、电机、电机驱动.寻迹、避障、显示和光电传感通 信等十个模块组成，可用于无人驾驶、自动探测等人工智能领域。
关键字:ATmegal6. MP2307.光电、LN298N1. 设计任务及要求
1-1设计任务
甲车车头紧靠起点标志线，乙车车尾紧靠边界■甲、乙两辆小车同时起动， 先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。跑道如 图1T所示。
图1-1赛车跑道
1.2设计要求
1.基本要求
（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1-1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） 甲、乙两车在完成（2）时的行驶时间要尽可能的短。
2. 发挥部分
（1）在完成基本要求（2）后■甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超
车标志线后要实现超车功能，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。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。
（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间 要尽可能的短。
（3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方 向40cm围任意设定），实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能 的短。 • •
2. 系统方案
本系统主要由控制模块、电源模块、按键模块、小车车体、电机模块、电 机驱动模块、寻迹模块、避障模块.显示模块及通信模块组成，其结构框图如 2-1所示，下面分别论证这几个模块的选择。
2.1控制模块的论证与选择
方案一：采用凌阳SPCE061A小板作为主控制芯片，而且可以采用凌阳的小 车模组，可以很快的完成其基本功能，但是用该小板存在一定的局限性，较难扩 展功能，而且各个模块的拼凑，没有比集成在一块板的稳定性高。
方案二：采用ATmegal6作为主控制芯片，该芯片部的Flsah. EEPROM、SRAM
容量较大；所有型号的Flash. EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写 (ISP)；每个10 口都可以以推进驱动的方式输出髙、低电平，驱动能力强；部资 源丰富，一般都集成AD、DA转换器、PWM. SPI、USART、TWI、I2C通信口、丰 富的中断源等。具有C语言风格的汇编语言，有与标准C兼容的C语言，C语 言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。 因此，采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时 间，有很好的实时性。
基于以上分析，我们选择了方案二，采用ATmegal6作为智能小车的主控制 芯片。
2.2电源模块的论证与选择
方案一：采用升压型稳压电路。用1片MC34063芯片别将3V的电池电压进 行直流斩波调压，得到5V的稳压输出。只需使用一节电池，即节省了电池，又 减小了系统体积重量。但该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系 统稳定运作。
方案二：采用由MP2307构成的开关稳压电路o MP2307具有转换效率高，速 度快等优点。该器件可集成100mQ功率MOSFET的负载，提供3A的连续输出电 流；其带宽工作输入电压为4.75V到23V。电流模式控制可提供快速瞬态响应和 cycle-by-
