循迹小车设计思路

1 方案与论证

1.1控制芯片的选择

方案一：选用AVR单片机Atmega128L，Atmega128L是高性能、低功耗的AVR ® 8 位微处理器，64引脚。采用先进的RISC 结构，具有133 条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/计数器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位以及可编程的掉电检测功能。

其片内资源丰富，具有：8个外部中断，4个定时计数器，53个I/O口，可解除I/O口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。.

方案二：采用AT89S52单片机，AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52有5个中断源，和3个定时计数器。

方案三：采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA 软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。

方案比较：由三种方案可以看出，以Atmega 128L核心可以方便地实现对各个部分的控制和外接，而AT89S52而需要外扩大量的I/O口才能满足需要，而FPGA的高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵，所以我们选择方案一。

（2）轨道行程控制方案的选择

为了使电动车能够识别黑线不跑离轨道，我们在系统中加装了光电传感器和金属传感器。

1.2 路面检测

我们采用检测黑线的方法来控制智能小车的行走轨迹，使用了两个红外对管来检测黑线，同时用超声波传感器检测小车周围的障碍物。

方案一：采用热探测器。热探测器是利用所接收到的红外辐射后，会引起温度的变化，温度的变化引起电信号输出，且输出的电信号与温度的变化成比例，温度变化是因为吸收热辐射能量引起的，与吸收红外辐射的波长没有关系，即对红外

辐射吸收没有波长的选择。但热探测器对其吸收的红外辐射波长没有选择性，受外界环境的影响比较大。

方案二；采用光电探测器。光电探测器接收红外辐射后，由于红外光子直接把材料的束缚态电子激发成传导电子，由此引起电信号输出，信号大小与所吸收的光子数成比例。且这些红外光子的能量的大小（即红外光还必须满足一定的波长范围），必须满足一定的要求，才能激发束缚电子，起激发作用。光电探测器吸收的光子必须满足一定的波长，否则不能被吸收，所以受外界影响比较小，抗干扰比较强。基于上面分析，我们采用方案二

1.3 小车运行终点检测

方案一：采用计算路程的方法来控制。只要将计算出来的路程不断的与预置的初值进行比较，只要相等说明已经到了终点，倒回起点也如此。这种方法不仅计算路程麻烦而且占用了CPU的开销。

方案二：采用检测金属片的方法。只要在运行轨迹的终点放置一块铁片，再用金属传感器检测金属片就可以了，电路简单、程序采用中断的方式不会占用很多CPU资源。综合上述我们采用方案二

1.4 显示装置的选择

方案一：采用美信公司的MAX7219是一款串行共阴极数码管动态扫描显示的驱动芯片，其峰值段电流可达到4