1、要求配置外围设备，如键盘显示器﹑打 印机﹑﹑转换器等，又要设计合适的接口电路。 本系统采用单片机作为中央处理器。其主要任务是在小车行走过程 中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，来控制小车行走， 同时将相关数据送显示单元动态显示。 在本系统中，单片机的口用于数码显示，口用于电 动机的驱动控制，口用于探测轨迹，口用于探测障碍物， 口用于寻找光源。用于提示，用于蜂鸣器报警，外部中断 用于检测金属铁片。山西大学工程学院 检测轨迹电路设计 轨迹探测电路根据反射接收原理配置了对红外线发射接收传感器。该电 路包括个红外发光二极管个红外光敏三极管及其上拉电阻。如图所示。 红外发光二极管发射定强度的红外线照射物体，红外光敏三极管在接收到反射 回来的红外线后导通，发出个电平跳变信号。 当小车在白色地面行驶时，装在。

2、本电路复杂等缺点。因此，本 避障模块 寻找光源模块 电机驱动模块 探测轨迹模块 声光提示 单片机 显示模块山西大学工程学院 方案灵活性不高，效率低，不利于电动小车智能化的扩展。同时，对各路信号处 理也比较困难。 比较以上两种方案的优缺点，方案简洁灵活可扩展性好，能达到设计 要求，因此本设计采用方案来实现。 探测轨迹模块方案比较 在本设计中，要求电动小车沿着路面的黑色轨道行驶。其探测路面黑线的基 本原理光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根 据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制电动小车行 走的路迹。下面几种方案是根据本原理设计的。 方案采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的 影响较大，稳定性差，所以放弃该方案。 。

3、的简称。 它是把中央处理器随机存储器只读存储器接口电路定时 计数器以及输入输出适配器都集成在块芯片上，构成个完整的微型计算机。 随着在技术上体系上不断扩展其控制功能，国际上已经采用 代替单片机的名词。它的最大优点是体积小，可放在 仪表内部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民用 和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。近年来， 在我国非常流行，它最大的特点是内部有可以多次重复编程的闪烁, 并且闪烁可以直接用编程器来擦写电擦写，使用起来比较方便。 个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容是系统扩展，即 单片机内部的功能单元，如﹑﹑口﹑定时记数器﹑中断系统等能量不 能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的 电路。二是系统配置，既要按照系统功能。

4、探测 预埋在轨道下的金属铁片，并发出声光信息进行提示采用型脉冲宽度调制 全桥式驱动电路控制电机的转向，实现电动小车的正反向行驶快慢速 行驶及转弯采用实时显示小车行驶的时间。此系统比较灵活，采用软件方 法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，具有高 度的智能化人性化，定程度体现了智能，能满足系统的要求。此方案的基本 原理如图所示。 图智能小车运行基本原理图框图 方案二采用各类数字电路来组成电动小车的控制系统。 采用数字电路对外围探测轨迹信号，检测金属信号，避障信号，寻找光源信 号分部进行处理。但对输入输出都是模拟量的小装置，如果采用数字化方案，则 要先用转换器将模拟量转换为数字量，经过数字电路处理后，再经转 换器将数字量转换为模拟量。这样必然带来高成。

5、 超声波传感器给出脉冲信号至单片机，单片机检测到该信号后，调整小车的方向， 以控制小车准确地绕过障碍物，而且避免因小车自然转弯而导致的盲目方向控 制。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性。 同时，超声波传感器具有频率高波长短绕射现象小，特别是方向性好 能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体固体的穿透本领很大，尤其是 在光线不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产 生显著反射，形成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛 应用在工业国防生物医学等方面。 智能电动小车应以准确智能见优，因此采用超声波传感器探测障碍物。 寻找光源模块方案比较 方案采用多只方向性较强的光敏二极管作光源定位器。 若干定位器在水平面全桥式驱动电路。 系统的硬件电路设计 单片机是单片微型计算机。

6、车下的红外发射管发射红外线信号，经白 色反射后，被接收管接收，旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将 导通，输出低电平，当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光 敏三极管截止，输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到 的信号送到单片机口，当口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地 上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上同理，当口检测到 的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。即当小车底部的边红外线收 发对管遇到黑带时输入电平为高电平，反之为低电平。 图轨迹探测电路图 为了保证小车沿黑线行驶，采用了两个检测器并行排列，左右方向都可以进 行控制，控制精度得以提高。在小车行走过程中，结合查询方式，通过程序控制 小车行走轨迹。如果左方向偏离黑线，则右侧的探头就会检测到黑线，把信。

7、方案二利用光敏电阻组成光敏探测器。 光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上 面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在 白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以 输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。 方案三采用反射式红外线光电传感器。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的 特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地 板时发生漫反射，反射光被装在电动小车上的接收管接收如果遇到黑线则红外 光被吸收，电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来 的红外光来确定黑线的位置，从而控制小车的行走路线。采用红外线发射，外面 可见光对接收信号的影响较小，再。

8、的状态决定。脚为复位端，叫上低 电平时可使输出端为低电平。脚为控制电压端，可以用它来改 变上下触发电平值。脚为电源，脚为地。 般可以把电路等效成个大放电开关的触发器。这个特殊的 触发器有两个输入端阀值端可看成是置零端，高电平有效触发端 可看成是置位端，低电平有效。它只有个输出端，可等效成触发器的 端。放电端可看成由内部放电开关控制的个接点，放电开关由触发器 的反端控制反时端接地反时端悬空。此外这个触发器还有复 位端，控制电压端，电源端和接地端。图是等效的触发器和它的 功能真值表。 图等效的触发器和它的功能真值表山西大学工程学院 这个特殊的触发器工作原理 两个输入端的触发电平要求高低置零端即阀值端要求高电平， 而置位端即触发端则要求低电平。 两个输入端的触发电平，是使它们翻转的。

9、用射极输出器对信号进行隔离。 红外线光电传感器的特点是尺寸小使用方便工作状态受温度影响小。它 的外围电路简单。因此本方案易于实现，也比较可靠。 所以本设计采用反射式红外线光电传感器。 避障模块方案比较 考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物 的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物后，可寻找到最佳的位置和方山西大学工程学院 向。否则，如果范围太大，则可能产生对障碍物的判断失误范围过小又很容易 造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向。根据上述要求，提出 以下方案。 方案采用激光传感器探测障碍物。 该传感器能非常准确地测出障碍物的存在，但价格高，处理复杂，不符合该 设计的要求。 方案二采用超声波传感器探测障碍物。 超声波传感器安装于小车前端，在规定的检测距离内，当探测到障碍物时，。

10、透射型 反射型两种类型，常用于防盗报警器接近开关测距及材料探伤测厚等。 本设计应用反射式超声波探测电路探测障碍物。该电路分为超声发射电路， 超声接收电路和信号处理电路。 超声发射电路 超声发射电路由时基电路组成，振荡电路的频率可以调整，调节电 位器可以将接受超声传感器的输出电压调至最大，通常可调至。电路 如图所示。 山西大学工程学院 图超声波发射电路 该电路用到时基电路。时基电路内部由分压器比较器触发 器输出管和放电管等组成，是模拟电路和数字电路的混合体。 其各个引脚的功能如下脚为阀值端，是上比较器的输入。脚为触 发端，是下比较器的输入。脚为输出端，有和两种状态，它的 状态由输入端所加的电平决定。脚为放电端，是内部放电管的输出，它 有悬空和接地两种状态，也是由输入端。

11、阀值电压值也不同，当端不接 控制电压时，对端来讲，大于是高电平，小于是低电平 而对端来讲，大于是高电平，小于是低电平。如果在控 制端加上控制电压，这时上触发电平就变成值，而下触发电平则变成 。可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。 超声波接收电路 超声波接收电路使用超声波接收传感器，当它接收到超声波信号为正弦波 信号后输入到集成比较器进行处理。输出的是比较规范的方波信 号。将此方波信号输出到信号处理电路。电路如图所示。 图超声波接收和处理电路 信号处理电路山西大学工程学院 引言 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在 个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能电 动小车就是其中的个体现。设。

12、传 送到单片机，进行处理校正。控制其向右转如果右方向偏离黑线，则左侧的探山西大学工程学院 头就会检测到黑线，把信号传送到单片机，进行处理校正。控制其向左转。从而 保证小车沿黑线行驶。 检测障碍物电路设计 采用超声波传感器探测障碍物。超声波是种在弹性介质中的机械振荡，其 频率超过，分横向振荡和纵向振荡两种，超声波可以在气体液体及固体 中传播，其传播速度不同。它有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。利用 超声波的特性，可做成各种超声波传感器，结合不同的电路，可以制成超声波仪 器及装置，在通讯医疗及家电中获得广泛应用。 作为超声波传感器的材料，主要为压电晶体。压电晶体组成的超声波传感器 是种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到 超声波时，也能转变成电能，故它分为发送器和接收器。超声波传感器有。

参考资料：

[1]智能化温度仪器设计（第19页，发表于2022-06-24）

[2]智能小车设计毕业论文（第45页，发表于2022-06-24）

[3]智能温室自动监控系统的研究（第49页，发表于2022-06-24）

[4]智能温室控制系统设计（第23页，发表于2022-06-24）

[5]智能温控系统设计（第32页，发表于2023-09-14）

[6]智能去电控制器的设计(毕业论文)（第53页，发表于2023-08-08）

[7]智能频率计的设计（第42页，发表于2022-06-24）

[8]智能门禁系统的设计与现（第31页，发表于2022-06-24）

[9]智能楼宇设备系统集成管理设计（第15页，发表于2022-06-24）

[10]智能楼宇配电系统及综合防雷的设计研究（第67页，发表于2022-06-24）

[11]智能楼宇门禁系统的设计与应用（第53页，发表于2022-06-24）

[12]智能楼宇防火报警系统设计（第30页，发表于2022-06-24）

[13]智能空调计量仪设计（第51页，发表于2023-09-14）

[14]智能客房控制器的设计（第29页，发表于2022-06-24）

[15]智能客车超载监控系统的设计（第51页，发表于2022-06-24）

[16]智能卡门禁系统设计（第39页，发表于2022-06-24）

[17]智能节能路灯控制系统设计（第23页，发表于2022-06-24）

[18]智能交通系统移动性管理仿真研究（第50页，发表于2023-09-14）

[19]智能交通灯设计与实现（第43页，发表于2022-06-24）

[20]智能交通灯控制系统的设计（第34页，发表于2022-06-24）