全国大学生电子设计竞赛智能小车蓝牙控制循迹停车设计报告制作单位：安徽三联学院制作人：（1）硬件：随青松（2）软件：钟瑞（3）文档：任竞组号：三联10SZR组目录---一.系统方案----------------------------------------------------------------------31.总体方案设计----------------------------------------------------------------3二.理论分析与计算----------------------------------------------------------------52.1信号检测与控制------------------------------------------------------------52.2通信方法--------------------------------------------------------------------92.3功率计算-------------------------------------------------------------------10三.电路与程序设计----------------------------------------------------------------113.1电路设计---------------------------------------------------------------------113.2程序设计--------------------------------------------------------------------12四.测试方法与测试结果-----------------------------------------------------------164.1测试方案及测试条件------------------------------------------------------174.2测试结果完整性-----------------------------------------------------------194.3测试结果分析--------------------------------------------------------------194.4发挥部分--------------------------------------------------------------------21结束语---------------------------------------------------------------------------------22参考书目------------------------------------------------------------------------------23摘要本文描述了单片机控制智能小车循迹，避障的设计原理和实现方法。
该系统是利用51单片机进行控制，硬件上用到了循迹模块，光电开关，蓝牙模块，光敏传感器，通过单片机接收信号可用手机实现对小车循迹，避障的控制，完成任务的基本要求。
由于小车的速度较快，程序中需用到PWM调速，经不断调试测试，完善了对智能小车的控制。
AbstractSingle chip microcomputer intelligent car tracking,this paper describes the escapes design principle and implementation method of the system is the use of51single-chip microcomputer to control and hardware used in the tracking module,escapes module,bluetooth module,through the microcontroller receives signals used mobile phones to car tracking,escapes the control,the basic requirements of the task due to the fast car,in the program need to PWM speed control,through continuous debugging test,and improve the control of the smart car一.系统方案让小车完成赛道任务，必须设计出任务方案，如下所示：1.基本要求：（无C，D两点障碍，及F点灯泡）（1）小车从A点沿黑线行驶到E点；（2）小车在A点等待手机发出行驶指令，走到B点，再次等待手机发出行驶指令，走到E点；（3）小车从A点行驶到E点，停5秒时间后，进入车库到F点后，自动掉头停好。
方案：1基本任务（分为三部分）1如上图所示，虚线内的为第一部分，把线内路径分为五条，分别命名为1,2,3,4,5五条线，当小车在A点时，手机通过蓝牙发出信号使小车跑动，当碰到转弯时都进行右转弯90˚角，在到达B点前的转弯处左转90˚角到达B点停止；2小车停止在B点，手机发出指令让小车自动循迹到达E点停止；3小车在E点停止5秒后，自动向左转45˚，循迹进入车库，到达F点后，旋转180˚后停止。
小车基本任务流程2发挥部分小车到达E点后停止5秒，然后利用寻光模块寻到F点的光亮，小车向前行进，靠近光亮约10厘米处停止。
具体流程图如下：小车发挥部分流程图二.理论分析与计算2.1信号检测与控制（1）循迹模块循迹模块共分为三个管脚，VCC(电源)，S（信号管脚），GND（地），把电源和地接好后，其中一个光电管发出信号，当有反射后另一个光电管接收到信号，模块上的LED会亮，说明接收到信号；如果没有，说明没有接收信号。
我们可以利用模块的这个功能来检测轨道，当检测到有反光时则S输入为“1”，无信号时为“0”，把这个信号连接到单片机，可以利用信号的1,0来实习智能小车的循迹功能。
（2）光电传感器避障模块原理图光电传感器原理同循迹模块相同，探头有两个光电管一发一收，尾部有个旋钮可以调节感光的距离，可以利用这一原理实现小车避障功能，从而实现对小车的控制。
（3）蓝牙模块（1）核心模块使用HC-06从模块，引脚接口包括VCC,GND,TXD,RXD，预留LED 状态输出脚，单片机可通过该脚状态判断蓝牙是否已经连接；（2）LED指示蓝牙连接状态，闪烁表示没有蓝牙连接，常亮表示蓝牙已经连接上并打开了端口；（3）底板3.3VLDO,输入电压3.6到6V，未配对时电流约30mA，配对后10mA,输入电压禁止超过7V；（4）接口电平3.3V，可以直接连接各种单片机，5V单片机也可直接连接；（5）空旷地有效距离10米；（6）配对以后当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，但仅支持8位数据，一位停止位，无奇偶校验的通信格式，这也是最常用的通信格式，不支持其他格式；（7）在未建立蓝牙连接时支持通过AT指令设置波特率，名称，配对密码，设置的参数掉电保存，蓝牙连接后自动切换到透传模式。
（8）TXD：发送端，一般表示为自己的发送端，正常通信必须接另一个设备的RXD；RXD：接收端，一般表示自己的接收端，正常通信必须接另一个设备的TXD。
（4）光敏传感器1光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的强度，触发单片机或继电器模块等；2模块在环境光线强度达不到设定阀值时，D0端输出高电平，当外界光线亮度超过设定阀值时，D0端输出低电平；3D0输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平由此来检测环境的光线强度改变；4D0输出端可以直接驱动继电器模块由此可以组成一个光控开关。
（5）PWM调速PWM调速以上为PWM调速原理，把加在L298N驱动芯片使能端的电压用软件分成如上所示脉冲波形，则平均电压大小就可以通过改变脉冲的占空比来调节，则可以实现对小车的降速调节。
2.2通信方法智能小车基本控制原理控制智能小车控制如上图所示，手机通过蓝牙与单片机相连，手机向单片机发送信号，单片机响应信号后向循迹模块与避障模块发出指令，然后通过控制电机的转动来间接控制小车工作，完成所要求的任务。
1循迹避障模块原理如上图所示，本小车用到的循迹与避障模块是同一原理，都是利用光电传感器感光原理，当其中一个光管发出一个信号时，碰到障碍物后反射回来，另一个光管就接收到信号，光电传感器就反馈这个信号给单片机，单片机收到信号后就控制电机工作达到循迹避障的目的；当无反射信号回来时，光电传感器则没有信号发送给单片机，小车保持原来的运动状态。
2.3功率计算输入功率：P=U*I=8.4*1.3=10.92W一个电机输出功率：P1=U1*I1=5*0.1=0.5W四个电机输出功率：P2=2W经计算得出效率为18.3%三电路与程序设计3.1电路设计智能小车基本控制原理控制智能小车透视图本次任务智能小车原理图及透视图如上所示智能小车实物图如上3.2程序设计（1）简单的循迹模块程序流程图（2）蓝牙模块测试程序流程图（3）PWM调速程序流程图（4）光敏传感器程序流程图（5）整合，小车完成任务程序流程图四.测试方法与测试结果4.1测试方案及测试条件关于小车转直角给出两个方案方案1:硬件小车循迹模块设计如下：此设计有两个循迹模块安装在小车的中央，用此设计来测试基本任务跑到如下：此方案原本设计是当中间的循迹模块检测到跑到拐角的黑线时，小车成90度拐弯，但在测试的过程中小车难以控制，直接回冲出跑到，经反复调试，证实此方案不可行。
方案2硬件部分小车设计如下：此方案是把中间的循迹模块安装到小车前方，如图中所示，经反复调试，小车可以完成任务中的直角跑到，将转90度直接转过来，此方案可行！关于小车进车库给出两个方案方案1：如上图跑到，小车到达车库前然后左转90度，直行过去，当探测到F 点时停止，左转180度。
此方案经测试，小车左转时直接会撞上车库左端，经反复调试无法实现此方案，此方案不可行。
方案2：当小车到达车库时，可以让小车左转45度然后向前避障，当探测到正前方F时，小车立即停止，左转180度。
经调试，小车可完成这一系列动作，此方案可行！关于避障模块的位置方案：方案1：如下图所示循迹模块放置在头部平行位置，经调试证实了这样安放不合理，需做改进。
方案2：如下所示避障模块做了如上调整后，可以达到停入车库的要求，此方案可行。