第二章 总体方案
基于项目的功能特性以及我们的设计目的，我们选择Cortex-M0作为本课程设计的控制器，它能够很好的实现该课题设计的要求；我们使用L298来驱动直流电机的转动；我们使用三端稳压集成电路7805、7812做成的稳压电源作为电机、H桥的工作电源;我们使用74HC164是串行输入,并行输出的8位移位寄存器做成的键盘显示板结合M0的SPI模块实现了人机对话的功能模块。
本章主要简要地介绍系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能车控制系统进行深入的介绍分析。
2.1 需求分析
设计一种基于超声波和红外避障碍的小车移动平台，借助超声波和红外传感器的使用满足在一定的复杂的环境中自主避障任务,使小车可以走出几个弯道的迷宫。 2.2 总体设计
通过学习和研究相关技术资料了解到，超声波测距模块是系统的关键模块之一，超声波测距方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，因此确定超声波测距模块的方法是决定系统总体方案的关键。
避障模块采用超声波传感器的使用检测前面有不可穿越的障碍时,便避过障碍;优点是价格相对便宜，在满足系统的要求下具有较高的精度，能很好判断是否有不可穿越的障碍; 红外传感器虽然不能测距,但是当有障碍物时,它能够反映在电平的变化,而且更廉价易得，适合简单的避障。 2.3 方案确定
系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,小车车头正中间超声波传感器检测前方障碍物，用于判断是否需要转弯，左右两边各有一个红外线避障头，用于检测跑道两边的墙，防止小车碰到墙壁。系统总体的设计方框图如图1所示。
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图1 系统总体方框图
根据系统方案设计，系统包括以下模块：STC89C52主控模块、L298N电机驱动模块、电源模块、超声波测距避障模块、红外避障模块等。各模块的作用如下：
STC89C52主控模块，作为整个智能小车的“大脑”，将发送采集超声波等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机等等完成对智能车的控制。
电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源;
电机驱动模块，驱动直流电机完成智能车的加减速控制和转向控制; 超声波测距避障模块,负责测距和前方避障功能; 红外避障模块,则能够达到避障功能。
7805电源 红外模块 STC89C52主控模块 超声波模块 L298电机驱动模块 第5页共18页
第三章 硬件方案
根据总体方案设计，对硬件结构的要求是：简单而高效，在不断的尝试后确定了以下的设计方案: 3.1.1车体设计
买现成的车模。经过反复考虑论证，我们制定了买左右两轮分别驱动，后万向轮转向的车模方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，后装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。 3.1.2主控制器模块
采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉。 3.1.3 电源模块
采用6节1.5 V干电池共9V做电源，经过7805的电压变换后为单片机，传感器供电。经过实验验证小车工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。 3.1.4电机驱动模块
采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路（图3）。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了L298N(如图2)，L298N是一个具有高电压大电流的全桥
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驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
图2 L298N
图3
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