1.小車控制和驅動單元的選擇該部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，采用臺灣省淩陽公司的SPCE061A單片機作為小車的控制單元。SPCE061是壹款16位微處理器，具有2K RAM、32KFlash、32個I/O端口和強大的AD/DA功能。還擁有豐富的語音處理功能，為汽車的功能擴展提供了相當大的空間。只要根據微控制器的要求對其進行編程，就可以實現許多不同的功能。汽車驅動電機壹般采用現成玩具車上配套的DC電機。考慮到汽車必須能夠靈活地前進、後退、停止和轉彎，在左右車輪上安裝了壹個電機分別驅動。當左輪電機轉速高於右輪電機轉速時，汽車右轉，否則左轉。為了控制車輪轉速，可以采用PWM調速方式，即由單片機的IOB8和IOB9輸出壹系列固定頻率的方波，然後通過功率放大驅動電機，通過單片機對輸出方波的占空比編程，可以改變施加在電機上的平均電壓，從而改變電機轉速。左右車輪上兩個電機轉速的協調，可以實現汽車前進、後退、轉彎等功能。2.汽車跟蹤原理這裏的跟蹤是指汽車在白色地板上沿著黑線行走，通常的方法是紅外探測。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同反射性質的特點，在汽車行駛過程中不斷向地面發射紅外線，當紅外線遇到白紙地板時發生漫反射，反射光被安裝在汽車上的接收管接收；如果遇到黑線，紅外光會被吸收，車上的接收管接收不到紅外光。單片機根據是否接收到反射的紅外光來確定黑線的位置和汽車的行走路線。紅外探測器的探測距離有限，壹般最大不應超過15cm。對於發射和接收紅外線的紅外探頭，我們可以自制或者直接采用壹體式紅外探頭。(1)自制紅外探頭電路如圖1所示，型號為ST168，用於發送和接收紅外光。當汽車在白色地面上行駛時，安裝在汽車下方的紅外發射管發出紅外信號，經白光反射後被接收管接收。壹旦接收管接收到信號，圖中的光電晶體管將導通，比較器的輸出將為低。當汽車行駛到黑色引導線時，紅外線信號被黑色吸收後，光電晶體管關斷，比較器輸出高電平，從而實現通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號發送到單片機的I/O端口。當I/O口檢測到的信號為高電平時，說明紅外光被地面的黑導線吸收，說明車在黑導線上；同樣，當I/O口檢測到的信號為低時，表示汽車行駛在白色地面上。這種方法簡單、廉價、靈敏度可調，但容易受周圍環境的影響，特別是在圖1的強熒光燈下，對檢測的信號有壹定的影響。(2)壹體化紅外探頭可采用E3F-DS10C4壹體化間歇式光電開關探測器，工作性能簡單可靠，通過調節探頭上的旋鈕可控制探頭的靈敏度。探頭輸出端只有三根線(電源線、地線、信號線)。只要信號線連接到單片機的I/O口，那麽就對I/O口進行連續掃描檢測，高電平時檢測到白紙，低電平時檢測到黑線。該探頭還能有效防止普通光源(如熒光燈等)的幹擾。).它的缺點是比較大，占用車內有限的空間。3.紅外探頭安裝在汽車的特定跟蹤過程中。為了準確確定黑線的位置，確定汽車的方向，需要在底盤上同時安裝四個紅外探頭，進行兩級方向修正控制，提高其跟蹤可靠性。這四個紅外探頭的具體位置如圖2所示。在圖中，安裝了四個跟蹤傳感器，都在壹條直線上。其中，InfraredMR和InfraredML為第壹級方向控制傳感器，InfraredSR和InfraredSL為第二級方向控制傳感器。汽車行走時，始終保持兩個壹級傳感器InfraredMR和InfraredML之間的黑線(如圖2所示)。當汽車偏離黑線時，壹旦壹級檢測器檢測到黑線，單片機就會根據預先編好的程序向汽車的控制系統發出指令，控制系統就會修正汽車的路徑。如果車回到賽道，也就是四個探測器都只探測到白紙，車就繼續走；如果汽車仍然由於慣性過大而偏離軌道，超出了第壹階段兩個探測器的探測範圍，那麽第二階段的動作將再次修正汽車的運動，使其回到正確的軌道。可以看出，第二級方向檢測器實際上是第壹級的後備保護，從而提高了汽車跟蹤的可靠性。4.軟件控制的程序控制框圖如圖3所示。汽車進入跟蹤模式後，開始掃描與探測器相連的單片機I/O口。壹旦在I/O端口檢測到信號，它就進入判斷處理程序(開關)，首先確定四個檢測器中的哪壹個檢測到了黑線。如果是InfraredML(左壹級傳感器)或者InfraredSL(左二級傳感器)檢測到黑線，也就是車的左半部分壓到黑線。如果通過InfraredMR(右邊第壹個傳感器)或InfraredSR(右邊第二個傳感器)檢測到黑線，即車身右半部分壓住黑線，汽車向左偏離軌道，則汽車應該向右轉彎。方向調整後，車會繼續往前走，繼續檢測黑線重復上述動作。由於第二級方向控制是第壹級的備份，所以兩級之間的轉向力必須相互配合。電動跟蹤車1的設計。汽車的控制和驅動單元的選擇這部分是整車的大腦，是整車運行的核心部件，起著控制汽車所有運行狀態的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，采用臺灣省淩陽公司的SPCE061A單片機作為小車的控制單元。SPCE061是壹款16位微處理器，具有2K RAM、32KFlash、32個I/O端口和強大的AD/DA功能。還擁有豐富的語音處理功能，為汽車的功能擴展提供了相當大的空間。只要根據微控制器的要求對其進行編程，就可以實現許多不同的功能。汽車驅動電機壹般采用現成玩具車上配套的DC電機。考慮到汽車必須能靈活地前進、後退、停止和轉彎，在左右車輪上安裝了壹個電機分別驅動。當左輪電機轉速高於右輪電機轉速時，汽車右轉，否則左轉。為了控制車輪轉速，可以采用PWM調速方式，即由單片機的IOB8和IOB9輸出壹系列固定頻率的方波，然後通過功率放大驅動電機，通過單片機對輸出方波的占空比編程，可以改變施加在電機上的平均電壓，從而改變電機轉速。左右車輪上兩個電機轉速的協調，可以實現汽車前進、後退、轉彎等功能。2.汽車跟蹤原理這裏的跟蹤是指汽車在白色地板上沿著黑線行走，通常的方法是紅外探測。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同反射性質的特點，在汽車行駛過程中不斷向地面發射紅外線，當紅外線遇到白紙地板時發生漫反射，反射光被安裝在汽車上的接收管接收；如果遇到黑線，紅外光會被吸收，車上的接收管接收不到紅外光。單片機根據是否接收到反射的紅外光來確定黑線的位置和汽車的行走路線。紅外探測器的探測距離有限，壹般最大不應超過15cm。對於發射和接收紅外線的紅外探頭，我們可以自制或者直接采用壹體式紅外探頭。(1)自制紅外探頭電路如圖1所示，型號為ST168，用於發送和接收紅外光。當汽車在白色地面上行駛時，安裝在汽車下方的紅外發射管發出紅外信號，經白光反射後被接收管接收。壹旦接收管接收到信號，圖中的光電晶體管將導通，比較器的輸出將為低。當汽車行駛到黑色引導線時，紅外線信號被黑色吸收後，光電晶體管關斷，比較器輸出高電平，從而實現通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號發送到單片機的I/O端口。當I/O口檢測到的信號為高電平時，說明紅外光被地面的黑導線吸收，說明車在黑導線上；同樣，當I/O口檢測到的信號為低時，表示汽車行駛在白色地面上。這種方法簡單、廉價、靈敏度可調，但容易受周圍環境的影響，特別是在圖1的強熒光燈下，對檢測的信號有壹定的影響。(2)壹體化紅外探頭可采用E3F-DS10C4壹體化間歇式光電開關探測器，工作性能簡單可靠，通過調節探頭上的旋鈕可控制探頭的靈敏度。探頭輸出端只有三根線(電源線、地線、信號線)。只要信號線連接到單片機的I/O口，那麽就對I/O口進行連續掃描檢測，高電平時檢測到白紙，低電平時檢測到黑線。該探頭還能有效防止普通光源(如熒光燈等)的幹擾。).它的缺點是比較大，占用車內有限的空間。3.紅外探頭安裝在汽車的特定跟蹤過程中。為了準確確定黑線的位置，確定汽車的方向，需要在底盤上同時安裝四個紅外探頭，進行兩級方向修正控制，提高其跟蹤可靠性。這四個紅外探頭的具體位置如圖2所示。在圖中，安裝了四個跟蹤傳感器，都在壹條直線上。其中，InfraredMR和InfraredML為第壹級方向控制傳感器，InfraredSR和InfraredSL為第二級方向控制傳感器。汽車行走時，始終保持兩個壹級傳感器InfraredMR和InfraredML之間的黑線(如圖2所示)。當汽車偏離黑線時，壹旦壹級檢測器檢測到黑線，單片機就會根據預先編好的程序向汽車的控制系統發出指令，控制系統就會修正汽車的路徑。如果車回到賽道，也就是四個探測器都只探測到白紙，車就繼續走；如果汽車仍然由於慣性過大而偏離軌道，超出了第壹階段兩個探測器的探測範圍，那麽第二階段的動作將再次修正汽車的運動，使其回到正確的軌道。可以看出，第二級方向檢測器實際上是第壹級的後備保護，從而提高了汽車跟蹤的可靠性。4.軟件控制的程序控制框圖如圖3所示。汽車進入跟蹤模式後，開始掃描與探測器相連的單片機I/O口。壹旦在I/O端口檢測到信號，它就進入判斷處理程序(開關)，首先確定四個檢測器中的哪壹個檢測到了黑線。如果是InfraredML(左壹級傳感器)或者InfraredSL(左二級傳感器)檢測到黑線，也就是車的左半部分壓到黑線。如果通過InfraredMR(右邊第壹個傳感器)或InfraredSR(右邊第二個傳感器)檢測到黑線，即車身右半部分壓住黑線，汽車向左偏離軌道，則汽車應該向右轉彎。方向調整後，車會繼續往前走，繼續檢測黑線重復上述動作。由於第二級方向控制是第壹級的備份，所以兩級之間的轉向力必須相互配合。第二階段通常在第壹階段的控制範圍之外工作，也是最後壹層保護。因此，它必須保證汽車回到正確的軌道，所以第二階段的轉向力通常大於第壹階段，即level2 & gtLevel1(level1和level2為汽車的轉向力，其大小通過改變單片機輸出的占空比來改變)，具體數值在現場實驗中得到。按照上面介紹的方法，我們可以很容易地做出壹輛沿著壹定軌跡行走的智能電動車。但是，如果汽車按照這種方法走直線，可能會移動成蛇形。為了讓小車更平穩的按照軌跡行走，可以在軟件編程中使用壹些簡單的算法。比如在糾車的時候，提前適當停止糾車，而不是等到車完全不偏不倚的時候，防止車超調。第二階段通常在第壹階段的控制範圍之外工作，也是最後壹層保護。因此，它必須保證汽車回到正確的軌道，所以第二階段的轉向力通常大於第壹階段，即level2 & gtLevel1(level1和level2為汽車的轉向力，其大小通過改變單片機輸出的占空比來改變)，具體數值在現場實驗中得到。按照上面介紹的方法，我們可以很容易地做出壹輛按照壹定軌跡行走的智能電動車。但是，如果汽車按照這種方法走直線，可能會移動成蛇形。為了讓小車更平穩的按照軌跡行走，可以在軟件編程中使用壹些簡單的算法。比如在糾車的時候，提前適當停止糾車，而不是等到車完全不偏不倚的時候，防止車超調。