基于单片机的电动模型汽车自动控制系统设计

全国大学生电子设计竞赛中的C题，要求设计一个以单片机为核心器件实现对行驶中的电动模型汽车自动控制系统，控制过程是利用反射式光电检测器采集数据，通过软件完成对电动模型汽车在不同路段的行驶速度实时控制，用数码管对指定行程和所用的时间进行显示，同时利用红外数传方式将在限速区、终点区和返回到起点区后的时间和距离数据向手持显示装置单向传送。系统将键盘设在小汽车中对其速度的控制调整更加方便、更加精确。

方案论证

根据题目的基本要求，设计任务主要是完成电动小汽车在规定行驶路线中的速度控制，根据不同的行驶路段采用变速行进，对行程中的有关数据进行处理显示。为了使汽车与固定点保持联络，本系统加装了红外数码传感器装置，以实现对汽车的行驶过程定位。下面对系统的实现方案进行论证。

1．数据采集方案的选择数据采集一般可采用以下几种方案：(1)使用发光二极管和光敏三极管组合；(2)使用红外发光二极管和接收管组合；(3)利用激光。

通过对比，在本设计中由于是近距离探测，我们采用方案二来完成数据的采集。由于红外光的波长比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具有尺寸小、重量轻、能有效防止可见光波的干扰、对辅助装置要求最少、对人眼无伤害等优点。当然红外光也有一定的缺点，如在潮湿的大气、雾和云中传播时会衰减，所以只适合于室内通信。我们选用的反射式光电检测器具有体积小、灵敏度高、线性好等特点，外围电路及电路设计简单、安装方便、电源要求不高、性能稳定可靠，用它作为近距离传感器是较理想的选择。

2．显示装置的选择车载显示我们采用了数码管，对时间和路程通过按键选择显示内容。

3．通信方式的选择可用无线电或红外光方式，无线电方式通信距离较远，但电路较复杂；而红外光方式适合于近距离通信，电路较简单。目前只考虑单向传输，所以我们选择了红外光作为载波来传送信息。

4．电源供电及车载重量的选择考虑电动车马力和车载重量及摩擦阻力等问题，电路器件应从功耗小、体积小和重量轻三方面进行选择，所以电源采用6节5号电池组成9伏直流电源。

系统框图及工作原理

上图给出系统组成框图，数据采集通过光电传感器完成对不同标志的检测，并以电信号脉冲的形式送人单片机的INTO和Tl口。单片机对送来的信号进行分析、运算、处理，从Pl.1口输出信号控制马达的转速，使电动车的行驶速度得以调整；电动车返回起点后，立即从单片机的串行通信口输出数据显示已行驶的距离和所用时间。另外，单片机从Pl.7口输出数据通过红外方式在指定位置向手持接收系统发送，手持接收系统也是由一单片机进行数据处理，这样我们可以随时知道电动车运行的时间和位置情况。键盘是便于在调试时参数的设置，使小车的速度和位置更精确。