在这个科技高速发展的时代，循迹小车代替了人去探索一些危险地带，甚至有一些人无法触及到的地区，循迹小车也发挥了它极大的作用，使人们探寻更多未知的奥秘。本设计以STC89C52单片机为控制核心，完成了单片机最小系统设计、光电传感器模块电路设计、电机驱动模块电路设计、PCB布线、程序设计等任务要求，本设计利用光电传感器模块识别黑线和非黑线信号，STC89C52单片机将信号进行处理，判断小车是否按既定轨迹行驶，若偏离轨道利用蜂鸣器进行报警。小车采用L298N型电机驱动器进行四轮驱动，利用超声波模块进行避障，通过蓝牙模块进行串口通信控制小车。经过系统调试，基本实现了小车直线运行、循迹运行、障碍物检测、报警等功能，有一定的现实意义。
目录
一、 绪论 1
(一) 设计背景及研究意义 1
(二) 研究拟解决的问题及研究方法 1
二、 系统方案设计 3
(一) 系统功能需求 3
(二) 系统方案设计概述 3
(三) 控制器的选型 5
(四) 电机驱动的选型 6
(五) 电源的选型 6
三、 硬件系统设计 8
(一) 电源模块 8
(二) 单片机最小系统 8
(三) 循迹模块 9
(四) 驱动模块 10
(五) 避障模块 12
(六) 蓝牙遥控模块 12
(七) 蜂鸣器模块 13
四、 软件系统设计 14
(一) 系统程序流程 14
(二) 定时器初始化 14
(三) 循迹控制程序 15
(四) 超声波测距程序设计 16
(五) 蓝牙遥控程序设计 17
五、 系统调试和运行 18
(一) 系统调试 18
1. 硬件调试 18
2. 软件调试 19
(二) 系统运行 19
总结 21
参考文献 22
致谢 24
附录一原理图 25
附录二源程序 26
绪论
设计背景及研究意义
在 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
这个科技发达的世界中，智能机器技术逐渐完善，主要代替了人工，节省了人力劳动，提高了生产效率，同时也提高了生产质量。先进的科学技术为人们带来了一个全新的世界，快递公司的自动拣货机器人，生产线上的机械臂，从事搬运工作的智能小车等等，都是人类史上迈向科技的产物。循迹小车的一小步就是人类科技进步的一大步，智能循迹小车涉及了机械、人工智能、自动控制、传感器等等多个领域，是衡量一个国家科学技术是否有实力的一个标准，运用于车间运输、无人驾驶汽车、危险地探索等等，涉猎于工厂、交通、运输，在实际生活中给人类带来便捷，具有广泛的用途。
在人工智能盛行的这个时代，智能循迹小车脱颖而出，许多国家推出移动机器人大赛作为创新教育的领头羊，致力于提高新一代创新精神，提高新一代实力以达到增强国力的效果。智能循迹小车按照既定路线既定要求进行工作，虽然单一，但是简单便捷，在价格方面也会占有一定的优势，这就为它占领各个领域提供了有利的条件。
研究拟解决的问题及研究方法
本设计分为单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。需要解决以下几个问题：
（1）单片机模块：选用一款稳定性好，性价比高的单片机，以达到本设计的控制要求。
（2）传感器模块：选用一款方便使用，抗干扰能力强，成本低廉的传感器采集路面信息，保证小车能够按照既定路线行驶。
（3）电机驱动模块：选用合适功率的电机保证小车能够长时间正常运行。
（4）电源模块：设计选择合适的电源电路，能够保证电机正常工作，保证硬件电路正常运行。
此论文所需要的研究方法主要采用了下面几个：
（1）首先是实验法，此实验的具体目的主要是在我们做出系统的详细方案以后，硬件与软件设计之后进行实际的验证时需要做的，必须不断的实验，选择处最合适的编写程序和元器件，这整个过程是要付出时间和精力的，只有下足够多的功夫，认真仔细的完成，才会有收获，完成我们的设计，得到我们需要的结果。
（2）其次是文献研究法，文献研究法顾名思义就是为了让我们在进行设计当中的时候能够有扎实的基础，参考别的研究者的研究成果可以让我们少走一些弯路，可以使我们在实际设计过程中遇到的问题得到解决，最困难的时候也有办法解决，最后不会惊慌失措，只有这样才可以为设计节约时间。
系统总体设计
系统功能需求
因根据总的设计需求，系统能达到下面几个功能展示：
（1）循迹小车可以正常直线行驶
只有保证小车在非循迹模式下正常直线运行，才能加上循迹功能，令小车进行循迹，这是设计最基础的要求。保证小车的四个轮子在四个电机的驱动下能够以一样的转速进行转动，以保证小车不会胡乱扭动，正常稳定行驶。
（2）循迹小车能够按既定路线行驶
本设计的最终要求使小车循迹，选择合适的传感器电路，对路面信息进行采集，按照已经规划好的路线行驶，保证小车能够接收到正确的路面信息，能够按照规定路线行驶，当遇到障碍物时，也能做出正确的反应。
（3）电源供给能源足够整个系统运行
该系统两个地方需要电源，一是硬件电路需要电源，确保控制电路的运行，能够控制小车的运行轨迹，及其他附属功能的实现。二是电机驱动需要电源，四个电机的正常运行需要的电源容量要比控制电路需要的电源容量大，要合理的使用电源，保证小车能够正常行驶。
（4）避障功能
在寻迹小车遇到障碍物的时候能够自动的绕开障碍物。
（5）蓝牙遥控功能
能够通过手机蓝牙进行遥控运行。
系统方案设计概述
要完成上述功能，本设计采用STC89C52单片机为控制器，设计了电源模块，循迹模块、电机驱动模块、报警模块。利用循迹模块采集路面信息，将信息传输给单片机进行识别，辨别小车是否在正确的轨道上正常行驶，在识别到脱离轨道时，能够利用蜂鸣器进行报警。采用L298N型电机为小车提供驱动动力，采用PWM模式使小车进行前进，后退，转弯，停止。
寻迹小车的系统运行方框图如图21所示。


图21 寻迹小车的系统运行方框图
51单片机作为整个系统的核心控制器，是很重要的，电源键也是非常重要的，所有模块的供电的电压是不同的，所以我们不可以一下子把电池电压接入。如图22是寻迹和避障示意图。这是为了知道车辆正在行驶，准确检测黑线的位置，确认小车的行驶方向。避障小车行走在黑色上,小车行走位置超过黑色线时,按照我单片机控制事先写的程序发送新的指令传到小车的控制系统,这种控制系统重新规划小车车行走的路线,纠正了小车的回到了轨道上,这个探测器检测到小车轨迹的一部分,小车继续行走;如果惯性太强，超出了探测器所能检测到的范围，单片机系统就会工作，重新改变运动路线，使其回到正确的轨道。路线追踪线路由路线追踪部分(黑线)和障碍物回避部分(在道路两侧贴上木板)两部分构成。小车先进入跟踪轨道，然后沿着黑线行驶，到达两部分的连接处进入避障轨道，沿着挡板障行驶，从而实现了循迹和避障。

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