本系統(tǒng)采用單片機C8051F005作為核心器件對小汽車行駛的自動控制。控制過程是利用反射型光電傳感器識別路面黑線信息，保證小車能夠有效的尋跡和停止。采用角度傳感器測量坡度，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理，完成電動小汽車在蹺蹺板處于任何角度時的速度及方向控制。利用PWM （脈寬調(diào)制）技術控制直流電機的轉速，時間用數(shù)碼管顯示。本設計共使用五支反射型光電傳感器，其中利用四支控制車輪的轉向，一支控制前進、停止。整個系統(tǒng)較好的實現(xiàn)了題目的要求，達到了較高的性能指標。

　　根據(jù)題目的基本要求，分別對系統(tǒng)各模塊進行論證。

　　1、 單片機的選擇

　　方案一： 采用傳統(tǒng)的89C51芯片作為小車的控制中心。51單片機具有價格低廉使用簡單等特點，但其運算速度較低。功能比較單一，內(nèi)部資源比較少，在對小車進行控制時必須外擴芯片， 且本系統(tǒng)需要A/D、D/A轉換模塊但89C51中沒有，需要外加，控制過程相對比較繁瑣。

　　方案二： 采用單片機C8051F005作為控制中心。C8051F系列單片機的指令系統(tǒng)與傳統(tǒng)的80C51單片機完全兼容，且單片機C8051F005具有豐富的內(nèi)部資源，并且包含12位精度的A/D、D/A轉換模塊，方便了模擬、數(shù)字信號的轉換，不需要再外加A/D、D/A轉換模塊，并且由于采用流水線技術，比標準51系列單片機快約12倍，除此之外C8051F系列單片機還具有操作簡單，在線下載易于調(diào)試等優(yōu)點，完全適合于對小車的控制。尤其是其具有豐富的中斷源為接收傳感器的信息提供了很大的方便。

　　基于上述分析，所以選擇方案二。

　　2、 電動機驅動調(diào)速模塊的選擇

　　方案一： 采用步進電機作為驅動源，此種方案可以輕松地達到調(diào)速的目的，但是在原有的小車結構上找到合適的步進電機比較困難，同時也加大了系統(tǒng)的復雜程度，更提高了硬件改造的困難程度，而且步進電機的價格也比較高。

　　方案二： 采用由達林頓管組成的H型PWM電路。PWM電路由四個大功率晶體管組成H橋電路構成，四個晶體管分為兩組，交替導通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關狀態(tài)，通過調(diào)整輸入控制脈沖的占空比，精確調(diào)整電動機轉速。這種電路由于管子只工作在飽和和截止狀態(tài)下，效率非常高。H型電路使實現(xiàn)轉速和方向的控制簡化，且電子開關的速度很快，穩(wěn)定性極強，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術。

　　基于上述分析，擬采用方案二。

　　3、 路面黑線探測模塊的選擇

　　探測路面黑線的工作原理是：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光強弱判斷是否到達黑線

　　方案一： 不調(diào)制的反射式紅外發(fā)射—接收器。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以降低環(huán)境干擾；但如果直接用直流電壓對管子進行供電，限于管子的平均功率要求，工作電流只能在10mA左右，仍然容易受到干擾。

　　方案二： 采用電光開關（E3F-DS0C4），此電光開關默認為低電平，當檢測到黑線時會輸出高電平給單片機，從而產(chǎn)生中斷。此電路有助于降低輸入阻抗且硬件電路簡單易于軟件控制，還可以有效將光電檢測結果送入單片機處理。

　　基于上述考慮，擬采用方案二。

　　4、 顯示選擇

　　方案一：采用靜態(tài)驅動法。輸出一次顯示數(shù)據(jù)后，所有數(shù)碼管可以一直保持顯示，只需要改變顯示內(nèi)容時才重新發(fā)送一次顯示數(shù)據(jù)，但實時性差，不宜采用。

　　方案二：采用動態(tài)驅動法原理。每只數(shù)碼管輪流顯示各自的字符。由于人眼具有視覺暫留特性，當每只數(shù)碼管顯示的時間間隔小于1/16S時人眼感覺不到閃爍，看到的是每只數(shù)碼管常亮。

　　以上兩種方案綜合考慮，采用方案二。

　　5、 電源的選擇

　　方案一：雙電源供電。用兩個電源分別給控制系統(tǒng)和電機系統(tǒng)供電將兩個系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合傳輸信號，這樣做雖然可以將電動機驅動所造成的干擾大大降低但操作復雜不如單電源方便靈活。

　　方案二：采用單一電源（6節(jié)AA電池）供電方案，并在單片機與電機驅動電路間采用了光電耦合器進行連接，這樣既能簡化電路，提高了電源的可靠性，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　基于上述分析，擬采用方案二。

　　二、系統(tǒng)框圖及工作原理

　　圖2-1給出了系統(tǒng)組成框圖，數(shù)據(jù)采集通過反射型光電傳感器完成對黑線的檢測，并以電信號脈沖的形式送入單片機的中斷源，五支反射型光電傳感器依圖由上至下順序分別與單片機的P1.6、P1.7、P0.2、P1.5、P1.4相接，單片機對送來的信號進行分析、處理，角度傳感器將采集的信息通過A/D模塊進行采集，經(jīng)處理后發(fā)出指令對小車實施控制，使電動車在行駛中速度得以調(diào)整。另外，單片機通過內(nèi)部時鐘對行駛時間進行記錄并顯示。