1.1 小車巡線原理

　　這里的巡線是指小車在白色地板上循黑線行走，由于黑線和白色地板對光線的反射系數不同，可以根據接收到的反射光的強弱來判斷“道路”。通常采取的方法是紅外探測法。

　　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的反射性質的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發射紅外光，當紅外光遇到白色紙質地板時發生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據來確定黑線的位置和小車的行走路線。

　　巡線模塊設計與比較

　　采用一體反射式紅外對管，所謂一體就是發射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信號是發射管發出的紅外光經過反射物的反射后得到的，所以使用紅外對管進行循跡時必須是白色地板加黑色引導條。

　　這次設計中由于是近距離探測，故采用紅外對管來完成數據采集。由于紅外光波比可見光長，因此受可見光的影響較小。同時紅外線系統還具有以下優點：尺寸小、質量輕，便于安裝。反射式光電檢測器就是其中的一種器件，它具有體積小、靈敏度高、線性好等特點，外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高。用它作為近距離傳感器是最理想的，電路設計簡單、性能穩定可靠。

　　供電方案設計與比較

　　方案一： 采用兩個電源供電，將電動機驅動電源以及其周邊電路與單片機電源分別供電，由于單片機的電壓較低，而電機需要的電壓較高，容易使單片機電壓過高而損壞，使用兩個電池供電，可以提高系統穩定性，但是多一組電池，增加了小車的質量，同時也增加了小車的慣性，降低了靈敏度。

　　方案二：采用單一電源供電。電源直接給單片機供電，通過單片機的IO口連接到電動機上，這樣輸出的電壓穩定，同時也減輕了小車的質量，使小車更加靈活。但是加高的電壓提高了損壞單片機的風險。

　　從安全性考慮，我們選擇方案一。

　　1.2.3 電機驅動模塊設計與比較

　　方案一：33886驅動

　　采用飛思卡爾公司的直流電機驅動芯片MC33886。其驅動能力強，有過流保護功能，狀態監測功能，通過PWM調節可實現正反轉。

　　1）單獨使用一片33886

　　優點：應用電路簡單，實現方便。缺點：芯片驅動電流小，內阻大，可能存在發熱嚴重的問題，不好加散熱片。

　　2）采用兩片或者四片MC33886并聯

　　優點：可以增大驅動能力，減少單片機發熱量。缺點：存在均流不佳的問題，有礙提高整個裝置的輸出，甚至造成器件和裝置的損害。

　　方案二：L298N驅動

　　L298N是ST生產的芯片，主要特點：工作電壓高，最高工作電壓可達到46V，并且可以驅動兩個電機，可以直接通過電源來調節電壓；可以直接用單片機的I/O口提供信號，而且電路簡單，使用比較方便。

　　經經驗比較，L298N驅動模塊運行可靠，取得效果較好，而且電路的電氣性能和散熱性能較好，此設計選用L298N驅動模塊。

　　1.2.4 智能小車測距模塊設計與比較

　　方案一：用霍爾元件檢測小磁片

　　利用霍爾元件檢測裝在小車輪子上的小磁鐵（放置的小磁鐵個數可更改）給單片機發送中斷脈沖，每受到一次或者幾個脈沖后，小車輪子周長加一次，即最后的總數就為距離，霍爾元件具有體積小，頻率相應寬度大，動態性好，對外圍電路要求簡單等優點。但是他的轉換率比較低，受外界影響，尤其是溫度。

　　方案二：用光柵進行計算

　　在小車的輪子上加上光柵，外圍加上光電管進行檢測。用這種方法進行檢測精確度高，誤差較小，安裝方便。但是在小車轉彎處精確度不高，會造成一定的誤差。

　　方案三：使用帶有編碼器直流電機

　　用這種方法就是簡單，直接計算出，而且精度高。缺點在于這種電機非常貴，自己需求大。

　　但根據我們的實際狀況，我們決定采用第三種方案。

　　1.2.5 剎車機構功能設計與比較

　　方案一：自然減速式

　　當系統發出停止信號時停止給驅動電機供電，小車在無動力狀態因阻力而自然變為靜止。由于慣性，小車全速行駛時需1.8秒后才能停止，因車輪滑行造成的誤差較大。無法實現精確制動的目標。

　　方案二：反轉式

　　當小車需要停車時給驅動電機以反轉信號，利用輪胎與跑道的摩擦力抵消慣性效應。由于車速是漸減的，反向驅動信號長度也要漸減，否則小車可能反向行駛。使用此方案后全速剎車反應時間減少為0.5s。

　　由于需要對小車進行剎車，從而更加準確的計算路程，故本系統中采用方案二。