簡易智能電動車實現了路面標識跟蹤、金屬探測、曲線行駛、躲避障礙物、尋找光源以及安全進入車庫等功能，并且能夠在行駛過程中用語音、指示燈等方式提示電動車的行駛狀態。

　　采用左右獨立的傳動模式行駛，通過光電、紅外和接近開關等傳感器，由單片機系統來決策智能車的行駛狀態。采用PWM技術實現了電動機的多級調速；采用硬件自學習電路提高對不同黑白程度路面的適應能力。獨特的雷達掃描式光電探測裝置保證了光源探測的靈活性，提高了控制決策的有效性。

　　不同路段的軟件模塊對各個傳感器賦以不同的權值，提高了各個路段行駛策略的針對性。通過均值采樣算法降低了噪聲信號的干擾，通過模糊控制算法實現了智能避障和光源跟蹤。采用原子模塊循環法實現數據采集、分析、處理和控制輸出。

　　一、方案選擇與論證

　　1、運動方式的選擇

　　通常的運動方法有輪式和履帶驅動式兩種，其選擇依賴于路面狀況、機械復雜性和控制復雜性。

　　方案一：采用四輪——常見的汽車結構模式

　　特點是一個馬達作為動力，通過變速箱驅動后輪；另一個馬達轉動導向輪來決定行駛方向。優點是在直道行駛速度較快、方向和速度相互獨立。缺點為轉彎半徑大、驅動輪易打滑、導向輪方向不易精確控制。

　　方案二：采用履帶式結構

　　特點：兩個電機分別驅動兩條履帶。優點是可以在原地轉動；在不平的路面上性能穩定，牽引力大。缺點為速度慢、速度和方向不能單獨控制摩擦力很大；能量損耗大，機械結構復雜。

　　綜合考慮，我們將輪式和履帶式的優點結合在一起，采用兩個大腳車的模型（見附圖三）拼接而成，達到了較好的機動性和可控性。

　　2、電機驅動調速方案論證

　　電機驅動調速方案的控制目標是實現電動機的正、反轉及調速

　　方案一：電阻網絡或數字電位器調整分壓

　　采用電阻網絡或數字電位器分壓調整電動機的電壓。但電動機工作電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現很困難。

　　方案二：采用繼電器開關控制

　　采用繼電器控制電動機的開或關，通過開關的切換調整車速。優點是電路簡單，缺點是響應時間慢、控制精度低、機械結構易損壞、壽命較短、可靠性低。

　　方案三：H型PWM電路

　　采用電子開關組成H型PWM電路。H型電路保證了簡單的實現轉速和方向的控制；用單片機控制電子開關工作的占空比，精確調整電動機轉速。最終選擇方案三。

　　3、路面探測方案論證

　　探測路面黑線的原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白線的反射系數不同，可根據接收到的反射光的強弱來判斷傳感器和黑線相對位置。

　　方案一：采用可見光發光二極管和光敏二極管

　　采用普通可見光發光管和光敏管組成的發射－接收電路。其缺點在于易受到環境光源的影響。即便提高發光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。

　　方案二：采用反射式紅外發射－接收器

　　采用反射式紅外發射－接收器。直接用直流電壓對發射管進行供電，其優點是實現簡單，對環境光源的抗干擾能力強，在要求不高時可以使用。

　　方案三：采用脈沖調制的紅外發射－接收器

　　在方案二的基礎上采用脈沖調制發射。由于環境光干擾主要是直流分量，因此如果采用帶有特定交流分量的調制信號，則可在接收端采用相應的手段來大幅度減少外界干擾。缺點是實現復雜﹑成本高。

　　根據本題目中對探測地面的要求，由于傳感器可以在車體的下部，發射、接收距地面都很近，外界光對其的干擾都很小。在基本不影響效果的前提下，為了簡便起見，我們選用了方案二。

　　4、障礙物探測模塊

　　方案一：超聲波探測

　　采用超聲波器件。超聲波波瓣較寬，一個發生器就可以監視較寬的范圍。其優點為抗干擾能力強，不受物體表面顏色的影響。缺點為實現電路復雜，且用通常的測量方法在較近距離上有盲區。

　　方案二：光電式探測

　　采用光電式發射、檢測模塊。由于單個發射器的照射范圍不能太小，因此不使用激光管。用波瓣較寬的脈沖調制型紅外發射管和接收器。其優點是電路實現簡單，抗干擾性較強。

　　由于題目中已知障礙物外表為白色，有利于紅外線的反射。同時從電路實現的難易程度上考慮，我們最終選擇了方案二。

　　5、尋光定向模塊

　　題目條件是在終點線后放置200W白熾燈用以指向，因此采用普通光敏三極管進行檢測。

　　方案一：車轉式安裝

　　采用固定方向安裝方式。將兩個光敏三極管固定在車頭的左右兩邊指向前方，當車頭對準光源時，兩傳感器輸出平衡；當車的方向不準時，通過兩傳感器輸出的差別控制車原地轉向來尋找光源。

　　方案二：模擬雷達掃描

　　用裝在車底盤上的步進電機帶動圓盤左右掃描，裝在圓盤上的光敏傳感器通過掃描，可以準確定位光源。

　　方案一實現簡單，其缺點為尋找光源較麻煩，需要驅動整輛智能車轉動，功耗多且浪費時間；方案二實現較為復雜，但是其定位準確，僅轉動圓盤而不用轉動智能車，節省了電源和時間?？紤]到題目的指標要求及系統性能要求，我們采用了方案二。

　　6、車輪檢速及路程計算模塊

　　方案一：磁感應式

　　采用霍爾元器件（霍爾元器件應用霍爾效應，輸出量與磁場的大小有關）并在車輪上安裝磁片，利用位置固定的開關型霍爾元器件來檢測車輪的轉動，通過單位時間內的脈沖數進行車速測量。

　　方案二：光反射式

　　采用反射式紅外器件。在車輪輪輻面板上均勻畫出黑底白線或白底黑線，通過正對線條的反射式紅外器件，產生脈沖。通過對脈沖的計數測速。

　　方案三：光對射式

　　采用對射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出孔，在輪子兩側固定相對的紅外發射、接收器件。在過孔處接收器可以接收到信號。從而輪子轉動時可以產生連續脈沖信號，通過對脈沖的計數進行車速測量。

　　以結構簡單和輸出精確作為選擇標準，我們認為使用方案一的工作量最小。方案二、三雖然可以達到較高的精度（磁片不可能放置太密），但安裝較麻煩。由于題目中對路程的記錄沒有較高的精度要求，因此選擇了方案一。

　　7、供電電源選擇

　　方案一：單電源供電

　　優點是供電電路簡單；缺點是由于電機的特性，電壓波動較大，嚴重時可能造成單片機系統掉電。

　　方案二：雙電源供電

　　將電機驅動電源其它電路電源分離，利用光電耦合器傳輸信號。優點是減少耦合，提高系統穩定性；缺點為電路較復雜，電池占空間較大。

　　由于車耗電量較大，用3節鋰電池（每節3V）或6節5號堿性電池串聯供電，可以滿足電量要求，為了節省有限的空間，選用單電源供電。又考慮到鋰電成本較高，且車體需要電池來配平重心，最終選用6節堿性電池裝到車體后部。電流分為兩路，一路通過7805穩壓后向控制系統和傳感器供電，另一路加到電機驅動電路，并在電機端口兩端加上了0.1uf去耦電容。