1.总体方案设计
本任务要求设计与制作一个基于单片机控制的简易自动循迹小车，小车以AT89C51为控制核心，用单片机产生PWM波，控制小车速度。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测，并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断，及时控制驱动电机以调整小车转向，从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，实现小车自动寻迹的目的。
本任务要求用Keil C51、Proteus等作开发工具，进行调试与仿真，并在万能板（或PCB板）上进行电路元器安装、电路参数测试与调整，下载程序并测试，实物如图9.34所示，最后需完成任务设计总结报告。
图9.34 自动循迹小车实物
自动循迹小车控制系统由单片机最小系统模块、稳压电源模块、红外检测模块、减速电机及电机驱动模块等部分组成，自动循迹小车控制系统结构框图如图9.35所示。
图9.35 自动循迹小车控制系统结构框图
2.硬件电路设计
根据图9.35的总体设计框图，设计出自动循迹小车控制系统的硬件电路图，如图9.36所示。
当光电传感器开始接收信号，通过比较器将信号传到单片机中。小车进入寻迹模式，即开始不停地扫描与探测器连接的单片I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机，从而纠正小车的状态。单片机采用T0定时计数器，通过来产生PWM波，控制电机转速。
图9.36 自动循迹小车控制系统原理图
1）单片机最小系统
单片机最小系统包括AT89C51单片机、复位电路、时钟电路，其中复位电路采用按键复位。
2）红外检测模块(www.xing528.com)
在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头。红外检测传感器采用ST188器件，其3脚接在LM324的同向输入端，再接一个上拉电阻R3（10 kΩ）。在黑线检测电路中用来确定红外接收信号电平的高低，以电平高低判定黑线有无。在电路中，LM324的一个输入端需接滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来提供合适的比较电压。
3）电机驱动模块
驱动模块采用L298N作为电机驱动芯片，L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机。
4）减速电机
电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大、体积小、质量轻、装配简单、使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。选用减速比为1∶74的直流电机，减速后电机的转速为100 r/min。
3.软件设计
本系统采用PWM来调节直流电机的速度。通过控制51单片机的定时器T0的初值，从而可以实现P0.4和P0.5输出口输出不同占空比的脉冲波形。定时计数器若干时间（比如0.1 ms）中断一次，就使P0.4或P0.5产生一个高电平或低电平。将直流电机的速度分为100个等级，因此一个周期就有个100脉冲，周期为100个脉冲的时间。速度等级对应一个周期的高电平脉冲的个数。占空比为高电平脉冲个数占一个周期总脉冲个数的百分数。一个周期加在电机两端的电压为脉冲高电压乘以占空比。占空比越大，加在电机两端的电压越大，电机转动越快。电机的平均速度等于在一定的占空比下电机的最大速度乘以占空比。当改变占空比时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。准确地讲，平均速度与占空比并不是严格的线性关系，在一般应用中，可以将其近似地看成线性关系。
1）程序流程图
小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。软件的主程序流程图如图9.37所示。
图9.37 主程序流程图
2）C语言程序
C语言源程序如下：
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