摘要：本设计采用Cyclone IV系列的EP4CE6E22C8N作为系统的控制芯片，实现小车的循迹避障功能。系统采用模块化的设计思路，可分为主控、循迹、避障、驱动等模块，不同模块之间相互协作，共同实现小车的功能。小车具有循迹和避障两种工作模式，循迹模式下，FPGA通过红外线传感器检测到的路面信息作出判断，进而利用驱动芯片来控制小车的航向，使小车能够按照预设路线正常行驶，实现其循迹功能。避障模式下，小车利用超声波测距模块实时检测周围环境，实现避障功能。本设计全部程序均采用Verilog HDL硬件描述语言编写，多次试验结果显示，小车能稳定实现其循迹避障功能。

关键词：智能小车；FPGA；循迹；避障

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摘   要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 智能循迹小车简介-1

1.2 智能循迹小车发展历程-1

1.2.1 国外发展历程-1

1.2.2 国内发展历程-1

1.3 智能循迹小车分类-3

1.4 智能循迹小车应用前景-3

第二章  设计方案-5

2.1 设计要求-5

2.2 系统结构框图-5

2.3 模块方案论证-5

2.3.1 主控模块-6

2.3.2 电源模块-7

2.3.3 循迹模块-7

2.3.4 避障模块-7

2.3.5 驱动模块-8

2.3.6 电机模块-8

2.4 系统总体方案-9

第三章  硬件设计-10

3.1 主控模块-10

3.2 电源模块-11

3.2.1 LM2596稳压芯片-11

3.2.2 稳压电路图-11

3.3 循迹模块-12

3.3.1 TCRT5000传感器-12

3.3.2 红外探测法-12

3.3.3 LM324比较器-13

3.3.4 循迹模块原理图-14

3.4 避障模块-15

3.4.1 时间差测距法-15

3.4.2 HC-SR04超声波测距模块-15

3.5 驱动模块-16

3.5.1 驱动芯片L298N-16

3.5.2 PWM控制原理-18

3.5.3 电机驱动模块原理图-18

第四章  软件设计-19

4.1 主程序框图-19

4.2 循迹模块-20

4.3 避障模块-21

4.4 PWM波的产生-22

第五章 调试与验证-23

5.1 小车实物图-23

5.2 硬件电路改进-23

5.3 软件代码测试-24

5.3.1 PWM波-24

5.3.2 顶层仿真-24

设计总结-26

性能概述-26

感悟体会-26

参考文献-28

致  谢-30