1系统方案论证
1.1主控电路选择
方案一：采用FPGA构成的主控电路,具有体积小、稳定性强、运算速度快等特点，可以提供丰富的逻辑单元和I/O口资源，但成本较高。方案二：采用AT89S52单片机构成的主控电路，支持ISP下载技术，操作简单、通用性强、性价比高。综合分析，选择方案二。
1.2电机驱动选择
方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电机的分压，从而达到调速目的。但电阻网络只能实现有级调速，数字电阻的元器件价格较高，而且一般电机的电阻较小，电流较大，分压会降低效率，而且实现较为困难。方案二：采用L298芯片来驱动电机，其外围电路结构简单,且该芯片可以直接与单片机I/O口相连,易实现单片机的实时控制。经比较分析，方案二具有电路结构简单且性价比高的特点,故选择方案二。
1.3循迹方案选择
循迹的原理：光线照射到路面并反射，黑线和白纸对光的反射系数不同，采用红外对管判断接收的反射光的强弱，从而控制小车循黑线轨迹行走。方案一：由普通发光二极管及光敏三极管构成发射接收方案。但该方案容易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到，虽然超高亮度发光二极管可降低干扰，但增加了额外的功率损耗。方案二：采用红外线对管循迹，红外发射管发出红外光，遇到黑线后反射，再被红外接收管接收，在接收端输出高电平或低电平，单片机根据接收到的电平识别来确定黑线的位置，从而控制小车循着黑线行走。红外对管成本低，外围电路简单,不易受环境影响，故采取方案二实现对轨迹的循迹。
1.4检测光照强度模块
方案一：采用太阳能电池板，太阳能电池板作为太阳能发电系统的核心部分，具有吸收光谱的作用，但是器件价格较为昂贵，且吸光范围大，容易受周围环境的影响，不易调节灵敏度。方案二：采用三个光敏电阻，根据光的强弱来检测LED定位光源的位置，使激光笔射中靶心。光敏电阻成本较低、灵敏度易调节，外围电路较为简单，故选用方案二。
2电路模块的设计与分析
2.1系统设计
系统主要由循迹小车和光源跟踪系统组成。循迹小车由红外对管对轨迹的检测将信号传输到单片机最小系统工作并适时显示小车运行的时间和控制光源LED的亮灭情况。单片机通过高低电平控制电机转动，调节PWM波占空比控制小车行走的速度[3]。光源跟踪系统主要以光敏电阻检测小车上的光源LED，将信息传输到单片机控制电机驱动使激光打在小车的靶牌上。
2.2单片机主控电路
单片机主控电路包括单片机最小系统、显示控制电路。单片机P0口则用于传输显示数据，使数码管能够实时显示系统工作状态，并采集红外传感器和光敏传感器检测的信息进行处理，从而控制小车及光源跟踪系统工作。
2.3L298驱动电路
L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，可同时控制两个电机，且输出电流可达到2A。OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接两个电机，5、7、10、12脚输入控制电平，控制电机正反转。ENA、ENB接使能端，控制电机的停转。
2.4循迹检测电路
系统采用红外对管来实现黑线循迹的检测。三个红外线对管及一些外围元件构成的红外线对管检测电路，其输出端通过排线接到单片机IO口，将信号输入单片机进行识别处理。单片机输出信号通过控制L298来驱动电机的转弯和行走[4]。当小车行驶为直线时，中间红外线对管输出低电平，左右两个对管输出高电平。
2.5光敏检测电路
光敏检测电路中采用的传感器是光敏电阻。外界环境光线的明暗变化会改变光敏电阻的阻值，从而使三极管Q1导通或截止。光敏电阻通过对周围环境光线强度的检测，并将检测的状态与系统判断光源位置信号进行比较，如果检测到的发光状态与系统判断光源位置信号匹配，则迅速定位，并用激光笔照射到循迹小车上的靶牌上以指示光源位置。
3系统测试与分析
实验1：激光笔光点偏离光源中心5cm时，测试结果如表1所示。表1测试记录实验1表明，光源跟踪系统在离光源5cm时可以自动寻找光源，寻找时间在2s以内。实验2：小车从C点沿遁迹线行走到D点的时间为20～50s可调节，在10s内可完成从D点返回到C点。
4结论与总结
基于AT89S52的光源自动跟踪系可以控制小车沿遁迹线行走，并能够准确检测光源及用激光笔指示光源的位置，具备速度档位切换模式和声光报警功能等功能。实验也表系统比较稳定，性价比较高，且节能环保。
作者：王菊娇 罗宜春 单位：广西交通职业技术学院
