1. 研究目的与意义
1.1研究背景
智能小车是一种具有潜在应用前景的智能移动机器人。循迹技术是其中的重要组成部分，能够使智能小车在不需要人为干预的情况下完成特定的路线行驶任务，具有广泛的应用前景。因此，研究基于单片机的智能小车循迹系统，将为智能移动机器人的开发和应用提供技术支持，具有重要的研究价值和实际意义。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能循迹小车是一种能够依照预设的路线行进的智能车辆，具有广泛的应用前景，例如在工业自动化、无人驾驶等领域中得到广泛的应用。近年来，智能循迹小车技术发展迅速，涌现出了众多优秀的智能循迹小车设计方案，但是这些设计方案大多需要较高的技术水平，且成本较高，难以普及应用。因此，开发一种成本低、易于实现的智能循迹小车系统是有重要意义的。
我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。
2. 研究内容和预期目标
2.1研究内容
本研究的主要研究内容是设计并实现基于单片机的智能循迹小车系统。在具体实现上，将涉及到以下技术和内容：
（1）硬件设计：包括小车底盘的设计、传感器的选择和连接、电路的设计等方面，需要保证系统稳定可靠、精度高、能耗低等特点。
3. 研究的方法与步骤
3.1研究方法在小车设备上进行规划，通过加入红外传感器，光电传感器和光敏二极管，完成小车在运行过程中对地面黑线的同步检测，并将同步的检测数据传送至单片机进行解决和规划解决，最后单片机根据同步检测的不同数据来实现对智能小车的运行路线的规划。这个方式的便利:控制灵敏、可靠，精度程度高，同时能够达到对系统的各项要求。
硬件模块如下：
（1）控制器
控制器是智能循迹小车系统的核心部件，负责实现小车的控制和循迹等功能。常用的控制器有单片机、DSP芯片、FPGA芯片等。在智能循迹小车系统中，常用的控制器是基于单片机的控制器。单片机具有成本低、易于开发、可扩展性好等优点，可以满足智能循迹小车系统的要求。
（2）传感器模块
传感器模块是智能循迹小车系统的重要组成部分，用于检测小车所处环境和位置等信息。常用的传感器有光电传感器、红外传感器、超声波传感器、陀螺仪等。在智能循迹小车系统中，常用的传感器有红外循迹传感器、超声波避障传感器等。
（3）电机和驱动模块
电机和驱动模块是智能循迹小车系统的重要组成部分，用于控制小车的运动和转向。常用的电机有直流电机、步进电机等。在智能循迹小车系统中，常用的电机是直流电机。驱动模块可以根据控制器发出的指令，控制电机的转速和方向等。常用的驱动模块有电机驱动芯片、H桥驱动模块等。
（4）电源模块
电源模块是智能循迹小车系统的重要组成部分，用于提供小车运行所需的电源。常用的电源有锂电池、干电池等。电源模块需要考虑电源的电压、电流、容量等因素，以保证小车能够长时间稳定运行。
软件模块如下：
（1）控制程序
控制程序是智能循迹小车系统的核心程序，负责小车的控制、循迹和导航等功能。该程序需要能够实时地读取传感器的数据，根据传感器数据做出控制决策，并控制小车的电机和转向舵机等执行器实现相应的动作。控制程序需要实现较高的实时性和稳定性，以保证小车能够在复杂的环境中正确地循迹和导航。
（2）循迹算法
循迹算法是智能循迹小车系统的重要组成部分，是实现循迹功能的关键。常见的循迹算法包括PID算法、模糊控制算法、神经网络算法等。通过对传感器数据进行处理和分析，循迹算法可以根据小车所处位置和运动状态，计算出合适的控制指令，从而保证小车能够沿着指定的轨迹行驶。
（3）通信协议
通信协议是实现小车与其他设备或者网络通信的重要组成部分，常用的通信协议有UART、SPI、I2C、蓝牙、WiFi等。通信协议需要实现数据的传输和解析，以保证数据的可靠性和完整性。通信协议还需要考虑通信的带宽、延迟、功耗等因素，以适应不同的应用场景和需求。
（4）用户界面程序
用户界面程序可以通过显示屏、按键等交互设备，为用户提供友好的交互方式。用户界面程序需要能够显示小车的运行状态、实时数据等信息，还需要实现控制参数的修改和保存等功能。通过用户界面程序，用户可以方便地控制小车的运行、修改控制参数等。
（5）数据处理程序
数据处理程序可以对传感器数据和控制指令进行处理和分析，从而实现更多的功能。例如，可以使用数据处理程序实现小车的避障功能、自主导航功能等。数据处理程序需要根据具体的应用场景和需求，选择合适的算法和模型，以实现更加精确和高效的数据处理。
系统总体设计如下：
循迹框图如下：
4. 参考文献
[1] 黄传翔.移动机器人小车系统的设计与研究[J].电子制作,2023,31(05):3-7.
[2] 刘鹏,王雅欣,李晟尧,罗元泽,于梦龙.基于STM32的无线视频监控防疫智能小车[J].电子制作,2023,31(03):27-30 12.
[3] 唐学文,郭晓梅.基于单片机的简易智能小车设计[J].无线互联科技,2023,20(01):29-31.
5. 计划与进度安排
（1）2023.2.24—2023.3.30 查阅资料，撰写开题报告；
（2）2023.3.31—2023.4.10 硬件功能分析，熟悉MCS-51系统指令及编程语言；
（3）2024.4.11—2023.5.5 设计电路原理图、编制应用程序；
