自循迹智能小车是智能行走机器人的一种，这种智能小车可以适应不同环境，不受温度、湿度、空间、磁场辐射、重力等条件的影响，在人类无法进入或生存的环境中完成人类无法完成的探测任务，适用于国防及民用等多个领域。本课题是自循迹智能小车控制系统的设计与实现，智能小车的设计涉及到传感器技术，电路设计，程序设计，控制理论等多方面知识，是一项综合设计，设计目标是让智能小车能在弯曲不平的道路上自主循迹运行，不偏离道路，主要内容包括自循迹智能小车的硬件设计、软件及核心智能控制算法设计。 首先介绍了智能小车控制系统的硬件结构设计开发。小车的核心硬件平台采用的是可靠性高，抗干扰能力强，工作频率较高，系统实时性较好的16位单片机HCS12XS128微控制器作为控制核心。硬件模块包括电源模块，传感器模块，增量式速度检测模块，电机舵机驱动模块，键盘及无线调试模块，MCU最小系统模块等的电路，分别实现不同的输入信号和输出执行等功能。本硬件部分构成小车的实体。 其次，自循迹智能小车的软件平台为Code Warrior For Fresale开发环境。软件系统包含系统初始化程序、激光管扫描策略程序、键盘与显示程序等，其功能主要用于实现软件系统基本的输入输出与配置，并通过开机自检程序来预防个别硬件的失效。本文使用数字PID速度控制方案、一次曲线圆滑打角的弯道控制策略来实现智能自循迹控制算法。车前部安装的激光传感器负责采集道路信号，作为小车的导航依据。激光传感器识别黑色引导线，速度传感器检测当前的速度，微控制器读取传感器当前状态，从而控制相应的电路，进而控制小车行进的速度和角度，从而实现小车在实验环境自动循迹行驶的功能。 在本课题中，系统硬件和软件都采用了模块化结构，整个系统的电路结构简单，可靠性能高，并可按需求增加或删除功能。在实际的调试过程中，智能小车能自适应直道、弯道、交叉线、虚线等各种复杂的路况，并智能控制车速，实际的行进的平均速度达到 1.7m/s以上，达到自循迹智能小车设计的目标和要求。

为了满足现代智能化出行需求,提高自平衡小车控制系统的智能化水平,以STM32F103C8T6单片机作为控制核心,采用陀螺仪、加速度计和霍尔传感器分别测量小车车体的倾斜角度、加速度和速度,利用超声波测距模块检测小车与前方障碍物的距离,使用蓝牙方式连接通讯,通过单片机进行PID(比例积分微分)数据运算和处理,输出PWM(脉冲宽度调制)波形,再经过电机驱动模块控制直流电机,实现小车的动态平衡和稳定运动。多次试验结果表明:智能自平衡小车控制系统能够准确避障、稳定运动和动态平衡,满足设计要求。

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