基于FPGA的智能小车：自动循迹与避障设计

本文档主要探讨了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的智能小车设计，该方案着重于实现小车的自动化行驶和避障循迹功能。系统的核心设计思路是利用FPGA作为控制中心，通过生成脉宽调制(PWM)波来精确调控小车的速度。FPGA通过集成红外线传感器TCRT5000来感知路面上的黑色轨迹，这些传感器能实时捕获路面特征并将其转化为电信号。当小车检测到黑色轨迹时，FPGA根据接收到的信号调整电机驱动电路的工作状态，从而让小车按照预设轨迹行驶。 红外线传感器在本设计中扮演着至关重要的角色，它不仅帮助小车定位路径，还能提供持续的环境反馈，使得小车能够在复杂的环境中保持稳定。同时，系统中还配置了超声波模块，用于实时检测前方障碍物。当传感器检测到前方有障碍物时，FPGA会快速分析并计算出合适的避障策略，通过调整电机驱动电路，使小车能够灵活地改变行驶路线，实现避障功能。 设计者段丽娜，硕士学历，华中科技大学武昌分校讲师，专长在于信息处理与检测技术。她的研究工作集中在如何将这些先进的电子元件和技术有效地融合到智能小车的设计中，以提升小车的智能化水平和自主性。 本文的关键技术包括FPGA的硬件编程和信号处理、红外线传感器的信号采集与解析、以及电机驱动电路的控制策略。此外，避障循迹算法也是核心内容，它确保了小车能在遇到障碍时做出正确的反应，保证了系统的实用性与安全性。 整个设计既体现了现代信息技术的集成应用，也展示了如何通过硬件设计和软件算法的巧妙结合，使小车具备更高的智能化水平。这项研究对于推动智能车辆的发展，尤其是自动驾驶领域的探索具有重要意义。