根據題目要求，系統可以劃分為幾個基本模塊，如圖 1所示。

　　對各模塊的實現，分別有以下一些不同的設計方案：

　　1. 電動機驅動調速模塊

　　方案一：采用電阻網絡或數字電位器

　　調整電動機的分壓，從而達到調速的目的。

　　但是電阻網絡只能實現有級調速，而數字

　　電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般電動機的電阻很小，但電流很大;分壓不僅會降低效率，而且實現很困難。

　　方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調整。這個方案的優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、機械結構易損壞、壽命較 短、可靠性不高。

　　方案三：采用由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電動機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效 率非常高;H型電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制;電子開關的速度很快，穩定性也極強，是一種廣泛采用的PWM調速技術。

　　基于上述理論分析，擬選擇方案三。

　　2. 路面黑線探測模塊

　　探測路面黑線的大致原理是：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數不同，可根據接收到的反射光強弱判斷是否到達黑線。

　　方案一：可見光發光二極管與光敏二極管組成的發射-接收電路。這種方案的缺點在于其他環境光源會對光敏二極管的工作產生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判;雖然采取超高亮發光管可以降低一定的干擾，但這又將增加額外的功率損耗。

　　方案二：不調制的反射式紅外發射-接收器。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以降低環境光源干擾;但如果直接用直流電壓對管子進行供電，限于管子的平均功率要求，工作電流只能在1OM左右，仍然容易受到干擾。

　　方案三：脈沖調制的反射式紅外發射-接收器。考慮到環境光干擾主要是直流分量，如果采用帶有交流分量的調制信號，則可大幅度減少外界干擾;另外，紅外發射管的最大工作電流取決于平均電流，如果使用占空比小的調制信號，在平均電流不變的情況下，瞬時電流可以很大（50-100mA），這樣也大大提高了信噪比。

　　基于上述考慮，擬采用方案三。

　　3. 車輪檢速及路程計算模塊

　　方案一：采用霍爾集成片。該器件內部由三片霍爾金屬板組成，當磁鐵正對金屬板時，由于霍爾效應，金屬板發生橫向導通，因此可以在車輪上安裝磁片，而將霍爾集成片安裝在固定軸上，通過對脈沖的計數進行車速測量。

　　方案二：受鼠標的工作原理啟發，采用斷續式光電開關。由于該開關是溝槽結構，可以將其置于固定軸上，再在車輪上均勻地固定多個遮光條，讓其恰好通過溝槽，產生一個個脈沖。通過脈沖的計數，對速度進行測量。

　　以上兩種都是比較可行的轉速測量方案。尤其是霍爾元件，在工業土得到廣泛采用。但是在本題中，小車的車輪較小，方案一的磁片密集安裝十分困難，容易產生相互干擾。相反，方案二適用于精度較高的場合，可以車輪上加較多的遮光條來滿足脈沖計數的精度要求，因此擬采用方案二。

　　4. 電源選擇

　　方案一：所有器件采用單一電源（6節M電池）。這樣供電比較簡單;但是由于電動機啟動瞬間電流很大，而且PWM驅動的電動機電流波動較大，會造成電壓不穩、有毛刺等干擾，嚴重時可能造成單片機系統掉電，缺點十分明顯。

　　方案二：雙電源供電。將電動機驅動電源與單片機以及其周邊電路電源完全隔離，利用光電藕合器傳輸信號。這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動機驅動所造成的干擾徹底消除，提高了系統穩定性。

　　我們認為本設計的穩定可靠性更為重要，故擬采用方案二。

　　5. 小結

　　經過一番仔細的論證與比較，我們決定了系統各個主要模塊的最終方案如下：電動機驅動與調速模塊：采用達林頓管的H型PWM電動機驅動電路。車輪檢速模塊： 采用光電斷續開關構成的光電感應系統。路面黑線檢測模塊：采用調制的反射式發射-接收器。 電源：雙電源供電（6節M電池+1節9V方型電池）。