随着科学技术的发展，嵌入式系统在控制领域得到了越来越广泛的应用，而基于嵌入式开发的智能车辆在智能交通系统（ITS）中也扮演着越来越重要的角色。本文以华南理工大学在广州现代产业技术研究院的交通实验室建设为背景，分析了智能小车的功能，并以Cortex-M3为主控制器，设计了一个集环境感知、规划决策于一体的智能小车运动控制系统。论文首先对智能小车的控制系统和各个功能模块进行了详细的分析，其次，根据小车的运动特性建立了其运动学模型，为控制系统的设计提供了理论依据，在跟踪算法设计中，以车体偏离中心线的偏差与偏差率作为输入设计了模糊控制器，结合光电传感器反馈的速度值设计PID控制算法实行闭环控制，并使用Matlab工具进行仿真，验证了模糊控制算法和PID控制算法的优越性，再次，设计交通信号控制机与智能小车间的无线通信协议，实现智能小车对交通信号灯状态的识别，最后，在Cortex-M3上移植uC/OS-II嵌入式实时操作系统，编写多任务程序对智能小车的功能模块进行管理，提高了智能小车控制系统的实时性。本论文的主要工作内容如下：一、根据选用的主控制器和传感器，设计了嵌入式系统控制电路。二、建立了智能小车的运动学模型，分别采用了模糊控制算法和PID算法对智能小车的舵机和驱动电机进行控制，并使用Matlab工具进行仿真实验，验证了控制算法的优越性。三、分析了交通信号控制机系统的工作原理，并设计了信号控制机与智能小车之间的无线通信协议，实现了智能小车识别交通信号灯。四、通过移植uC/OS-II嵌入式实时操作系统到主控制器Cortex-M3上，编写多任务程序对智能小车实现多任务管理，提高了运动控制系统的实时性。