毕业设计（论文）-基于超声波自动避障小车的设计

基于超声波自动避障小车的设计基于超声波自动避障小车的设计摘要 智能普及的 21 世纪,智能车越来越受到人们的重视，智能小车也就逐渐受到广大学生跟研究者的喜爱，基于单片机设计的智能小车，价钱便宜，电路简单，程序也比较的容易调试，趣味性强，所以在本设计中的焦点即是用单片机控制智能小车并使其搭载超声波测距仪，通过程序的编写以及对硬件各部分的调试，使其最终达到在障碍物小于编程中设定的距离的情况下能够进行自动避障。超声波也是现今时代发展的主流。应用在各个大品牌的汽车上。自动泊车和拐弯都是在基于超声波的测距情况下来完成并实现其功能的。智能车系统的远景是最有吸引力的是智能汽车可以用于未来,当司机由于疏忽或打瞌睡,这样的设计智能车能体现它的作用。要是汽车偏离或小于安全距离障碍,汽车将发出警报,并提示司机,如果司机反应迟钝,车子会自动减速或停止在路边。在这个设计中,归纳运用大学四年的进修单片机编程知识,硬件电路设计、焊接和电子设计在学校真正的技能。提高我的知识理解能力和动手实践能力。在未来进入社会起着不可或缺的作用。关键词 超声波避障单片机全套设计加扣3012250582 I基于超声波自动避障小车的设计Design of automatic obstacle avoidance vehicle based on UltrasonicAbstract In the smart popularization of the 21st century, Smart car more and more get peoples attention, Smart car is gradually popular with students and researchers, Of smart car based on single-chip microcomputer, the price is cheap, simple circuit, the program is easier to debug, interesting, so in the design of the core is to use single chip microcomputer control of intelligent cars and make them carry ultrasonic range finder, through the writing of the program as well as to the various parts of the hardware debugging, make its final to set the distance is less than the programming of the obstacles to be able to automatic obstacle avoidance.Ultrasonic is now the mainstream of The Times. Applications in all major brands of cars. Automatic parking and turning is done based on the ultrasonic ranging is down and to realize its function.The prospect of the intelligent car system is the most attractive is the smart car can be used for wood to, when the driver because of negligence or nap so that the design of smart car can reflect its role. If the car veering off or less than the safe distance away from obstacles, the car will be a turtle, and alert the driver, if a driver is slow to react, the car will automatically slow down or stop on the side of the road.In this design, the integrated use of the learned in the university four years of microcontroller programming knowledge and circuit connection, hard pieces of welding and electronic design and other really learned in school. Compare my knowledge integration capability and hands-on practical ability. On entering society plays an important role in the future.Keywords ultrasonic, Obstacle avoidance, Single chip microcomputerII基于超声波自动避障小车的设计目录引言 .1第 1 章概论.21.1项目研究背景及意义 .21.2国内外的发展情况 .21.3毕业设计的目标与内容 .4第 2 章 系统总体设计 .52.1系统总体方案设计 .52.2系统模块设计 .52.2.1测距模块选择测 .52.2.2超声波部分设计 .52.2.3电机驱动部分设计 .6第 3 章 系统硬件设计 .73.1避障车底座介绍 .73.1.1亚克支架底盘配件清单 .73.1.2步进电机 .73.2单片机最小系统 .83.2.1STCS89C52 概述 .83.2.2工作原理 .83.3电机驱动 .103.3.1电机驱动电路原理 .103.3.2电机驱动 L298N 介绍 .103.3.3 引脚级功能 .103.4超声波模块 .113.4.1超声波电路原理图 .113.4.2超声波 HC-SR04 介绍 .113.5稳压电路设计 .123.5.1稳压电路电路原理图 .123.5.2稳压管介绍 .133.6警报电路设计 .133.7显示电路设计 .13第 4 章 系统软件设计 .144.1软件总体结构 .14III基于超声波自动避障小车的设计4.2 超声波测距模块软件设计144.3 超声波避障与电机驱动软件设计15第 5 章 系统调试165.1 安装步骤165.1.1 检查元件的好坏165.1.2 放置、焊接各元件165.2 电路的调试165.3 软件调试16结论17致谢18参考文献19附录20IV基于超声波自动避障小车的设计引言智能作为当代社会的新产品,是今后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作,无需人为驾驶，便可以完成预期所要达到的或更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能避障模式，同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国具市场技术含量的缺乏进行一定的填补，实现经济收益，形成商业价值1。超声波作为智能避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的趋势,在这种情况下研究超声波在智能车避障具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。随着智能小车的发展，我们未来生活中一定会出现无人驾驶的汽车，我们智能避障小车对无人驾驶汽车具有一定的指导意义。1基于超声波自动避障小车的设计第1章概论1.1 项目研究背景及意义世界终将是嵌入式的天下。微软在 80 年代看到了个人 PC,却没有预测到更远的未来。乔布斯重新定义了智能手机，更加贴近人类生活。然而谷歌想得是的是改变世界。开放式的平台才是世界未来的发展主流。时代在变，时代的主流在变,人们心中的定义的 流行更新替换的也是越来越快。在进入 21 世纪以来,世界发展的总体大方向是“智能”。什么是智能呢？职能作 为新时代的产物,被定义为“它能够按照人类预先给定的模式，在某个特定的环境和条件下自动运行，不需人为的管理，就可以完成预期所想要达到的或者是更高级的目标。”在本设计中，就体现了小车的智能模式。通过程序的编写和硬件的调试,在单片机控制下，驱动小车底盘上的变速电机的转动，带动小车的前进，通过搭载在小车底盘上的超声波测距仪判断在障碍物距离,并在小车与障碍物的距离小于编程中的设定值时,小车就会自己做出自动的动作 , 朝着没有障碍物的方向继续前行 , 完成开始设计时的目在当今这个社会的大背景下，所有人力不可及的事情好像都可以通过人类的智慧，让更多的现代高科技产物代替人类去完成。比如在地震之后，检测在废墟下是否还有待 拯救人类；在家庭主人忙碌一整天之后，回到家之后看到乱作一团的家里卫生环境，通过简单的一个开关按钮,就可以让吸尘器机器人进行自动动作,帮助打理家庭环境卫生,在阴暗的工厂仓库中，工人们不方便操作，本设计就是工厂仓库搬运机器人的雏形2。我国作为世界上的经济大国，在科技领域已经取得不小的成就。但是在汽车制造业，我国跟世界上的顶尖制造国还是有一定的差距。在顶尖的汽车中，都会应用到超声波的 智能避障，当汽车与障碍物之间的距离小于一定距离的时候，系统就会提示车主，让车主做出相对应的处理措施。如果司机没有采取措施，汽车便会制自行制动，避免发生危险。我国的科研人员也可以参照此方向做研究并进行发展。1.2 国内外的发展情况在国外,智能避障车的发展有如下趋势。一方面智能壁障车在制造业应用的范围越来越广阔,其标准化，模块化，网络化和智能化的程度越来越高,功能也越来越强大,并向着计算机技术和装备成套化的方向发展;另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展,如表演型机器人,服务型机器人,机器人玩具等。国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。外太空探索，仓库管理，智能家庭清洁机器人，智能避障小车，航空航天，儿童玩具，2基于超声波自动避障小车的设计以及人们日常所用到的手机,电脑等都充斥着智能,智能是这个社会发展的大方向，是社会发展的必然趋势,国外在这方面的研究早于我国,因此在这方面,我国还是比较落后于欧美及日本等发达国家的。自人类进入科技世纪后,随着各领域的科技技术的迅猛发展,人们对生活、生产、工具使用安全性的要求也越来越高,相比于古代的人力,人们现在更愿意让机器去代替人力来完成一些工作,因此,科学技术的发展必然会改变这一现状,各类高科技产品交替衍生,小则人们的衣食住行,行车安全,智能交通,儿童玩具等,大则到国家的国防安全,航天航空领域,外太空探索等,这些都已成为人们生活必不可少的一部分。机器人是现代社会的发展产物,是人类文明进步的标志,是世界发展史上的一个重要的里程碑。它可以作为人类劳动成产中的主要力量,可以在很大程度上帮助人们减轻工作负担,减小工作量;不会危及到人类的安全,在人类不适宜去到的环境下可以驱使只能小型机器人代替人类涉足,将信息传回人类所能接受到的媒介中,使人总结并得出应有的结论。对于机器人的定义从来都没有一个统一的标准。但是在大多数专家学者看来,所谓机器人就是通过软件编程控制硬件，使其能够实现它应该完成的功能。在 1979 年，美国的机器人学会对机器人进行了定义;一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是位了执行不同任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。而日本 的学者则认为：机器人就是一种自动化的机械。但是在我国的学者眼中，机器人就是一种自动化机器，它能够具有高度的灵活性，并且具备一些和人或生物相似的智能能力的自动化机器3。智能小车就是在这样的前提下演变而成的，智能小车其实就是一种简易的智能机器人，它具有很强的自我组织能力和自我适应能力，可以在没有人操作的情况下完成很多提前规划好的任务。其被开发出的主要目的就是完成一些危险的，费时费力的，一些对人们正常生活有障碍的工作，此时，智能避障小车就能很好的去完成这些工作，并达到预期的目的，障碍物检测是智能移动机器人、智能汽车对周边环境感知技术研究领域中的重要方面。可移动的智能机器人自适应能力强，高度的自规划能力和较强自组织能力使其性能强劲，操作方便，在没有人类的干预和扰动条件下，不用特定环境和外部因素的改变，就能够在初始设定中有效的完成设计时的目标，完成任务。智能避障小车是智能汽车研究的雏形,通过传感器的数据接收能够快速的进行判断并且迅速做出反应，对感知周围环境技术也有一定的研究意义。社会的发展，科技的进步，使得如今技术越来越向利益方向发展，欧美各国及日本等发达国家都对该研究方向做出一定的探索和研究，并且取得了比较可观的成果。我国因为发展起步晚，理论技术不足，基础设施不全，资金分配不够合理等因素,导致我国在这方面的研究领域中取得的成果与发达国家存在较大的差距，只有在一些小研究机构能做出一些小的研究成果。在本设计中，通过使用“基于超声波的障碍物检测测距系统”，用单片机 L298N 驱动小车的电机转动，通过装配的单片机程序驱动，负载超声波的测距程序，实现小车在障碍物3基于超声波自动避障小车的设计的距离小于设定距离时能够自动作出判断并执行拐弯动作，向没有障碍物的方向继续前行。此设计可以说是就在机器人的雏形，也可以是仓库搬运机器人的雏形，也可以用于儿童玩具开发，发展前景较为广阔，使用价值比较高。1.3 毕业设计的目标与内容研究 HC-SR04 超声波模块的测距工作原理，学习本模块的使用方法；研究车轮电机的驱动方法，并了解电机的负载及其驱动电压，设计合理的电机驱动电路；用 C 语言写程序，实现智能避障小车的控制算法，利用 HC-SR04 超声波测距模块，测量障碍物和小车之间的距离，通过单片机程序的编写驱动超声波模块反馈的距离，与在设计中的设 定值进行比较，当距离小于设定值时，小车能够自动避开障碍物并继续前进4。智能避障小车也会在仓库管理等方面有广泛的应用，设计并实现智能避障小车的控制算法，在锻炼学生动手能力、提高学生理论联系实际能力的同时，可以为工程实践积累经验。4基于超声波自动避障小车的设计第 2 章 系统总体设计2.1 系统总体方案设计我的智能避障小车由两单片机控制，一个控制超声波测距，一个控制电机，两个单片机采用同步通信，超声波检测的信号会传输给电机驱动部分的单片机，超声波测距部分有数码管，电源，测距模块，按键,警报电路，电机驱动部分有电机驱动跟电机。如图 2-1 所示。数码管电源测距模电机驱测距模块块部分动部分电机驱动电机单片机单片机按键警报电路图 2-1 系统总体模块图我们采用了两片单片机，才有一片跟两片单片机优缺点对比，一块单片机的可以节约成本，但是引脚不够多，不适合喜欢 DIY 的人，灵活性不够，两片单片机的话，引脚足够多，如果消费者想自己加点其他的功能进去会变得方便，编程会变得更加简单，缺点的话是价格会贵一点，我之所以会选择使用两个单片机是因为两个系统分开设计,精确度会提高。2.2系统模块设计2.2.1 测距模块选择测距有红外测距跟超声波测距，红外测距优点是便宜，安全，缺点是能测得距离比较近，能被物体遮挡住，超声波测距的优点比较耐脏，只要没有堵死都可以测量，缺点精确到比较低，而且成本比较高，还有就是我的课题要求有要使用超声波，综上我选择了超神波模块测距2.2.2 超声波部分设计5基于超声波自动避障小车的设计系统要实现测距以及报警功能的话，需要几个部分一起工作，各个模块的功能如下所示。1.单片机控制模块，它辅助控制数码管显示，超声波距离计算，控制蜂鸣器是否报警，以及给电机驱动部分的单片机发送信号。2.蜂鸣器电路，它负责报警工作，单片机给他给电平它就响，否则不响3.超声波模块，它负责测量障碍物跟小车之间的距离。4.数码管，他负责显示小车跟障碍物的距离。5.电源模块，它负责给元器件供电。2.2.3 电机驱动部分设计这个模块的功能是与超声波部分通讯以及驱动电机，要驱动电机的话需要电机驱动模块，电机，稳压电路。他们的功能如下所示。1.电机驱动，控制电机的正反转以及转速。2.稳压电路，它辅助给电机驱动和单片机电机提供合适的电压3.电机，负责控制小车的前进，后退，左右转弯。56基于超声波自动避障小车的设计第 3 章 系统硬件设计3.1 避障车底座介绍3.1.1 亚克支架底盘配件清单亚克力底盘 1 个。本小车底盘的规格为：长为 20CM,宽为 15CM,头部宽为 15CM,中部宽为 10CM。小车总共有 3 个轮子，前面一个万用轮，后面两个普通轮胎，其中小车的转弯时有万向轮控制的底盘实物图如图 3-1 所示：图 3-1 小车底座及其电机3.1.2 步进电机发电机左右各有一个步进电机。电机采用扭力强劲抗干扰强磁电机，超省电，空转电流 0.1-0.2A，电机运行稳定，无抖动。本设计中对速度无要求，要稳定巡线，调速运行，用 1:120 的电机，6V 电压,速度约 90 转/分钟，可以载重 1 公斤左右。7基于超声波自动避障小车的设计3.2 单片机最小系统最小系统是由电源，单片机，复位电路，晶振电路跟单片机组成6。单片机最小系统电路原理图如图 3-2 所示。图 3-2 最小系统原路图3.2.1 STCS89C52 概述STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、性能很高的 CMOS8 位微控制器,他的内存有8KB。STC89C52 使用早期的 MCS-51 内核，但做了非常多的改进使得芯片具有以前的 51 单片机不具备的功能。在一个芯片上，在系统可编程智能 8 位 CPU 和闪光灯,让许多 STC89C52 嵌入式控制应用程序高灵活和有效的解决方案。具有以下功能:标准 8 k 字节 Flash,512 字节的内存,32 个 I/O 端口线,内置的 4 KB EEPROM,MAX810 复位电路,三个 16 位定时器/计数器,4 个外部中断,一个向量 7 年级 4 中断结构(5 向量与传统 51 兼容 2 级中断结构),全双工串行端口。除了 STC89X52 静态逻辑运算可以减少到 0 赫兹,支持两种类型的软件可以选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许内存,定时器/计数器,一个串行端口,继续工作。掉电保护,RAM 的内容保存,振荡器是冻的,单片机停止所有工作,直到下一个中断或者复位。3.2.2 工作原理STC89C52 单片机是最早期和最典型的产品,低功耗,性能很高的 8 位单片机 CHMOS 技术。它更简单,更方便的优势,具体如下 STC89C52 硬件资源和功能,软件指令,编程 c3x 英特尔 80 单片机是完全相同的。在应用程序可以直接更换。STC89C5 内部 FLASH 程序内存,可用传统的程序员编程,也可以在进入线编程的状态。编程是非常快。STC89C5 系列可以视为英特尔 80c3x 内核和 STC FLASH 技术的组合。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案7。8基于超声波自动避障小车的设计主要性能和产品指令系统是完全兼容 MCS-51;4KB 闪存芯片上集成,可以重复编程/擦除 1000 倍;数据保留时间:10 年;静态设计,时钟频率范围 024MHZ,33 MHZ;三个程序内存是保密的;128x8 字节的内部 RAM;第三十二条可编程 I/O 端口线;2 可以工作在四个模式的16 位定时器/计数器;5 个中断源/两个中断优先权;可编程串行通道;有四个全双工串行端口的工作模式;低功耗待机工作模式和工作模式,当电源下降;和芯片级时钟振荡器电路,有四个全双工串行端口的工作模式;低功耗待机工作模式和工作模式。P0 口:P0 口为一个 8 位水平双向 I/O 口打开,每只脚能吸收八 TTL 栅电流。当 P1 口针写“1”第一次被定义为高阻抗输入。P0 外部应用程序数据存储时,它可以被定义为 8 的数据/地址。在 FLASH 编程中,P0 口与原始代码输入端口,FLASH 检查时,P0 输出原始代码,P0外必须在这个时间。P1:P1 口是一个内部上拉电阻 8 位双向 I/O 端口,P1 口缓冲可以接收 4 TTL 栅电流输出。P1 口针之后写 1,内部上拉是高,可以作为输入,P1 口外部拉低电平时,输出电流,这是由于内部上拉。在 FLASH 编程和校准,P1 口第八收到地址。P2:P2 口内部上拉电阻 8 位双向 I / O 端口,P2 缓冲区可以接收,四个 TTL 门输出电流,P2 口写“1”时,销内部拉电阻,并作为输入。所以作为输入,P2 口外部销较低,输出电流,这是由于内部上拉。P2口当外部程序使用的内存或 16 位地址内存访问外部数据,高八位 P2 输出地址。给定的地址“1”时,利用内部上拉,当外部 8 个地址数据内存读写,P2 输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程并检查当收到高 8 个地址信号和控制信号。P3:P3 口针八带内部阻力的双向 I/O 端口,可以得到四个 TTL 门输出电流。写“1”P3,他们是高水平的内部上拉,作为输入。作为输入,由于低水平的外部条件, P3 口是输出电流，这是因为 p3 也有一些特殊 STC89c52 口。当振荡器重置,保持 RST 英尺两个高水平机器周期时间。在 FLASH 编程,进入销编程脉冲。在正常时期,ALE 结束周期以恒定频率输出脉冲信号,频率的振荡器频率的 1/6。所以它可以被用来对抗外部输出脉冲或时间的目的。8但是注意:当用作外部数据存储器,啤酒将跳过脉冲。PSEN:外部程序存储器控制信号。在由外部程序内存读取指令,每台机器周期 PSEN 有效的两倍。但在访问外部数据存储器,不会出现两个有效 PSEN 信号。EA/VPP:当 EA 保持低电平时,外部程序内存这一时期(0000-h-FFFFH),无论是否有内部程序内存。注意加密方法 1,EA 将内部锁定重置;当 EA 保持高电平时,这里的内部程序内存。在 FLASH 编程,这针是用来应用 12 v 电源(VPP)编程。XTAL1:输入反相振荡放大器和内部时钟电路的输入。XTAL2:从反向振荡器的输出。振荡器的特点分别 XTAL1 和 XTAL2 反向放大器的输入和输出。反向放大器可以配置为芯片上的振荡器。可以采用水晶和陶瓷振荡。如由外部时钟源设备,XTAL2 不应该回答。作为内部时钟的输入信号通过一个二进制频触发,所以外部时钟信号脉冲宽度没有任何要求,但必须保证脉冲宽度的高和低水平的要求。擦除整个 EPROM 芯片阵列和三个锁定电擦除可以结合正确的控制信号,并保持低电平 10ms。数组芯片擦除操作,代码写“1”,而不是在办公室空内存字节是重复编程,必须采取行动，在线编程算法(1)地址的存储单元输入编9基于超声波自动避障小车的设计程;(2)在电缆编程输入数据;(3)与控制信号的正确组合(4)添加一个负脉冲,闪电一个字节的内存或保密的编程。一个字节编程周期内部时间,典型的时间不会超过 1.5 女士改变存储单元地址编程,编程数据重复步骤(1)(4),直到最后编程文件。此外,STC89C52 配备静态逻辑,可以零频率条件下的静态逻辑,软件支持两种可选的掉电模式。在空闲模式下,CPU停止工作,但内存,定时器,计数器,一个串行端口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,节省内存的内容和冻结振荡器,禁止使用的其他芯片功能,直到一个硬件复位9。3.3 电机驱动3.3.1 电机驱动电路原理电机驱动采用 L298N,它由稳压管提供电源，然后控制电机，电路原理图如图 3-3 所示。图 3-3 电机驱动电路原理图3.3.2 电机驱动 L298N 介绍L298 也是 SGS 公司的产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N，内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路。L298N 芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的 IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。3.3.3 引脚级功能L298N 的 VSS 可接受标准 TTL 逻辑电平信号,VSS 可以从 7 v 4.5 v 电压。4 v 电源电压,VS VIH + 2.5 46 v 电压范围。输出电流可达 2A,可以驱动电感负载。1 脚和 15 脚管发射极分别引出为了访问电流取样电阻,电流传感器信号 L298 驱动两个电机 OUT1,OUT2,10基于超声波自动避障小车的设计OUT3,OUT4 电动机之间分别设置安装我们选择驱动电动机。5、7、10、12 脚控制输入电平,控制电机和扭转。EnA,EnB 控制的控制可以使电机转速。3.4超声波模块3.4.1 超声波电路原理图超声波模块的话比较简单，就只是简单的把超声波接人电路中，电路原理如图 3-4 所示。图 3-4 超声波电路图3.4.2 超声波 HC-SR04 介绍1.-SR04 超声波模块可提供 2 厘米到 400 厘米的不需要接触距离感测的功能，测距精度可达到 3mm；模块具体包括了超声波发射器、接收器和控制电路。基本工作原理：(1)使用 IO 口 TRIG 触发测距。(2)模块能够自动发送 8 个 40khz 的方波图形，超声波能够自动检测是否有信号返回。(2)如果有信号返回，那么 IO 口 ECHO 就会输出一个高电平，高电平维持的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2。2.超声波的实物图超声波的实物图如图 3-5，VCC 供 5V 电源，GND 为地线，三角触发控制信号输入,回声信号输出和其他四个接口。超声波外面我们嫩多很明显的看出，上面有一个晶振。这个晶振是给超声波提供一个震荡的。11基于超声波自动避障小车的设计图 3-5超声波实物图3 超声波的电气参数，如表 3-1 所示。表 3-1电气参数表10电气参数超声波模块 HC-SR04工作电压DC5V工作电路15mA工作频率40KHz最远射程4M最近射程2CM测量角度15 度输入端触发信号10uS 的 TTL 脉冲输出端回响信号TTL 电平信号，其范围比例尺寸规格40*20*15mm3.5 稳压电路设计3.5.1 稳压电路电路原理图稳压电路由 7805 的稳压管跟电容以及电源组成，我们选择 7805 的稳压管主要是因为他价格比较便宜而且还算稳定，如图 3-6 所示。图 3-6 稳压电路12基于超声波自动避障小车的设计3.5.2 稳压管介绍电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的 78系列和负电压输出的 79 系列。顾名思义，三端集成电路是指集成电路与电压，只有三个输出引脚，是输入，接地端子和输出端。它看起来像普通的三极管，TO-220 封装 TO-92 封装标准，也有 9013 的方式。使用 78/79 系列三端稳压集成电路稳压电源只需要很少的外围元件，电路的过流保护电路和调整管内过热，使用方便、可靠、廉价的。在 78 或 79 的三端稳压集成电路在数字的稳压器 IC 系列集成模型的输出电压，如 7806 的输出电压为 6V 输出电压为负 7909，因为 9V。固定三端稳压集成电路使用方便，常用于电子产品。3.6 警报电路设计警报电路电路是由蜂鸣器、电阻跟三极管组成，电路原理图如图 3-7 所示，图 3-7 蜂鸣器报警电路3.7 显示电路设计我的显示值用来显示小车跟障碍物之间的距离，不用显示其他的东西，所以我采用了数码管，因为他很便宜，也容易调试。显示电路如图 3-8 所示。图 3-8 显示电路13基于超声波自动避障小车的设计第 4 章 系统软件设计4.1 软件总体结构在单片机控制系统中，一般可以分为数据处理和过程控制两种基本类型，包括：数据采集、数字滤波、缩放等。过程控制程序主要是根据一定的计算方法对单片机进行控制，然后再输出，以便控制生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。模块设计法的主要优点有：1.单个模块便于程序调试。2.模块能够共存，一个模块能够被多个任务在不同条件下调用。3. 模块程序允许设计人员进行分区的任务和使用自己的程序，为设计人员提供方便。本系统软件运用了模块化的结构，通过主程序、定时的子程序，避障子程序、中断子程序、显示子程序、速度控制子程序、算法子程序。4.2 超声波测距模块软件设计此方案中超声波测距的触发方式为电平触发方式11。程序流程图如图 4-1 所示，（a)为主程序流程图，（b)为定时中断子程序流程图，(c)为外部中断子程序流程图。初始化定时中断人外部中断入口口定时器初始定时中断子化读取时间值程序发射器声波有回波否无计算距离发射超声波否外部中断子保存结果程序发射完否等待清中断停止发射返回清发射返回（a）（b）（c）图 4-1 超声波测距程序流程图14基于超声波自动避障小车的设计进入主程序后，软件延时，然后单片机 P2.0 管脚设置高，触发传感器发送的超声波信号，经过传输信号的触发，定时器的初始化和中断端口，在刚开始的时候。在初始化结束后，保持口 P2.0 到较高水平，P2.0 管脚设置为低，然后延时程序等待回波信号触发中断。延时结束后，检测一个电路，并在圆形多路检测中，接收到的超声回波，该程序为中断。进入中断后，先关闭定时器，然后确定超出范围的范围：超出，退出中断，如在该范围内。首先，定时数据接收到超声波回波，程序为中断。进入中断后。首先，定时数据被存储在缓冲区中，并对信号进行软件滤波，如对噪声信号的信号，直接从，如信号是有效的信号计算出的障碍距离。4.3 超声波避障与电机驱动软件设计根据避障规则，移动机器人（小车）以某一速度前进，如果某一传感器检测到的 距离小于某个值，这个值是预定义可编程的临界距离，那么机器人以某一角度偏转， 从而绕开障碍物继续前进。机器人（小车）在行驶过程中如果遇到障碍物，它的超声 波测距系统马上计算出机器人与障碍物的距离 d,若 ddc(避障的临界距离，其中 dc 为 程序预设值)，电机左右转向控制驱动，从而绕过障碍物实现避障的效果。程序流程 图如图 4-2 所示。开始初始化否前是否有障碍物是Ddc小车右转后左转直走图 4-2 小车避障设计15基于超声波自动避障小车的设计第 5 章 系统调试5.1 安装步骤5.1.1 检查元件的好坏按电路图买好元件后首先检查买冋元件的好坏，按各元件的检测方法分别进行检 测，一定要仔细认真。而且要认真核对原理图是否一致，在检查好后才可上件、焊件， 防止出现错误焊件后不便改正。5.1.2 放置、焊接各元件按原理图的位置放置各元件，在放置过程中要先放置、焊接较低的元件，后面才焊要求较高的元件。特别是容易损坏的元件要后焊，在焊集成芯片时连续焊接时间不要超过 10s, 注意芯片的安装方向。5.2 电路的调试元器件焊接好了之后，开始用万用表检查电路，一条一条线的去找，如果出现错误就重新焊接，开始的时候我没有什么错误，但是检查的蜂鸣器的时候问题来了，三级管好像焊接反了，然后我去查了一下三极管的引脚，确认一下是否真的焊接错误，结果真的焊接反了，然后解开焊点重新焊接。5.3 软件调试首先烧入电机控制程序，控制电机正反转，停止均正常。说明电机及驱动电路无误。然 C 加入避障子程序，小车运转正常时，调节超声波模块灵敏度使达到理想效果。接下 来加入显示距离子程序，看显示模块正常与否。在调试程序时，发现有的指令用的不正确，比如说检测距离的开关量，应该用“JNC”指令，而当初却误用了“JC”指令，导致电路 功能不能完全实现,另外软件程序的延时有的过长、有的过短。类似的现象还有很多就不一列举。把写好的程序，用开发版烧进单片机里面，看功能是否能实现，不能实现就一直改，尤其是淡季驱动程序比较难改，大概改了十几次才实现功能。我遇到的问题主要是电机转速多少才合适，还有一个问题是我的电机转速不平衡很难走直线，只能改变他的转速让他走直线。16基于超声波自动避障小车的设计结论本智能小车电路在硬件上采用了超声波来测量小车距前方障碍物的距离，显示结果快速，准确。由于采用双电源供电使系统的抗干扰性得到加强；PWM 技术的应用解决了电动机驱动效率和电机速度控制的问题；在软件上，充分利用了 STC89C52 系统资源，使智能小车完美的实现了障碍检测、距离测量、警示等功能。本文的总结有如下点：1.本设计结构简单，调试方便，系统反映快速灵活，有很大的扩展空间，测距跟电机驱动分开精确度高。经验收测试，该智能小车设计方案正确、可行，各项指标稳定。2.在设计当中也存在着一些不足。如超声波模块受温度的影响比较大，由于时间关系没有添加温度补偿措施，所以在使用中需要注意环境影响。另外小车避障方式 单一，若将超声波模块安装在舵机上使其可以左右上下 180 度转动，那么便可以通过 比较小车两侧空间的大小来自由选择避障方向，从而实现更加智能化的避障方式。3.小车经过测试，运行结果良好。硬件上没有错误，主要瓶颈在于探测模块的灵敏度，因为软件完全靠探测模块返回的信号作为依据进行下一步控制的操作，无法确认该信号是否准确，使小车转弯欠准确与智能。17基于超声波自动避障小车的设计致谢首先感谢我的导师陈绳得老师，在陈老师的耐心指导和帮助下，我才能顺利完成 毕业设计。从电路的设计到调试整个过程中，我都从成老师那里学会了很多专业方面的知识，首先是画图软件的使用，然后到芯片的了解，最后到整体的把握。通过这次毕业设计，让我深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且复习了大学四年的学习到的知识。虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。这三个月的设计是对过去所学知识的系统总结和扩充的过程，为今后的工作打下了很好的基础。同时也感谢在毕业设计中帮助过我的所有同学和师兄师姐们，感谢你们对我的支持。由于自身水平有限，设计中难免存在很多不足之处，敬请各位老师批评指正。18基于超声波自动避障小车的设计参考文献1徐璐.智能小车功能设计J.哈尔滨师范大学自然科学学报，2013，6：63-66.2王林.一种基于 IAP15FK61S2 无线视频智能小车设计J.绵阳师范学院学报，2015,8;58-62.3童小平.教育机器人运用现状J.中国教育技术装备，2008,16:138-140.4宇晓梅.四轮代步智能小车平台设计开发D.青岛：中国海洋大学，2013.5周浚哲.移动机器人避障系统设计D.沈阳.沈阳理工大学，2008.6龚晓江.简介一种通讯报警电路J.科技风.2015,22:12-12.7张波.可红外线控制调整时间日期数码管电子时钟J.消费电子，2014,16:6-7.8徐爱均,徐阳.单片机原理及其应用D.北京:机械工业出版社，2013.9张永华.步进电机运动控制系统硬件部分设J.装备制造技术，2010,5：71-7210彭平.基于嵌入式的智能小车研究和设计D.武汉：武汉理工大学,2013.11黄雨辰.具有无线传输功能的超声波测距仪设计J.科技致富向导，2011,22:48-4819基于超声波自动避障小车的设计附录20基于超声波自动避障小车的设计#include#include#include#define uchar unsigned char#define uintunsigned intsbit LED=P10;sbit beep=P13;void key()if(K1=0) /K1 menucounter+;while(K1=0) xianshi3(S);if(counter=1) LED=0;while(counter=1)xianshi3(TEMP_H);if(K2