基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车电路图

基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车电路图
基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车电路图

基于 AT89S51 单片机的智能 超声波避障小车
姓名:
钟洋

班级: 学号:
08 电子二班 200810330219 张儒
指导老师:
2

目录
摘要...........................................3 一、总体方案概述.......................................3 二、总体电路原理图....................................3 三、各模块功能介绍.................................4 (一) 、超声波测距模块................................4 (二) 、数码管显示模块................................4 (三) 、步进电机控制模块..............................6 (四) 、语音提示模块..................................7 (五) 、速度自控模块..................................8 (六) 、信号提示模块..................................8 (七) 、单片机控制模块...............................8 四、系统软件设计..................................9 五、元件清单.....................................10 六、应用前景.....................................10 六、参考文献.....................................11
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摘要: 摘要:现今发达的交通在给人们带来便捷的同时也带来了许多的交通事故。发生交通事故的因 素有很多。当然,如果我们的汽车能够更加智能,就是说事先能预测并显示前面障碍物离车的 距离,当障碍物距离很近时汽车会自动采取一些措施避开障碍物,这样就能够在很大程度上避 免这些事故的发生。在本论文中,我们将会看到能够实现这一功能的智能小车。 关键字: 关键字:超声波、测量、避障、单片机、语音 一、总体方案概述 本小车使用一台 AT89S51 单片机作为主控芯片, 它通过超声波测距来获取小车距离障碍物 的距离,并且用数码管实时的显示出来,在小车与障碍物的距离小于安全距离(用软件设定) 时,小车会发出“在距您车前方 x(数码显示的实时距离)米的地方有一障碍物,请您注意避 让” 的语音提示, 并且拐弯, 以避开障碍物, 同时会点亮相应侧边的发光二极管作为提示信号。 在避开障碍物后,小车会沿直线前进。 本系统设计的简易智能小车分为几个模块: 单片机控制系统、 超声波路面检测系统、 前进、 转弯控制电机以及方向指示灯系统。它们之间的相互关系如下图 1 所示。
图 1:智能小车简要原理框架图
二、总体电路原理图
P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 RST 9 TRIG 10 ECHO 11 LCD3 12 13 14 15 LCD1 16 LCD2 17 18 19 20 GND 0.1uf VCC GND R20 4.7K 4.7K 4.7uf C7 VOL1 REC1 PLAY1 ERASE1 S5 S6 GND P3 MIC 2 1 R22 4.7K GND C14 0.1uf C15 0.1uf R23 80K 24 23 25 26 19 22 SS 7 SCLK 6 MOSI5 4 MISO 10 11 9 20 C16 18 4.7uf GND I1 REC PLAY ERASE FWD VOL FT SS SCLK MOSI MISO MIC+ MICAnaln Rosc AGC RESET LED ISD1760 Vccd Vssd 3 2 R19 1 R 28 21 8 14 16 12 15 13 17 27 C4 S4 VCC L7 VCC 0.1uf Sperker C9 0.1uf 0.1uf C12 C10 C13 4.7uf GND C11 4.7uf GND GND 4 g c dp d e VCC 0.1uf C6 GND VCC C5 4.7uf GND b 7 LED3 8 LED2 9 10 11 LED1 12 f a A1 P10 VCC P11 P00 P12 P01 P13 P02 P14 P03 P15 P04 P16 P05 P17 P06 RST/VPD P07 P30/RXD EA/VPP P31/TXD ALE/PROG P32/INT0 PESN P33/INT1 P27 P34/T0 P26 P35/T1 P25 P36/WR P24 P37/RD P23 XTAL2 P22 XTAL0 P21 VSS P20 AT89S51 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 b f a e d dp c g P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ULN2803 U1 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 GND OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 CM 18 17 16 15 14 13 12 11 10 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 BJDJ1 VCC 470 470 470 470 470 470 470 470 P1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 VCC
VCC 10uf S1 C1
FIRST BJDJ2
Q1 LED1
SECOND
Q2 LED2
THIRD
Q3 LED3
FORTH
Q4 LED4 VCC
GND 20pf C2 GND 20pf C3 X1
S2 S3
GND U2 1 TRIG 2 ECHO 3 4 5 GND VCC TRIG ECHO OUT GND
P2
ultrasonic
R9
R10 10k R11 10k R12 10k R13 10k SS SCLK MOSI MISO
FORTH FIRST SECOND THIRD
OUT5 OUT6 OUT7 OUT8
L1 POWER 470
L2 470
L3 470 R15 LCD2
L4 470 R16 LCD2
L5 R17 LCD1 470
L6 R18 LCD1
GND
R14 GND LCD3
R21
Vcca Vssa Vccp Vssp1 Vssp2 SP+ SP-
C8 4.7uf
l8
LED
b 3 2 f a 1
P4 1 2
AUD/AUX INT/RDY
4
6 5 4 3 2 1 g c dp d e LED4

三、各模块功能介绍 、超声波测距模块 (一) 超声波测距模块 、 首先利用单片机输出一个 40kHz 的触发信号,把触发信号通过 TRIG 管脚输入到超声波测 距模块,再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时单片机通过 软件开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物返回,超声波测距模块的接收器收到反 射波后通过产生一个回应信号并通过 ECHO 脚反馈给单片机,此时单片机就立即停止计时。时 序图如图 1 所示。由于超声波在空气中的传播速度为 340m/s,根据计时器记录的时间 t,就可 以计算出发射点距障碍物的距离,即:S=VT/2,通过单片机来算出距离。
图 1:超声波模块时序图
、数码管显示模块 (二) 数码管显示模块 、 1、数码管显示原理 数码管有一位、双位、四位等几种。而不管将几位数码管连在一起,数码管和显示原理都 是一样的, 都是靠点亮内部的发光二极管来发光。 数码管的内部电路结构如下页图所示: (a) 从 可看出,一位数码管的引脚数是 10 个,显示一个 8 字需要 7 个小段,另外还有一个小数点, 所以其内部一共有 8 个小的发光二极管,最后还有一个公共端,生产商为了封装统一,单位数 码管都封装 10 个引脚。而它们的公共端又分为共阳极和共阴极。上页图的(b)和(c)分别 为共阳极和共阴极数码管的原理图。 本小车的数码管采用的是 4 位共阳极数码管。所谓“共阳”就是指其内部的 8 个发光二极 管的阳极全部接在一起,而它们的阴极是独立的,通常在设计电路时一般把阳极接 VCC,当我
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们给数码管的任一个阴极加低电平时,对应的那个发光二极管就点亮了。 当使用多位一体数码管时,它们内部的公共端是独立的,而负责显示什么数字的段线全部 都是连在一起的, 独立的公共端可以控制多位数码管中哪一位点亮。 通常我们把公共端叫做 “位 选线” ,连在一起的段线叫做“段选线” 。
a b c
a b c d e f g dp
a b c d e f g dp
a f e d g b c dp
A A
d e f g dp
(a)引引引
(b)共共共
GND
(c)共共共
+5
图 2:数码管内部原理图
2、显示部分 C 源程序的编写: 由于在本电子钟中 4 位数码管的段选线是直接接在单片机的 P0 口的,所以我们首先应该 计算出显示各个数字所对应的 P0 口输出的二进制编码。例如如果要显示一个“0” ,对照上面 的(a)图,我们需要点亮数码管中的 a、b、c、d、e、f,而 g 和 dp 不点亮,故 a、b、c、d、 e、f、g、dp 对应的二进制编码就为:00000011。再对照数码管段选线与单片机连接的顺序就 可得要赋给单片机 P0 口的值应为 10100000, 转换为十六进制就是 a0。 同理可以得到其它数字 对应的十六进制编码: uchar code table[10]={0xa0,0xbe,0x62,0x2a,0x3c,0x29,0x21,0xba,0x20,0x28}; uchar code table_dot[10]={0x80,0x9e,0x42,0x0a,0x1c,0x09,0x01,0x9a,0x00,0x08}; 点的数字段码表 //带小数
6

b 7 LED3 8 LED2 9 10 11 LED1 12
f a
VCC
l8 FIRST Q1 LED1 SECOND Q2 LED2 THIRD Q3 LED3 FORTH Q4 LED4
LED
b 3 2 f a 1 4 g c dp d e LED4
6 5 4 3 2 1 g c dp d e
图 3:指示灯与数码管显示电路
3、数码管实时显示距离 用单片机控制四位共阳 7 段数码管来动态显示出测量距离。 在总体电路图中是通过单片机 的 P1 I/O 口来控制数码管的段选,通过 P3.0 到 P3.3 四个 I/O 口来控制四位数码管的位显示, 具体的显示是通过单片机的软件来控制数码管的数据显示, 把单片机计算出来的数据距离实时 的显示出来。
、步进电机控制模块 (三) 步进电机控制模块 、 此模块是用来作为小车前进的动力和控制小车的避障。 步进电机是通过脉冲来驱动的,其步距角和转速只与输入的脉冲频率有关,频率越快,其 转速越快,因此,只需要控制驱动步进电机的脉冲频率来控制步进电机的工作,而步进电机的 驱动脉冲可以通过单片机来输出。但由于步进电机工作时需要较大的工作电流,因此需要用步
VCC P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ULN2803 U1 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 GND OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 CM 18 17 16 15 14 13 12 11 10 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 P1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 BJDJ1 BJDJ2 ultrasonic
OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 U2
GND 1 TRIG 2 ECHO 3 4 5 GND
7 图 4:步进电机驱动模块原理图
P2
VCC TRIG ECHO OUT GND

进电机驱动芯片来驱动,如图 4 所示,我们用 ULN2803 芯片来驱动步进电机,并且用单片机 的 P0 I/O 口来给 ULN2803 芯片输入不同频率的脉冲,再通过 ULN2803 来驱动步进电机。 本小车使用的是两个四相五线的步进电机来驱动。我们知道,四相五线步进电机共有五根 线,其中红色的接电源的正极,剩下的四根分别接在了 ULN2803 芯片的四个输出端,其对应 的输入端则接在了单片机的 P1.0~P1.3 端口,要使电机工作,则只需让四个 I/O 口依次输出高 电平。电机励磁表如下所示: 励磁顺序 1 2 3 4 A 1 0 0 0 A 0 1 0 0 B 0 0 1 0 B 0 0 0 1
小车的前面两个轮子分别用两个步进电机来驱动,当两个步进电机的转速一样的时候,车 子将沿直线前进,而两个步进电机的转速不一样的时候,车子就会拐弯,例如,左边的步进电 机转速比右边的快的话,车子将向右边拐弯,只要控制好两个步进电机的转速比和不同转速的 时间,就可以精确的控制小车的避障行为。
、语音提示模块 (四) 语音提示模块 、 此模块是用来提供语音提示的, 当小车距离障碍物距离 (这个距离可以自行设定) 很近时, 小车的控制系统会发出“在距您车前方 x 米的地方有一障碍物,请您注意避让”的语音提示。 此功能是用 ISD1760 语音芯片来实现,预先给语音芯片录入“在距您车前方”“米的地方 , 有一障碍物,请您注意避让”“0”“1”“2”“3”“4”“5”“6” , , , , , , , , , , , “7”“8”“9”“10” 等语音信息,在通过单片机程序来控制语音芯片的定点放音,来实现语音提示。
GND 0.1uf VCC GND R20 4.7K 4.7K 4.7uf C7 VOL1 REC1 PLAY1 ERASE1 S5 S6 GND P3 MIC 2 1 R22 4.7K GND C14 0.1uf C15 0.1uf R23 80K 24 23 25 26 19 22 SS 7 SCLK 6 MOSI 5 MISO 4 10 11 9 20 C16 18 4.7uf GND I1 REC PLAY ERASE FWD VOL FT SS SCLK MOSI MISO MIC+ MICAnaln Rosc AGC RESET LED ISD1760 Vccd Vssd 3 2 R19 1 R 28 21 8 14 16 12 15 13 17 27 C4 S4 VCC L7 VCC 0.1uf Sperker C9 0.1uf 0.1uf C12 C10 C13 4.7uf GND C11 4.7uf GND GND VCC 0.1uf C6 GND VCC C5 4.7uf GND
R21
Vcca Vssa Vccp Vssp1 Vssp2 SP+ SP-
C8 4.7uf
P4 1 2
AUD/AUX INT/RDY
图 5:语音模块原理图
8

由总体电路图,用单片机的 P2.2 到 P2.5 四个 I/O 口来控制 ISD1760 语音芯片的定点放音。 ISD1760 工作原理:如图所示,通过 REC 键来进行录音,录音时要一直按住 REC 键,录完 一段语音后松开 REC 键,按动 PLAY 键可以对刚才的录音播放出来;VOL 键可以加减音量,每 按动一次 VOL 键,声音就增大一级,由于只有 8 级音量调节,所以在第 9 次按动 VOL 键时, 声音又回到了最小音量;ERASE 键可以对已经录入的语音进行擦除,短按此键可以擦除上一段 录音,长按此键可以擦除所有录音;通过 SS、SCLK、MISO、MOSI 脚与单片机进行 SPI 通信, 单片机就是通过这几个脚实现对 ISD1760 的定点放音。
(五) 速度自控模块 、速度自控模块 、 此模块的功能是通过按键自行输入一个速度后,小车就会按照输入的速度进行直线前进, 直到遇到障碍物。 如图所示,通过 S2、S3 来输入设定的速度,此时是通过数码管来显示输入的数字,设定 结束后,小车就会按照此速度前进,不过这只是一个象征性的速度,实际前进速度并不是输入 的速度,而是以速度的快慢来反映这一功能的。
(六) 信号提示模块 、信号提示模块 、 此功能就是相当于汽车的转向灯和刹车灯。 把 L2、L3、L4、L5 四个发光二极管分别安装在小车的四个角上,当小车在拐弯时相应侧 边的发光二极管点亮,并且闪动;当小车在减速时小车后面的发光二极管点亮且闪动。
(七) 单片机控制模块 、单片机控制模块 、 此模块是小车的最重要部分,它控制着超声波测距模块、数码管显示模块、步进电机控制
AT89S51
复复复复
VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 REST1 R15 16K C1 10uF P1.7 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 U2 P1.0 VCC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RST/VPD P0.7 P3.0/RXD EA/VPP P3.1/TXD ALE/PROG P3.2/INT0 PSEN P3.3/INT1 P2.7 P3.4/T0 P2.6 P3.5/T1 P2.5 P3.6/WR P2.4 P3.7/RD P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 VSS P2.0 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 LED6 LED10 LED5 LED9 LED8 LED12 LED7 LED11 VCC
模块、语音提示模块、速度自控 模块和信号提示模块的工作。 单片机通过计时器记录超声 波发射和接受的时间差,来计算 出小车距离障碍物的距离,控制
LED4 LED1 LED2 LED3 BELL
P1 口的高低电平来控制数码管 显示,通过输出不同频率的脉冲 来控制步进电机的工作, 通过 SPI 协议与 ISD1760 语音芯片进行通 信, 来控制语音芯片的定点放音,
GND
1 C2 20pF
Y1
2 C3 20pF
XTAL
GND
实现语音提示功能。
振振复复
图 6:单片机最小系统
9

四、系统软件设计 本设计系统软件采用模块化结构, 由主程序﹑定时子程序、 电机驱动子程序﹑中断子程序、 显示子程序﹑调速子程序﹑算法子程序构成。主程序流程图如图 2 所示。其中:避障中断服务 子程序完成对超声波探测器产生的外部中断进行处理, 如果超出预定的危险距离就左转进行避 障。遥控中断服务子程序完成对遥控信号产生的外部中断进行处理,对不同的遥控信号产生相 应的控制信号。在定时中断服务子程序,完成定时与里程的计算。
初始化
驱动电机
利用定时器中断每 800ms 发送一个触发信号
收到回波信号 否 是 计算障碍物距离
否 障碍物距离小于 20cm
是 驱动电机转向
图 7:程序流程图
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五、原件清单
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
元件名称 AT89S51 单片机 电解电容 电解电容 瓷片电容 瓷片电容 弹性按键 ISD1760 电源插座 发光二极管 LED 数码管 三极管 电阻 电阻 电阻 电阻 ULN2803 晶振 电机接口 超声波模块接口 驻极体接口 扬声器接口
元件 U1 C1 C5, C7, C8, C10, C11, C16 C2,C3 C4, C6, C9, C12, C13, C14, C15 ERASE1, PLAY1, REC1,S1~S7, VOL1 U2 J1 L2, L3, L4, L5, L6, L7 U3 Q1, Q2, Q3, Q4 R1~R10,R14~R18 R19~R22 R10~R13 R23 U4 Y1 P1,P2 P5 P3 P4
数量 1 1 6 2 7 11 1 1 6 1 4 14 4 4 1 1 1 2 1 1 1
参数 —— 10uf 4.7uf 20pf 0.1uf —— 8550(2N3960) PWR2.5 —— 4 位共阳 8550(2N3960) 470kΩ 4.7kΩ 10kΩ 80kΩ —— 11.0592MHz 排针 排针 排针 排针
五、应用前景 本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了。 当驾驶员因疏忽或打瞌睡 时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离 时,汽车就会发出报警,提醒驾驶员注意,如果驾驶员没有及时作出反应,汽车就会自动减速 或停靠于路边。 这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车,帮助我们传达月球上更多的信息,让我
11

们更加的了解月球,为将来登月做好充分准备。 这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景。在科学考察中,有许多很危险且人 们无法涉足的地方,这时,智能科学考察车就能够派上用场,在它上面装上摄像机,代替人们 进行许多无法进行的工作。
六、参考文献 [1] 郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略.北京:电子 工业出版社,2009 [2] 宋戈,黄鹤松,员玉良,蒋海峰.51 单片机应用开发范例大全.北京:人民邮电出版社, 2010 [3] 阎石.数字电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社,1998 [4] 刘伏文,王春华.MCS-51 单片机存储器结构详解.电子制作,2007,(10)
12

基于51单片机智能小车循迹程序

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int ////电机驱动模块位定义//// sbit M11=P0^0; //左轮 sbit M12=P0^1; sbit M23=P0^2; //右轮 sbit M24=P0^3; sbit ENA=P0^4; //左轮使能PWM输入改变dj1数值控制转速sbit ENB=P0^5; //右轮使能PWM输入改变dj2数值控制转速////占空比变量定义//// unsigned char dj1=0; unsigned char dj2=0; uchar t=0; ////红外对管位定义//// sbit HW1=P1^0; //左前方 sbit HW2=P1^1; //右前方 sbit HW3=P1^2; //左后方 sbit HW4=P1^3; //右后方 ////小车前进//// void qianjin() { M11=1; //左轮 M12=0; // M23=1; //右轮 M24=0; // dj1=50; dj2=50; } ////向左微调//// void turnleft2() { M11=1; M12=0; M23=1; M24=0; dj1=7; //左轮 dj2=50; //右轮 } ////向右微调//// void turnright2() { M11=1; M12=0;

M23=1; M24=0; dj1=50; dj2=7; } ////向左大调//// void left() { M11=0; M12=1; M23=1; M24=0; dj1=7; dj2=80; } ////向右大调//// void right() { M11=1; M12=0; M23=0; M24=1; dj1=80; dj2=7; } ////循迹动作子函数//// void xj() { if(HW1==0&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //前进逻辑 { qianjin(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //左右微调 { turnleft2(); } if(HW1==0&&HW2==1&&HW3==0&&HW4==0) { turnright2(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==1&&HW4==0) //左右大调 { left(); }

智能超声波避障小车地设计与制作

江阴职业技术学院项目设计报告 项目:超声波避障小车的设计与制作 专业 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期

摘要 智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人,它具有制作成本低廉,电路结构简单,程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性,智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。 本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作(以下简称智能小车),论文对智能小车的方案选择,设计思路,以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试,该智能小车的电路结构简单,调试方便,系统反映快速、灵活,设计方案正确、可行,各项指标稳定、可靠。

Abstract Smart cars can be programmed to perform a specific task means the miniaturization of robot, it has to make cost is low, circuit simple structure, convenient program test. Because of it has strong interest, intelligent robot car favored by the majority of the university students' enthusiasts and love. This paper introduces the is a automatic obstacle avoidance function of intelligent car design and production (hereinafter referred to as the smart car), the thesis to the intelligence of the car scheme selection, design idea, and the implementation of hardware and software function and working principle of a detailed analysis and discusses. After practice acceptance test, this intelligent car circuit structure is simple, convenient debug, fast, flexible system reflect, correct and feasible design scheme, each index is steady and reliable.

基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车

基于 AT89S51 单片机的智能 超声波避障小车
姓名: 班级: 学号:
钟洋 08 电子二班 200810330219 张儒
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目录
摘要...........................................3 一、总体方案概述.......................................3 二、总体电路原理图....................................3 三、各模块功能介绍.................................4 (一) 、超声波测距模块................................4 (二) 、数码管显示模块................................4 (三) 、步进电机控制模块..............................6 (四) 、语音提示模块..................................7 (五) 、速度自控模块..................................8 (六) 、信号提示模块..................................8 (七) 、单片机控制模块...............................8 四、系统软件设计..................................9 五、元件清单.....................................10 六、应用前景.....................................10 六、参考文献.....................................11
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循迹小车原理

寻迹小车 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后,制作出了简易小车的寻迹电路系统。整个系统基于普通玩具小车的机械结构,并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置,能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测,经过比较器处理之后,送给软件控制模块进行实时控制,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶,由于黑线与白纸对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地面时发生漫发射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多,可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头,也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛,所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射与接收器件,其内部结构与外接电路均较为简单,如图2所示: 图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管与高灵敏光电晶体管组成,采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小,一般为8~15毫米,因为8毫米以下就是它的检测盲区,而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较,发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时,检测效果最好。 R1限制发射二极管的电流,发射管的电流与发射功率成正比,但受其极限输入正向电流50mA的影响,用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压,测试发现发射功率完全能满足检测需要;可变电阻

超声波避障小车开题报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 设计题目:超声波避障小车 院系:电气学院自动化测试与控制系 班级: 设计者: 学号: 指导教师:周庆东 设计时间:9.2~9.13 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书

*注:此任务书由课程设计指导教师填

开题报告 1立项依据 1.1立项目的 (1)设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车,使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 (2)进一步学习单片机原理及其应用,提高程序的编写能力。 (3)掌握单片机系统外扩器件的连接与使用,了解超声波传感器的工作原理。 (4)掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 在当今社会,汽车成为了越来越普遍,人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加,随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。所以随着汽车工业的快速发展,我们必须加强对汽车安全性能的考虑。所以,智能汽车概念应运而生,他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势,在这样的背景下,我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波作为智能车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,在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义,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。 2主要设计内容及方案 2.1总体方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下,快速前进,在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候,慢速前进。在与障碍物距离很近需要转向避障时,方案上将尝试进行转向,来进行避障。 2.2设计原理 该智能车系统可分为三个主要模块:单片机主控核心模块,传感器避障模块,电机驱动模块。系统主要原理是:通过超声波避障模块(即感测模块)实时监测路面情况并及时传输给单片机。由单片机主控核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动工作状态。电机驱动模块驱动两电机转动,实现前进或者左、右转。

基于单片机89c51循迹小车原理与程序

自循迹小车 第一章引言 1.1 设计目的 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能,能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 1.2 设计方案介绍 该智能车采用红外对管方案进行道路检测,单片机根据采集到的红外对管的不同状态判断小车当前状态,通过pid控制发出控制命令,控电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 1.3 技术报告内容安排 本技术报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明,主要内容是对整个技术方案的概述;第二部分是对硬件电路设计的说明,主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等;第三部分是对系统软件设计部分的说明,主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。

第二章技术方案概要说明 本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块. 在整个系统中,由电源管理模块实现对其他各模块的电源管理。其中,对单片机、光电管提供5V电压,对电机提供6V电压 路径识别电路由3对光电发送与接收管组成。由于路面存在黑色引导线,落在黑线区域内的光电接收管接收到反射的光线的强度与白色的路面不同,进而在光电接收管两端产生不同的电压值,由此判断路线的走向。传感器模块将当前采集到的一组电压值传递给单片机,进而根据一定得算法对舵机进行控制,使小车自动寻线行走。 单片机模块是智能车的核心部分,主要完成对外围各个模块的管理,实现对外围模块的信号发送,以及对传感器模块的信号采集,并根据软件算法对所采集的信号进行处理,发送信号给执行模块进行任务执行,还对各种突发事件进行监控和处理,保证整个系统的正常运作。 电机驱动采用L293驱动芯片,该芯片支持2路电机驱动同时支持PWM 调速

超声波避障小车程序设计

/****************************************************************************** *****************************/ //5路超声波避障实验:51单片机 + HC-SR04超声波 // /****************************************************************************** *****************************/ #include //器件配置文件 #include #define RX1 P3_6 //小车左侧超声波HC-SR04接收端 #define TX1 P1_7 //发送端 #define RX2 P3_3 //左前方超声波 #define TX2 P0_2 #define RX3 P2_4 //正前方超声波 #define TX3 P2_5 #define RX4 P3_5 //右前方超声波 #define TX4 P3_4 #define RX5 P3_7 //右侧超声波 #define TX5 P1_6 #define Left_moto_pwm P1_5 //PWM信号端 #define Right_moto_pwm P1_4 //PWM信号端 //定义小车驱动模块输入IO口 sbit IN1=P1^0; sbit IN2=P1^1; sbit IN3=P1^2; sbit IN4=P1^3; sbit EN1=P1^4; sbit EN2=P1^5; bit Right_moto_stop=1; bit Left_moto_stop =1; #define Left_moto_go {IN1=0,IN2=1,EN1=1;} //左电机向前走 #define Left_moto_back {IN1=1,IN2=0,EN1=1;} //左边电机向后走 #define Left_moto_Stop {EN1=0;} //左边电机停转 #define Right_moto_go {IN3=1,IN4=0,EN2=1;} //右边电机向前走 #define Right_moto_back {IN3=0,IN4=1,EN2=1;} //右边电机向后走 #define Right_moto_Stop {EN2=0;} //右边电机停转 unsigned char pwm_val_left =0;//变量定义 unsigned char push_val_left =0;// 左电机占空比N/20 unsigned char pwm_val_right =0; unsigned char push_val_right=0;// 右电机占空比N/20 unsigned int time=0; unsigned int timer=0; unsigned long S1=0; unsigned long S2=0; unsigned long S3=0; unsigned long S4=0;

基于 单片机设计智能避障小车

单片机设计智能避障小车 摘要 利用红外对管检测黑线与障碍物,并以STC89C51单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由L298N 驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制。本文首先介绍了智能车的发展前景,接着介绍了该课题设计构想,各模块电路的选择及其电路工作原理,最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图,和本设计实物图,及完整的C语言程序。 关键词:智能小车;51单片机;L298N;红外避障;寻迹行驶 abstract Using infrared detection black and obstacles to the line and STC89C51 microcontroller as the control chip to control the speed of the electric car and steering, so as to realize the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which the car driven by the L298N driver circuit is completed, the speed of the microcontroller output PWM wave control. This article first introduces the development of the intelligent car prospect, then introduces the design idea, the subject selection of each module circuit and working principle of the circuit, the design process of the subject is summarized and prospect with each module circuit principle diagram, and the real figure design, and complete C language program. Key words: smart car; 51 MCU; L298N; infrared obstacle avoidance; track driving

基于某51单片机的智能小车控制系统

工业职业技术学院 毕业设计 课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统 系(院)名称电气工程系 专业及班级 学生 学号 指导教师

完成日期年11 月19 日

摘要 随着我国科学技术的进步,智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及,各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,可以涉及到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以51单片机为控制核心,通过无线遥控实现前进后退和转向行驶,通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择,模块独立,综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料,分析整理出有关信息,在此基础上列出不同的解决方案,结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体,最小系统到无线遥控,红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制,完成各模块设计。通过调试检测各模块,得到正确的信号输出,实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上,结合程序,通过单片机的控制,将各模块有效整合在一起,达到所预期的目标,完成最终设计与制作,能使小车在一定的环境中智能化运转。 关键字:智能小车,单片机,红外传感器。

目录 第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1,所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 -

超声波避障小车设计

超声波避障小车设 计

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书(论文) 设计题目:超声波避障小车 院系:电气工程及自动化 班级: 1 21 设计者:张佳炜 学号: 11 0316 指导教师:周庆东 设计时间: .09.14- .09.25 哈尔滨工业大学

课程设计考核表 题目:超声波避障小车 学生姓名:张佳炜班级: 1 21 学号: 11 0316 实验部分考核 总结报告评分 总成绩:指导教师签字:

哈尔滨工业大学课程设计任务书

开题报告 1立项依据 1.1立项目的 (1)设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车,使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 (2)深入学习单片机原理及其应用,提高程序的编写能力。 (3)掌握单片机系统外围电路的设计,了解超声波传感器的工作原理。(4)掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 汽车作为人们不可缺少的交通工具,给人类带来了极大的便利,但随着汽车的量越来越多,交通事故也越来越多。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。我们必须加强对汽车安全性能的考虑。随着电子技术、信息技术、网络技术的发展,智能汽车概念应运而生,将电子信息网络和汽车接合起来实现汽车的智能化,是传统汽车产业的机遇也是的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势,在这样的背景下,我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波具有穿透力强、方向性好、操作简单、方便、快速和安全等的特点,在很多 领域有着广泛的应用前景。超声波作为智能车避障的传感信号,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。作为一个发展大

51单片机循迹小车开题报告

一、研究课题的目的和意义 1)研究目的: 随着汽车工业的迅速发展,其与电子信息产业的融合速度也显著提高,汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的,为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求,提出简易智能小车的构想,目的在于:通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车,获得项目整体设计的能力,并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。设计的智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。 此项设计以AT89S52单片机为控制核心,逐步实现小车的循线行走功能。2)研究意义: 1、加深课堂上的学习 由于单片机教学例子有限,因此,单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践,使学习者更好的了解单片机的发展。通过此次的单片机寻轨车制作,使学 生从理论到实践,初步体会单片机项目的设计、制作、调试和成功完成项目的过 程及困难,以此学会用理论联系实际。通过对实践中出现的不足与学习来补充教 学上的盲点。 2、从理论转为实际运用 智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车,是在网络环境下利用信息技术、智能控制技术、自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机 和机械等多个学科的最新科技成果,使汽车具有自动识别行驶道路、自动驾驶等 先进功能.随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展,智能车在工业生产和日 常生活中已经扮演了非常重要的角色.近年来,智能车在野外、道路、现代物流 及柔性制造系统中都有广泛运用,已成为人工智能领域研究和发展的热点。 二、研究内容 1)系统设计: 智能寻迹小车采用后轮驱动,左右后轮各用一个直流减速电机驱动,通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感

超声波避障小车设计

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书(论文) 设计题目:超声波避障小车 院系:电气工程及自动化 班级:1201121 设计者:张佳炜 学号:1120110316 指导教师:周庆东 设计时间:2012.09.14-2012.09.25 哈尔滨工业大学

课程设计考核表 题目:超声波避障小车 学生姓名:张佳炜班级:1201121 学号:1120110316 实验部分考核 总结报告评分 总成绩:指导教师签字:

哈尔滨工业大学课程设计任务书

开题报告 1立项依据 1.1立项目的 (1)设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车,使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 (2)深入学习单片机原理及其应用,提高程序的编写能力。 (3)掌握单片机系统外围电路的设计,了解超声波传感器的工作原理。 (4)掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 汽车作为人们不可缺少的交通工具,给人类带来了极大的便利,但随着汽车的量越来越多,交通事故也越来越多。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。我们必须加强对汽车安全性能的考虑。随着电子技术、信息技术、网络技术的发展,智能汽车概念应运而生,将电子信息网络和汽车接合起来实现汽车的智能化,是传统汽车产业的机遇也是的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势,在这样的背景下,我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波具有穿透力强、方向性好、操作简单、方便、快速和安全等的特点,在很多领域有着广泛的应用前景。超声波作为智能车避障的传感信号,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。作为一个发展大国,应该把握未来汽车产业发展的方向,在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义,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。 2主要设计内容及方案 2.1总体方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下,快速前进,在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候,慢速前进。在与障碍物距离很近需要转向避障时,方案上将尝试进行转向,来进行避障。 2.2设计原理 该智能车系统可分为三个主要模块:单片机主控核心模块,传感器避障模块,电机驱动模块。系统主要原理是:通过超声波避障模块(即感测模块)实时监测路面情况并及

51单片机循迹小车程序

/*功能:寻迹小车 使用芯片:AT89S52或者STC89C52 或A T89S51 STC89C51 晶振:12MHZ 编译环境:Keil 作者:MH~?*/ #include <reg51、h>// 引用标准库得头文件 #include #define ucharunsignedchar #defineuintunsigned int //=================电机驱动===================== sbit dianji_r = P3^0;//右边电机控制口,低电平转? sbitdianji_l= P3^7;//左边电机控制口,低电平转 //=============循迹感应接口====================== sbit xjmk_r=P3^2;// 右边寻迹模块检测口INT0 sbit xjmk_l= P3^3;// 左边寻迹模块检测口INT1 void check_righet();//右边时候检测到黑线测试程序 voidcheck_left();//左边时候检测到黑线测试程序 void delay_50us(uint t); void delayms(uintMs); ucharr_count;//右边传感器检测到得次数计数单元 uchar l_count; uint time; //***********************主程序****************************** main() { time=50; dianji_r=0;//上电时右侧电机运行 dianji_l=0;//上电时左侧电机运行 EA=1; EX1=1; EX0=1; IT1=0; IT0=0; xjmk_r=1;//置IO为1,准备读取数据 xjmk_l=1; _nop_(); r_count=0; l_count=0; while(1) { _nop_(); //check_righet();//调用右边寻迹检测传感器 //check_left();//

超声波避障技术设计说明

南 京 理 工 大 学 毕业设计说明书(论文) 作 者 : 薛玉洁 号: 6 教 学点 : 工业职业技术学院 专 业 : 电子工程 题 目 : 超声波在小车避障技术的应用设计 指导者: (姓 名) (专业技术职务) 评阅者: (姓 名) (专业技术职务) 倪瑛 副教授 副教授 戴娟

2013 年 5 月 毕业设计说明书(论文)中文摘要

毕业设计说明书(论文)外文摘要

目次 1 引言 (1) 1.1 研究背景与意义 (1) 2 超声波的避障技术 (4) 2.1 小车的避障技术 (4) 2.2 超声波的传播特性 (5) 2.3 超声波测距技术 (5) 2.4 基于单片机的超声波测距系统 (6) 2.5 超声波的衰减 (6) 3 超声波避障系统硬件设计 (8) 3.1 方案概述 (8) 3.2 方案设计 (8) 3.3 元器件介绍 (9) 3.4 超声波发射系统电路 (16) 3.5 超声波接收系统电路 (16) 3.6 相关软件、电路模块和器件清单。 (17) 4 超声波避障系统的软件设计 (19) 4.1 直流电机控制软件设计 (19) 4.2 超声波测距模块软件设计 (19) 4.3 超声波避障技术软件设计 (21) 4.4 软件与硬件的整合软件与硬件的整合 (22) 5 超声波避障系统调试 (23) 5.1 调试过程 (23) 5.2 问题分析 (26) 5.3 误差分析 (26) 致 (29) 参考文献 (30)

1 引言 1.1 研究背景与意义 随着机器人技术的发展,自主移动机器人以其活性和智能性等特点,在人们的生产、生活中的应用来越广泛。自主移动机器人通过各种传感器系统感知外界环境和自身状态, 在复杂的已知或者未知环境中自主移动并完成相应的任务。而在多种探测手段中, 超声波传感器系统由于具有成本低, 安装方便, 不易受电磁、光线、被测对象颜色、烟雾等影响,时间信息直观等特点, 对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力, 因此在移动机器人领域有着广泛用。 本设计主要体现多功能小车的智能避障模式,设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象,为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补,实现经济收益,形成商业价值。 智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了,当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时,汽车就会发出警报,提醒驾驶员注意,如果驾驶员没有及时作出反应,汽车就会自动减速或停靠于路边。 超声波测距与避障系统包括硬件及软件两个部分。硬件开发基STC89S52微控制器,集成了传感器电路、信号处理电路、微控制器外围电路及电源电路等;软件设计主要包括测距算法设计和避障算法设计。其中,避障算法由单传感器避障策略、多传感器精确避障策略以及多传感器模糊避障策略组成。

超声波避障小车

《单片机课程设计》 设计报告 设计课题:超声波避障小车 专业班级:电子信息工程121班 学生姓名:范东耀 指导教师:蔡岗 设计时间: 2015年7月8日 赣南师范学院科技学院数学与信息科学系

超声波避障小车 一、设计任务与要求 1.设计任务: 1、采用超声波模块实现小车自动避障功能。 2、用LCD1602显示当前的障碍距离。 2.扩展部分: 测出当前小车的行驶速度,并用LCD1602显示当前速度。 二、方案设计与论证 1设计方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,驱动板则以L289N驱动芯片为核心,应用超声波模块及光电传感器和LCD液晶模块,成功的实现了小车的避障、测速和显示功能这三大功能。在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下,快速前进,在与障碍物距离较小但未到达临界转弯方向值得时候,慢速前进。在与障碍物距离较近时,小车转弯,在与障碍物很近时,小车后退转弯,来进行避障。测速传感器为光电测速传感器,在单位时间内计算脉冲的次数,然后再进行转换和处理即得到所测量的速度。通过软件pwm进行调速。通过LCD1602显示障碍距离及当前的小车行驶速度。 2 原理框图 简要原理框图如图1所示。 图1 系统原理框图

三、电路设计 1 电路设计 (1)超声波测距模块: 超声波测距的原理是首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号,把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块,再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物返回,超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机,此时单片机就立即停止计时。时序图如图1所示。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离,即:S=VT/2,通过单片机来算出距离。超声波测距原理图如图2所示。 图2 超声波测距原理 (2)显示模块: 系统采用LCD1602显示,它不仅节省了单片机的资源,相比较数码管液晶显示更加直观、节能,同时可以直接显示字母、数字、符号等,具有灵活易操作的特性。故采用LCD显示。

超声波测距及红外避障小车的设计

超声波测距及红外避障小车的设计 发表时间:2018-06-11T11:51:58.193Z 来源:《电力设备》2018年第1期作者:赵勇柳青张腾文 [导读] 摘要:介绍一种超声波测距及红外避障小车的设计,根据功能需求,进行系统方案设计,进而进行系统模块设计。 (沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳 110159) 摘要:介绍一种超声波测距及红外避障小车的设计,根据功能需求,进行系统方案设计,进而进行系统模块设计。本小车将超声波测距和红外避障结合起来,增加了系统的可实现性。 关键词:超声波测距;红外避障;小车;设计 概论 在当今世界,复杂的环境不断对科技提出越来越高的要求,要求我们探寻更为合适的技术来适应复杂环境的变化。超声波测距因其可以直接测量近距离目标,纵向分辨率高,适用范围广,方向性强,并具备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响,且覆盖面积大等优势被广泛应用;红外避障则是通过检测红外光遇到障碍物反射来感知障碍物的存在,反馈至控制器,单片机进行驱动报警以有效避障。本智能小车将超声波测距技术和红外避障技术相结合,为现代智能化生活中,非接触特殊环境下的探测及测距、安全保护、车载倒车等提供可靠、实时有效的保障。 1.功能需求 该超声波测距及红外避障小车将测距功能和避障功能相结合,在获得距离信息的基础上进行有效避障,并将距离显示在LCD1602液晶显示屏上,当距离小于一定数值时,小车将转向。小车使用电机进行驱动,采用AT89S52单片机作为核心控制器进行有效控制。 2.系统方案设计 本智能小车由超声波测距系统、温度补偿系统、摄像头传输系统、红外避障系统、WIFI系统、显示系统六部分组成。小车的运行由AT89S52芯片作为核心控制器,测距和红外避障由超声波传感器和红外传感器进行数据采集,显示系统部分由LCD1602液晶显示屏来完成,温度传感器采集外界环境温度进行温度补偿,摄像头和WIFI模块完成画面的传输和设备的控制,如图1所示。 图1 系统硬件组成 3.系统模块设计 3.1超声波测距模块 本小车设计的测距系统采用脉冲回波法测距,以AT89S52芯片为核心,通过超声波传感器发射超声波,在发射时刻的同时计数器开始计时,超声波在空气中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来,超声波接收器收到返回波时就立即停止计时。如果设超声波的传播速度为计时器记录的时间为,可计算出发射距离障碍物面的距离,即 3.2温度补偿模块 温度补偿模块主要是对温度进行补偿,以减小测距误差。温度传感器主要运用的是DS18B20。每次温度测量前,首先会将温度寄存器和低温度系数振荡器预置-55℃所对应的基数值,而高温度系数振荡器会根据环境温度确定一个振荡周期。然后,低温度系数振荡器开始振荡,对应的计数器对振荡脉冲进行减计数,直到计数器中被预置的值减为0。此时,温度寄存器的值加1,而低温度系数振荡器的值重新被预置到-55℃所对应的基数值,如此重复直到高温度系数振荡器停振,此时,温度寄存器的值就是所要测的温度值。 3.3摄像头和WIFI模块 摄像头将道路实时画面传输到手机或PC等终端设备上,操作者可以直观地了解到道路信息。通过手机或PC上的WIFI与在小车上的WIFI模块相协同,可以在手机或PC端控制小车的前进、后退、拐弯等动作,该系统便于灵活控制小车动作、易于操作。 3.4红外避障模块 避障传感器利用物体的反射性质来实现避障功能。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失;如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头,传感器检测到这一信号,确认正前方有障碍物,并将信号传给单片机,单片机对信号进行系统的处理分析,从而协调小车两轮工作,完成躲避障碍物的动作。 3.5显示模块 将测得的温度和距离通过传感器送入到单片机中进行处理,将处理后的结果显示在液晶上,可以直观地读出温度和距离参数,使参数可视化,便于实时监测测距精度。

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