超聲波避障小車設(shè)計(jì)新(共33頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼寧工程技術(shù)大學(xué) 控制電機(jī)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目項(xiàng) 目 名 稱 超聲波避障小車組 別 第十組專 業(yè) 班 級(jí) 測(cè)控14-1，2，3班院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院姓 名 學(xué) 號(hào) 王娜 武艷秋 郝怡 齊旭 馬雨薇 胡玉婷 日 期 2016年5月8日 超聲波避障小車摘 要80C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。這里介紹的是如何用80C51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，該綜合訓(xùn)練項(xiàng)目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用80C51單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，以及紅

2、外接收管的應(yīng)用。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。采用的技術(shù)主要有：傳感器的有效應(yīng)用，紅外接收管的應(yīng)用。關(guān)鍵詞 ：80C51單片機(jī)；電動(dòng)小車；超聲波傳感器Ultrasonic obstacle avoidance vehicleAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer.Its easily useing and multi-function suffer large users. This article introduce the control electric ma

3、chine design with the 80C51 single chip copmuter.This design combines with scientific research object. This system regard the request of the topic, adopting 80C51 for controling core,super sonic sensor for test the hinder. The electric circuit construction of whole system is simple, the function is

4、dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyse.The adoption of technique as:efficient application of the sensor;.Keywords ：80C51 single chip computer；light electricity detector； electric wheeled machine目 錄專心-

5、專注-專業(yè)第一章 前言隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。故本設(shè)計(jì)是在這樣的背景下提出的。本題目是結(jié)合實(shí)際而確定的設(shè)計(jì)類課題。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車具有避障功能。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動(dòng)車模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，此外，紅外接收管根據(jù)光線再利用分壓原理改變轉(zhuǎn)速。然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)。以80C51為控制核心，利用超聲

6、波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障。80C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。下面就簡(jiǎn)要的介紹一下單片機(jī)及其典型應(yīng)用方式： “單片機(jī)”一詞是Single-Chip Microcomputer較準(zhǔn)確的譯法，但最能準(zhǔn)確反映單片機(jī)設(shè)計(jì)思想并且具有技術(shù)眼光的詞匯是Microcomputer（微處理器）。之所以出現(xiàn)了Sigle-chip Microcomputer一詞，實(shí)在是因?yàn)樵缙冢踔恋組CS-51時(shí)期，單片機(jī)準(zhǔn)確地體現(xiàn)了Sigle-chip Microcomputer的形態(tài)和內(nèi)容。然而發(fā)展到MCS-96，發(fā)展到新一代80C51M68HC05M68HC1

7、1系列單片機(jī)時(shí)，在單片機(jī)中著力擴(kuò)展了各種控制功能。如A/DPWMPCA計(jì)數(shù)器捕獲/比較邏輯高速I/O口WDT等，已突破了Microcomputer的傳統(tǒng)內(nèi)容，朝Microcomputer的內(nèi)涵發(fā)展。因此，目前已到了該給單片機(jī)正名的時(shí)候了，國(guó)外已逐漸統(tǒng)一成Microcomputer。()從最初的單片機(jī)發(fā)展到如今的新一代單片機(jī)。大致經(jīng)歷了三個(gè)年代。如以Intel8位單片機(jī)為例，這三個(gè)年代劃大致是：第一代：以1976年推出的MCS-48系列為代表，其主要的技術(shù)特征是將CPU和計(jì)算機(jī)外圍電路集成到了一個(gè)芯片上，作為與通用 CPU分道揚(yáng)鑣構(gòu)成新型工業(yè)微控制器取得了成功，為單片機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了成功之路

8、。第二代：以MCS-51的80518052為代表，其主要的技術(shù)特征是為片機(jī)配置了完善的外部并行總線（ABDBCB）和具有多機(jī)識(shí)別功能的串行通訊接口（UART）,規(guī)范了功能單元的SFR控制模式及適應(yīng)控制器特點(diǎn)的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)，為發(fā)展具有良好的兼容性的新一代單片機(jī)奠定了良好的基礎(chǔ)。無(wú)論是第一代還是第二代單片機(jī)都還未突破單片計(jì)算機(jī)的內(nèi)涵。第三代：以80C51系列為代表，它包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的一代產(chǎn)品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,還包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等

9、公司以80C51為核心推出的大量各具特色與80C51兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/DPWMPCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)WDT(監(jiān)視定時(shí)器)高速I/O口計(jì)數(shù)器的捕獲比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機(jī)80C51系列8C592單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線-CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機(jī)為外部提供了

10、相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。Microcontroller并沒(méi)有過(guò)分強(qiáng)調(diào)“單片”，因?yàn)橄騿纹问桨l(fā)展是一切先進(jìn)電子系統(tǒng)都在追求的理想，并不為單片機(jī)所專有。單片機(jī)的應(yīng)用方式隨對(duì)象、環(huán)境、規(guī)模不同而大相徑庭，不必獨(dú)崇一宗。按照所使用單片機(jī)的類型不同，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分成總線方式和非總線方式。總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)都具有完善的外部擴(kuò)展總線，如并行三總線（AB、DB、CB）、串行通訊總線（如UART）,通過(guò)這些總線可方便地?cái)U(kuò)展外圍單元、外設(shè)接口等。采用總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬?gòu)?fù)雜的工控系統(tǒng)、智能儀表、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，或滿足這些應(yīng)用系統(tǒng)而構(gòu)成的多機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。非總線方式的應(yīng)

11、用系統(tǒng)省去了外部并行總線，可構(gòu)成各種小封裝芯片，有限的引腳可提供更多的用戶I/O口，可使應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量最少。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬小型控制器、測(cè)控單元、單元儀表等。2總線方式的單片機(jī)在不使用外部并行總線時(shí)，外部并行總線引腳可作為I/O口用。在掩摸用戶程序時(shí)，還可要求將這些I/O口改造成具有各種驅(qū)動(dòng)能力的I/O口。3本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低，易控制。超聲波避障小車成品圖第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝超聲波模塊和紅外接收管，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片

12、機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。（一）檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距及紅外接收管的應(yīng)用，且利用超聲波傳感器模塊對(duì)電動(dòng)車的避障。（二）系統(tǒng)原理圖電動(dòng)車采用80C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開(kāi)始由手動(dòng)啟動(dòng)小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過(guò)障礙物時(shí)，由超聲波傳感器檢測(cè)，通過(guò)單片機(jī)控制小車避障；系統(tǒng)的自動(dòng)避障功能通過(guò)超聲波傳感器正前方檢測(cè)由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)原理圖如圖2.4所示：圖2.4 系統(tǒng)原理圖第三章 硬件設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)

13、內(nèi)部的功能單元，如ROMRAMI/O口定時(shí)/記數(shù)器中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器A/DD/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。（一）80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部

14、件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。41 微處理器該單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。3 程序存儲(chǔ)器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。4 中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2個(gè)1

15、6位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。6 串行口1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。7 P1口、P2口、P3口、P4口為4個(gè)并行8位I/O口。8 特殊功能寄存器共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。由上可見(jiàn)，80C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。（二）最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)80C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)

16、用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 80C51 1、時(shí)鐘電路80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即

17、用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF.在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。2、復(fù)位電路80C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,斯密

18、特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路如圖3.2 80C51復(fù)位電路所示。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6MHZ時(shí)C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見(jiàn)下圖。時(shí)鐘頻率選用6MHZ時(shí)，C取22uF,Rs取200，RK取1K。圖3.2 8

19、0C51復(fù)位電路 80C51 （二）前向通道設(shè)計(jì) 單片機(jī)用與測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有與被測(cè)對(duì)象相聯(lián)系的前向通道。因此，前向通道設(shè)計(jì)與被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)、特征、所處環(huán)境密切相關(guān)。在前向通道設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到傳感器或敏感元件選擇、通道結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、電源配置、抗干擾設(shè)計(jì)等。在通道電路設(shè)計(jì)中還涉及到模擬電路諸多問(wèn)題。1前向通道的含義當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，有計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。作為測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)對(duì)象拾取必要的原始參量信號(hào)是系統(tǒng)的核心任務(wù)，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試以及對(duì)控制條件的監(jiān)測(cè)也是不可缺少的環(huán)節(jié)。對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試一般都離不開(kāi)傳感器或敏感元件，這是因?yàn)楸粶y(cè)

20、對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)常常是一些非電物理量，如溫度、壓力、載荷、位移等，而計(jì)算機(jī)是一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)。因此，在前向通道中，傳感器、敏感元件及其相關(guān)電路占有重要地位。對(duì)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)的拾取其主要任務(wù)就是最忠實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)，它包括實(shí)時(shí)性與測(cè)量精度。同時(shí)使這些測(cè)量信號(hào)能滿足計(jì)算機(jī)輸入接口的電平要求。因此，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道體現(xiàn)了被測(cè)對(duì)象與系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號(hào)輸入通道，原始參數(shù)輸入通道。由于在該通道中主要是傳感器與傳感器有關(guān)的信號(hào)調(diào)節(jié)、變換電路，故也可稱為傳感器接口通道。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)輸入、傳感、變換應(yīng)作廣義理解，例如開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)及信號(hào)輸入，在單片機(jī)的各種應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。

21、最簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸入通道就是一個(gè)具有TTL電平的狀態(tài)開(kāi)關(guān)，如水銀溫度觸點(diǎn)、溫度晶閘管、時(shí)間繼電器、限位開(kāi)關(guān)等。故只要反映外界狀態(tài)的信號(hào)輸入通道都可稱為前向通道。 并不是所有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都有前向通道，例如時(shí)序控制系統(tǒng)，只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)間序列來(lái)控制外部的運(yùn)行狀態(tài)；分布式測(cè)控系統(tǒng)中的智能控制總站完成上級(jí)主計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)、控子站計(jì)算機(jī)之間的指令、數(shù)據(jù)傳送。這些應(yīng)用系統(tǒng)沒(méi)有被測(cè)對(duì)象，故不需要前向通道。2前向通道的設(shè)計(jì)（1）傳感器的比較識(shí)別障礙的首要問(wèn)題是傳感器的選擇，下面對(duì)幾種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明（見(jiàn)表3.1）。探測(cè)障礙的最簡(jiǎn)單的方法是使用超聲波傳感器，它是利用向目標(biāo)發(fā)射超聲波脈沖，計(jì)算其往返時(shí)間來(lái)

22、判定距離的。該方法被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的研究上。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于使用，且在10m以內(nèi)能給出精確的測(cè)量。不過(guò)在ITS系統(tǒng)中除了上文提出的場(chǎng)景限制外，還有以下問(wèn)題。首先因其只能在10m以內(nèi)有效使用，所以并不適合ITS系統(tǒng)。另外超聲波傳感器的工作原理基于聲，即使可以使之測(cè)達(dá)100m遠(yuǎn)，但其更新頻率為2Hz，而且還有可能在傳輸中受到它信號(hào)的干擾，所以在CW/ICC系統(tǒng)中使用是不實(shí)際的。表3.1 傳感器性能比較 傳感器類型優(yōu)  點(diǎn)缺  點(diǎn)超聲波視覺(jué)激光雷達(dá)MMW雷達(dá)價(jià)格合理，夜間不受影響。易于多目標(biāo)測(cè)量和分類，分辨率好。價(jià)格相合理，夜間不受影響不受燈光、天氣影響。測(cè)量范圍小，

23、對(duì)天氣變化敏感。不能直接測(cè)量距離，算法復(fù)雜，處理速度慢。對(duì)水、灰塵、燈光敏感。價(jià)格貴視覺(jué)傳感器在CW系統(tǒng)中使用得非常廣泛。其優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，價(jià)格合理，在一定的寬度和視覺(jué)域內(nèi)可以測(cè)量定多個(gè)目標(biāo)，并且可以利用測(cè)量的圖像根據(jù)外形和大小對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。雷達(dá)傳感器在軍事和航空領(lǐng)域已經(jīng)使用了幾十年。主要優(yōu)點(diǎn)是可以魯棒地探測(cè)到障礙而不受天氣或燈光條件限制。近十年來(lái)隨著尺寸及價(jià)格的降低，在汽車行業(yè)開(kāi)始被使用。但是仍存在性價(jià)比的問(wèn)題。（2）超聲波障礙檢測(cè)超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過(guò)20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。

24、它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過(guò)程中有衰減。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應(yīng)用。作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開(kāi)關(guān)、測(cè)距及材料探傷、測(cè)厚等。4本設(shè)計(jì)采用T/R-40-12小型超聲波傳感器作為探測(cè)前方障礙物體的檢測(cè)元件，其中心頻率為40Hz，由80C51發(fā)出的40KHz脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出4

25、0KHz的脈沖超聲波，如電動(dòng)車前方遇到有障礙物時(shí)，此超聲波信號(hào)被障礙物反射回來(lái)，由接收器接收，經(jīng)LM318兩級(jí)放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片LM567解碼，當(dāng)LM567的輸入信號(hào)大于25mV時(shí)，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，?0C51單片機(jī)處理。超聲波檢測(cè)如圖3.3超聲波檢測(cè)電路所示：圖 3.3 超聲波檢測(cè)電路 第四章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明：在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包

26、括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：1.單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試；2.模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；3.模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序定時(shí)子程序、避障子程序中斷子程序算法子程序構(gòu)成。（一）主程序設(shè)計(jì) 主程序清單如下

27、：limiw equ 30h ;厘米位 miao equ 31h ;秒位 fenmi equ 32h ;分米位 fmiao equ 33h ;分秒位 meter equ 34h ;米位 fenzh equ 35h ;分位 point equ 36h ;小數(shù)點(diǎn)位 shimi equ 37h ;十米位 shifn equ 38h ;十分位 sudu equ 39h ;速度控制 jishk equ 3ah ;記時(shí)開(kāi)始 zhond equ 3bh zhodu equ 3ch zhon equ 3eh maicho equ 3fh jinweb equ 40h bhcs equ 41h dpan equ

28、 42h fenchu equ 43h fencun equ 44h pand equ 45h fenmc equ 51h org 0000h ajmp main org 000bh ajmp st0 org 001bh ajmp st1 org 0100h main: mov limiw,#00h mov miao,#00h mov fenmi,#00h mov fmiao,#00h mov meter,#00h mov fenzh,#00h mov point,#0bh mov shimi,#00h mov shifn,#00h mov jishk,#00h mov zhond,#00h

29、mov zhodu,#00h mov zhon,#00h mov maicho,#00h mov jinweb,#03h mov bhcs,#00h mov sp,#6fh mov tmod,#21h mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h mov th1,#9ch mov tl1,#9ch setb ea setb et0 setb et1 mov p1,#0aah acall xianshi軟件流程如圖4.1流程圖所示：開(kāi)關(guān)是否按下 若無(wú)障礙是否有障礙是否有光源初 始 化正常行駛停車高速行駛計(jì)時(shí)開(kāi)始計(jì)里程開(kāi)始轉(zhuǎn)向躲避駛向光源直行否是否是否遇到障礙線是是否是否是否 是 否 是否

30、 是否 圖4.1 流程圖 （二）避障子程序設(shè)計(jì)程序清單如下：#include <reg51.h>#include <math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/定義超聲波傳感器及直流電機(jī)引腳接口sbit TRIG = P10 ;sbit ECHO = P11 ;sbit in1 = P14;sbit in2 = P15;sbit in3 = P16;sbit in4 = P17; sbit in5 = P20;sbit in6 = P21;sbit in7 = P22;sbit in8 = P2

31、3;uchar n,count,angle,left,right; /距離標(biāo)志位，0.5ms次數(shù)，角度標(biāo)識(shí)float S; /距離變量void DelayUs2x(uchar t) while(-t);void DelayMs(uchar t)while(t-) /大致延時(shí)1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); void go () in1=1; in2=0; in3=1; in4=0; in5=1; in6=0; in7=1; in8=0; void back () in1=0; in2=1; in3=0; in4=1; in5=0; in6=1; in7=0

32、; in8=1; void turnleft () in1=0; in2=1; in3=1; in4=0; in5=0; in6=1; in7=1; in8=0; void turnright () in1=1; in2=0; in3=0; in4=1; in5=1; in6=0; in7=0; in8=1; void stop() in1=0; in2=0; in3=0; in4=0; in5=0; in6=0; in7=0; in8=0; /*- 定時(shí)器0初始化-*/void TIM0init(void) TMOD=0x11; /定時(shí)器1工作方式1 (超聲波) TH1=0x00; TL1=

33、0x00; TH0=0xff; TL0=0xa3; /11.0592MHz晶振，0.5ms ET1=1; ET0=1; EA=1; TR0=1; /定時(shí)器開(kāi)始 IE=0x82; void chaoshengbo () TRIG=1; /觸發(fā)信號(hào)是高電平脈沖，寬度大于10us DelayUs2x(10); TRIG=0; while(!ECHO); /等待高電平 TR1=1; while(ECHO); /等待低電平 TR1=0; S=TH1*256+TL1;/取出定時(shí)器值高8位和低8位合并 S=S/58; /為什么除以58等于厘米， Y米=（X秒*344）/2 / X秒=（ 2*Y米）/344

34、-> X秒=0.0058*Y米 -> 厘米=微秒/58 if(S>=65) n=1; if(S<65) n=0; TH1=0; TL1=0; /清除定時(shí)器0寄存器中的值 /*- 主函數(shù)-*/void main() TMOD=0X20;TH1=0XFD;TL1=0XFD;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1; count=0; TIM0init(); /初始化定時(shí)器 while(1) chaoshengbo(); DelayMs(20); if(n=1) go(); else stop(); turnright(); DelayMs(400); /*- 定時(shí)器中斷子程序-*/void Time0_0(void) in