智能超聲波避障小車匯總

智能超聲波避障小車姓名： 班級： 學(xué)號： 目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 3\o"CurrentDocument"一、總體方案概述 3二、總體電路原理圖 3三、各模塊功能介紹 4（一）、超聲波測距模塊 4\o"CurrentDocument"（二）、步進電機控制模塊 5\o"CurrentDocument"（三）、單片機控制模塊 6\o"CurrentDocument"四、系統(tǒng)軟件設(shè)計 6五、應(yīng)用前景 7\o"CurrentDocument"六、參考文獻 8摘要：現(xiàn)今發(fā)達的交通在給人們帶來便捷的同時也帶來了許多的交通事故。發(fā)生交通事故的因素有很多。當(dāng)然，如果我們的汽車能夠更加智能，就是說事先能預(yù)測并顯示前面障礙物離車的距離，當(dāng)障礙物距離很近時汽車會自動采取一些措施避開障礙物，這樣就能夠在很大程度上避免這些事故的發(fā)生。在本論文中，我們將會看到能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能的智能小車。關(guān)鍵字：超聲波、測量、避障、單片機一、總體方案概述本小車使用一臺AT89S51單片機作為主控芯片，它通過超聲波測距來獲取小車距離障礙物的距離，并且用數(shù)碼管實時的顯示出來，在小車與障礙物的距離小于安全距離（用軟件設(shè)定）時，小車會發(fā)出“在距您車前方x（數(shù)碼顯示的實時距離）米的地方有一障礙物，請您注意避讓”的語音提示，并且拐彎，以避開障礙物，同時會點亮相應(yīng)側(cè)邊的發(fā)光二極管作為提示信號。在避開障礙物后，小車會沿直線前進。本系統(tǒng)設(shè)計的簡易智能小車分為幾個模塊：單片機控制系統(tǒng)、超聲波路面檢測系統(tǒng)、前進、轉(zhuǎn)彎控制電機以及方向指示燈系統(tǒng)。它們之間的相互關(guān)系如下圖1所示。超聲波

測距單片機系統(tǒng)電機圖1：智能小車簡要原理框架圖超聲波

測距單片機系統(tǒng)電機圖1：智能小車簡要原理框架圖二、總體電路原理圖AT827R1125K3GSP~SECONDTHIRDIR1G10ECHO_11ETTC12LUU116LCD2"17EA/VPP「'AT827R1125K3GSP~SECONDTHIRDIR1G10ECHO_11ETTC12LUU116LCD2"17EA/VPP「'PROGPIO11OUT!18OUT1Pll2f)IJT?17OU12P123OTJT316OUT3P13Up小2803OUT415OUT4PI45OUT514UUIOPI56OTJT613UUlbP167OUT712OU1'7P178?jT811UUI8--10(M)GNDGNDKii(J~FWDnr—電1760zscr,KMOSI-一gp+MIC-Rose二、.iviuyEMttSQ三、各模塊功能介紹（一）、超聲波測距模塊首先利用單片機輸出一個40kHz的觸發(fā)信號，把觸發(fā)信號通過TRIG管腳輸入到超聲波測距模塊，再由超聲波測距模塊的發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時單片機通過軟件開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物返回，超聲波測距模塊的接收器收到反射波后通過產(chǎn)生一個回應(yīng)信號并通過ECHO腳反饋給單片機，此時單片機就立即停止計時。時序圖如圖1所示。由于超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離，即：S=VT/2，通過單片機來算出距離。10uS的TTL磁信號 循環(huán)發(fā)出8個40KHz脈沖nipi [-11-1尸瞬內(nèi)部 發(fā)岀信號輸岀回響 回響電平輸出信號 與檢測距離戚比例圖1:超聲波模塊時序圖

（二）、步進電機控制模塊此模塊是用來作為小車前進的動力和控制小車的避障。步進電機是通過脈沖來驅(qū)動的，其步距角和轉(zhuǎn)速只與輸入的脈沖頻率有關(guān)，頻率越快，其轉(zhuǎn)速越快，因此，只需要控制驅(qū)動步進電機的脈沖頻率來控制步進電機的工作，而步進電機的驅(qū)動脈沖可以通過單片機來輸出。但由于步進電機工作時需要較大的工作電流，因此需要用步GND圖4：步進電機驅(qū)動模塊原理圖—□rrrjOT1ELU—GND圖4：步進電機驅(qū)動模塊原理圖—□rrrjOT1ELU—CT7T只TNIOUT1TN2OUT2*OUT3r>TTTAIN5TN6OUT6TN7OUT7TN8OUT8GNDCMisATIT117ATIT?1^OTIT31SOTIT414ATITSnCTITA12OTIT7―uCTIT只in并且用單片機進電機驅(qū)動芯片來驅(qū)動，如圖4所示，我們用ULN2803芯片來驅(qū)動步進電機的P0I/O口來給ULN2803芯片輸入不同頻率的脈沖，再通過ULN2803來驅(qū)動步進電機。并且用單片機本小車使用的是兩個四相五線的步進電機來驅(qū)動。我們知道，四相五線步進電機共有五根線，其中紅色的接電源的正極，剩下的四根分別接在了ULN2803芯片的四個輸出端，其對應(yīng)的輸入端則接在了單片機的P1.0~P1.3的輸入端則接在了單片機的P1.0~P1.3端口，要使電機工作，則只需讓四個I/O口依次輸出高電平。電機勵磁表如下所示：小車的前面兩個輪子分別用兩個步進電機來驅(qū)動，當(dāng)兩個步進電機的轉(zhuǎn)速一樣的時候，車子將沿直線前進，而兩個步進電機的轉(zhuǎn)速不一樣的時候，車子就會拐彎，例如，左邊的步進電機轉(zhuǎn)速比右邊的快的話，車子將向右邊拐彎，只要控制好兩個步進電機的轉(zhuǎn)速比和不同轉(zhuǎn)速的時間，就可以精確的控制小車的避障行為。（三）、單片機控制模塊此模塊是小車的最重要部分，它控制著超聲波測距模塊、數(shù)碼管顯示模塊、步進電機控制AT89S51 叩2模塊、語音提示模塊、速度自控.XTALC220pF―C320pF18k20"GNDVTCKES11vccPO.OP0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7AT89S51 叩2模塊、語音提示模塊、速度自控.XTALC220pF―C320pF18k20"GNDVTCKES11vccPO.OP0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1 1^-0-LED6LED10LED5LED9LED8LED12LED7LED11LED4LED1-26LED2^25LED3BELL24r：，22-模塊和信號提示模塊的工作。單片機通過計時器記錄超聲波發(fā)射和接受的時間差，來計算出小車距離障礙物的距離，控制P1口的高低電平來控制數(shù)碼管顯示，通過輸出不同頻率的脈沖來控制步進電機的工作，通過SPI協(xié)議與ISD1760語音芯片進行通信，來控制語音芯片的定點放音實現(xiàn)語音提示功能。圖6：單片機最小系統(tǒng)四、系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、電機驅(qū)動子程序、中斷子程序、算法子程序構(gòu)成。主程序流程圖如圖2所示。其中：避障中斷服務(wù)子程序完成對超聲波探測器產(chǎn)生的外部中斷進行處理，如果超出預(yù)定的危險距離就左轉(zhuǎn)進行避障。

圖7：程序流程圖五、應(yīng)用前景本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了。當(dāng)駕駛員因疏忽或打瞌睡時這樣的智能汽車的設(shè)計就能體現(xiàn)出它的作用。如果汽車偏離車道或距障礙物小于安全距離時，汽車就會發(fā)出報警，提醒駕駛員注意，如果駕駛員沒有及時作出反應(yīng)，汽車就會自動減速或停靠于路邊。這樣的小車還可以用于月球探測等的無人探月車，幫助我們傳達月球上更多的信息，讓我們更加的了解月球，為將來登月做好充分準備。這樣的小車在科學(xué)考察探測車上也有廣闊的應(yīng)用前景。在科學(xué)考察中，有許多很危險且人們無法涉足的地方，這時，智能科學(xué)考察車就能夠派上用場，在它上面裝上攝像機，代替人們進行許多無法進行的工作。六