智能超声波避障小车的设计与制作

《单片机应用系统》项目设计报告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《单片机应用系统》项目设计报告-I-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。《单片机应用系统》项目设计报告-II-AbstractSmartcarscanbeprogrammedtoperformaspecifictaskmeanstheminiaturizationofrobot,ithastomakecostislow,circuitsimplestructure,convenientprogramtest.Becauseofithasstronginterest,intelligentrobotcarfavoredbythemajorityoftheuniversitystudents'enthusiastsandlove.Thispaperintroducestheisaautomaticobstacleavoidancefunctionofintelligentcardesignandproduction(hereinafterreferredtoasthesmartcar),thethesistotheintelligenceofthecarschemeselection,designidea,andtheimplementationofhardwareandsoftwarefunctionandworkingprincipleofadetailedanalysisanddiscusses.Afterpracticeacceptancetest,thisintelligentcarcircuitstructureissimple,convenientdebug,fast,flexiblesystemreflect,correctandfeasibledesignscheme,eachindexissteadyandreliable.《单片机应用系统》项目设计报告-III-目录摘要..............................................................IAbstract..........................................................II目录...........................................................III第一章绪论........................................................11.1项目研究背景及意义：...................................................11.2项目主要研究内容：.....................................................11.3设计思路：.............................................................11.4应用场合和功能：.......................................................2第二章总体方案....................................................32.1总体方案概述：.........................................................32.2总体电路原理图：.......................................................3第三章各模块功能介绍..............................................43.1障碍物测距系统：.......................................................43.2显示模块：.............................................................53.3驱动模块：............................................................103.4电源模块：............................................................12第四章软件设计...................................................134.1程序设计流程图........................................................134.2关键程序设计：........................................................14第五章系统调试...................................................175.1调试的思路：..........................................................175.2各模块的调试：........................................................175.3调试心得：............................................................19第六章结论与展望.................................................206.1结论：................................................................206.2展望：................................................................20致谢............................................................21参考资料..........................................................22《单片机应用系统》项目设计报告-IV-附录..............................................................231.元器件清单：............................................................232.样机实物照片：..........................................................243.电路原理图：............................................................25相关程序..................................................................26《单片机应用系统》项目设计报告-1-第一章绪论1.1项目研究背景及意义：智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，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，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，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。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。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。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，有很多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。1.2项目主要研究内容：本设计题目为智能避障小车设计，主要研究小车的避障功能，小车遇到障碍物时，当距离障碍物大于40cm，PWM信号自增，驱动电机加速，小车加速前进，当小于30cm时，PWM信号自减，驱动电机减速，小车减速前进，并且小车采取相应的避障措施。这里探测装置必不可少，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。所以采用超声波传感器作为探测装置，由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。通过软件内部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍物的较准确定位。1.3设计思路：直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机的加速、减速，并且可《单片机应用系统》项目设计报告-2-以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由AT89S52单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及转弯，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。其间是通过AT89S52单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成：设计控制部分：主要由AT89S52单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由电机和L298直流电机驱动模块组成。设计显示部分：LCD数码显示部分，实现对超声波测的距离的实时显示。1.4应用场合和功能：应用场合：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。同时在玩具的应用上深受小朋友的青睐。功能：本小车使用AT89S52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LED显示出来，当小车与障碍物的距离大于40cm时，小车会沿直线前进，当小车与障碍物的距离小于30cm时，小车转弯以避开障碍物，并且此时蜂鸣器报警。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。《单片机应用系统》项目设计报告-3-第二章总体方案2.1总体方案概述：本小车使用AT89S52单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离