智能超聲波避障小車畢業(yè)論文.doc

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1、智能超聲波避障小車畢業(yè)論文目錄引言11系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1任務(wù)要求11.2總體設(shè)計(jì)12方案論證22.1系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)方案論證22.2電機(jī)的選擇方案論證32.3避障模塊設(shè)計(jì)方案論證42.4顯示模塊設(shè)計(jì)方案論證52.5直流調(diào)速方案設(shè)計(jì)52.6電源模塊設(shè)計(jì)方案論證53元器件介紹63.1AVR單片機(jī)主控芯片介紹63.2L298N驅(qū)動(dòng)芯片63.2.1L298N驅(qū)動(dòng)芯片介紹63.2.2L298N驅(qū)動(dòng)芯片特點(diǎn)63.3直流電機(jī)63.4超聲波傳感器73.4.1超聲波傳感器概述73.4.2接口說明83.4.3超聲波測距原理83.5光電傳感器83.6LCD1602液晶顯示93.

2、6.1液晶顯示LCD實(shí)物圖93.6.2液晶顯示原理93.6.3管腳功能94系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì)104.1超聲波收發(fā)電路104.2紅外線收發(fā)電路104.3單片機(jī)主控電路104.4電源電路114.5LCD1602顯示電路124.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路134.6.1直流電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)方案的選擇144.6.2PWM調(diào)速原理144.7光警示電路164.8單片機(jī)復(fù)位電路164.9單片機(jī)時(shí)鐘震蕩電路175軟件設(shè)計(jì)185.1主程序195.2避障子程序195.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序205.4顯示子程序215.5測量距離子程序235.6光警示子程序246調(diào)試與仿真246.1調(diào)試仿真工具Pro

3、teus介紹246.2硬件的制作與調(diào)試266.3電路與程序調(diào)試過程286.3.1電路的仿真調(diào)試286.3.2電路的調(diào)試287結(jié)論30謝辭31參考文獻(xiàn)32附錄33第46頁共47頁引言智能，是指在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下運(yùn)作并能夠自動(dòng)預(yù)先設(shè)定模式，不需要人為的操作就能達(dá)到預(yù)期或是更高的目標(biāo)，為人類提供必要服務(wù)的集成智能化裝備。作為當(dāng)今社會(huì)的新產(chǎn)物，智能對(duì)我們的實(shí)際工作生活具有很大的實(shí)用性。超聲波避障的研究對(duì)于我國智能車的普及有一定的指導(dǎo)作用并且有著深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)小車也成為現(xiàn)代智能玩具的一種良好的發(fā)展對(duì)象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商

4、業(yè)價(jià)值。本題目設(shè)計(jì)的是具有自動(dòng)避障功能的智能小車。主要開發(fā)一個(gè)能根據(jù)紅外線和超聲波檢測結(jié)果，自動(dòng)避開障礙物的智能小車控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)選擇通用、價(jià)廉的ATmega16單片機(jī)作為主控芯片，選擇通用的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)通過采集超聲波傳感器和光電傳感器的數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的比較計(jì)算來對(duì)PWM波的輸出進(jìn)行控制操作，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；通過超聲波傳感器接收回的數(shù)據(jù)來計(jì)算小車與障礙物之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。通過細(xì)化要求，本系統(tǒng)以ATmega16為核心控制器，主要由電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、避障模塊構(gòu)成。通過電機(jī)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)相關(guān)知識(shí)的

5、結(jié)合，設(shè)計(jì)完成以由超聲波前方測距、避障與紅外線左右自動(dòng)避障組成的硬件模塊，結(jié)合軟件程序設(shè)計(jì)組成智能避障小車，共同實(shí)現(xiàn)了小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，通過超聲波自動(dòng)根據(jù)前方距離范圍內(nèi)障礙物測距，檢測障礙物停止再繞行，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。智能小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路采用了模塊化的方法，電路結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低，調(diào)試方便，系統(tǒng)反應(yīng)快速、靈活，小車調(diào)速平滑，功耗低，設(shè)計(jì)方案正確、實(shí)施性強(qiáng)，各項(xiàng)指標(biāo)可靠、穩(wěn)定，基本滿足設(shè)計(jì)要求。稍加改動(dòng)便可應(yīng)用于簡單的實(shí)際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學(xué)生以及廣大機(jī)器人愛好者學(xué)習(xí)研究使用。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1任務(wù)要求（1）檢測障礙物并且避障：由超聲波和

6、紅外探頭共同實(shí)現(xiàn)；（2）小車電機(jī)由L298N驅(qū)動(dòng)；（3）速度由單片機(jī)輸出的PWM波控制；（4）超聲波能實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的測距，LCD屏顯示了超聲波檢測到前方的距離。1.2總體設(shè)計(jì)第46頁共47頁硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，超聲波避障、紅外線避障模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電源模塊，顯示模塊以及光報(bào)警模塊七部分組成。其中小車使用AVR單片機(jī)為主控芯片，它通過小車前端超聲波返回的數(shù)據(jù)來獲取小車距離障礙物的距離，并且用LCD1602顯示出來，當(dāng)小車與障礙物的距離大于某設(shè)定的距離時(shí)，小車會(huì)沿直線前進(jìn)，當(dāng)小車與障礙物的距離小于某設(shè)定的距離時(shí)，

7、小車左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)以避開障礙物；車頭兩側(cè)由紅外線對(duì)管自動(dòng)避障組成的硬件模塊組成，實(shí)現(xiàn)小車左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能；并且此時(shí)LED閃爍。在避開障礙物后，小車會(huì)沿直線前進(jìn)。系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖1方案論證1.1系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)方案論證AT89S52單片機(jī)與ATmega16單片機(jī)的選擇。方案一：AT89S52單片機(jī)具有十分完備的功能，不僅能夠?qū)ζ瑑?nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行傳送、置位、清零、測試等處理，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，使用起來得心應(yīng)手。特點(diǎn)是控制簡單、價(jià)格便宜，具有完整的輸出輸入、端口控制、以及內(nèi)部程序的存儲(chǔ)空間，程序燒寫方便，支

8、持USB口或者是串口兩種下載程序方式，并且是我們平時(shí)上課學(xué)習(xí)與使用的。能夠使用外