【正文】 .............................................................................................................. 8 LCD1602 液晶顯示 ............................................................................................................. 9 液晶顯示 LCD 實物圖 ..................................................................................................... 9 液晶顯示原理 ................................................................................................................. 9 管腳功能 ......................................................................................................................... 9 4 系統(tǒng)單 元電路的設(shè)計 ................................................................................................. 10 超聲波收發(fā)電路 .............................................................................................................. 10 紅外線收發(fā)電路 .............................................................................................................. 10 單片機主控電路 .............................................................................................................. 11 電源電路 .......................................................................................................................... 11 LCD1602 顯示電路 ........................................................................................................... 12 電機驅(qū)動電路 .................................................................................................................. 13 直流電機 H 橋驅(qū)動方案的選擇 .................................................................................. 14 調(diào)速原理 ............................................................................................................... 14 光警示電路 ...................................................................................................................... 16 單片機復位電路 .............................................................................................................. 16 單片機時鐘震蕩電路 ...................................................................................................... 17 5 軟件設(shè)計 ..................................................................................................... 18 主程序 .............................................................................................................................. 19 避障子程序 ...................................................................................................................... 19 電機驅(qū)動子程序 .............................................................................................................. 20 顯示子程序 ...................................................................................................................... 21 測量距離子程序 .............................................................................................................. 23 光警示子程序 .................................................................................................................. 24 6 調(diào)試與仿真 ................................................................................................. 24 調(diào)試仿真工具 Proteus 介紹 .......................................................................................... 24 硬件的制作與調(diào)試 .......................................................................................................... 26 電路與程序調(diào)試過程 ...................................................................................................... 28 電路的仿真調(diào)試 ........................................................................................................... 28 電路的調(diào)試 ................................................................................................................... 28 7 結(jié)論 ............................................................................................................ 30 謝辭 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .......................................................................................................... 31 附錄 .................................................................................................................. 32 第 1 頁 共 47 頁 引言 智能，是指在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下運作并能夠自動預先設(shè)定模式，不需要人為的操作就能達到預期或是更高的目標，為人類提供必要服務(wù)的集成智能化裝備。作為當今社會的新產(chǎn)物，智能對我們的實際工作生活具有很大的實用性。超聲波避障的研究對于我國智能車的普及有一定的指導作用并且有著深遠的意義， 同時小車也成為現(xiàn)代智能玩具的一種良好的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進行一定的彌補，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，形成商業(yè)價值。 本題目設(shè)計的是具有自動避障功能的智能小車。 主要開發(fā)一個能根據(jù)紅外線和超聲波檢測結(jié)果，自動避開障礙物的智能小車控制系統(tǒng)。設(shè)計選擇通用、價廉的 AT mega16單片機 作 為主控芯片，選擇通用的電機模型車為機械平臺，系統(tǒng)通過采集超聲波傳感器和光電傳感器的數(shù)據(jù)，通過相應的比較計算來對 PWM 波的輸出進行控制操作，對電機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)；通過超聲波傳感器接收回的數(shù)據(jù)來計算小車與障礙物之間的距離，從而實現(xiàn)小車的避障功能。通過細化要求，本系統(tǒng)以 AT mega16 為核心控制器，主要由電源模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊、避障模塊構(gòu)成 。通過電機控制技術(shù)和傳感器技術(shù)相關(guān)知識的結(jié)合，設(shè)計完成以由超聲波前方測距、避障與紅外線左右自動避障組成的硬件模塊，結(jié)合軟件程序設(shè)計組成智能避障小車，共同實現(xiàn)了小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，通過超聲波自動根據(jù)前方距離范圍內(nèi)障礙物測距，檢測障礙物停止再繞行，達到設(shè)計目標。 智能小車系統(tǒng)的設(shè)計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)反應快速、靈活， 小車調(diào)速平滑，功耗低， 設(shè)計方案正確、實施性強，各項指標可靠、穩(wěn)定， 基本滿足設(shè)計要求。 稍加改動便可應用于簡單的實際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學生以及 廣大機器人愛好者學習研究使用。 1 系統(tǒng)設(shè)計 任務(wù)要求 （ 1） 檢測障礙物并且避障：由超聲波和紅外探頭共同實現(xiàn)； （ 2） 小車電機由 L298N 驅(qū)動； （ 3） 速度由單片機輸出的 PWM 波控制； （ 4） 超聲波能實現(xiàn)對障礙物的測距， LCD 屏顯示了超聲波檢測到前方的距離。 總體設(shè)計 硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計通過采用模塊化的設(shè)計方法，由單片機最小系統(tǒng)模塊，超聲波避障、紅外線避障模塊，電機驅(qū)動，電源模塊，顯示模塊以及光報警模塊七部分組成。其中小車使用 AVR 單片機為主控芯片，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，當小車與障礙物的距離大于某設(shè)定的距離時，小車會沿直線前進，當小車與障礙物的距離小于某設(shè)定的距離時，小車左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)以避開障礙物；車頭兩側(cè)由紅外線對管自動避障組成的硬件模塊組成，實現(xiàn)小車 第 2 頁 共 47 頁 左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能；并且此時 LED 閃爍。在避開障礙物后，小車 會沿直線前進。 系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖 11 所示。 圖 11 系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖 2 方案論證 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計方案論證 AT89S52 單片機與 ATmega16 單片機的選擇。 方案一： AT89S52 單片機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行傳送、置位、清零、測試等處理，還能進行位的邏輯運算，使用起來得心應手。特點是控制簡單、價格便宜，具有完整的輸出輸入、端口控制、以及內(nèi)部程序的存儲空間，程序燒寫方便，支持 USB 口或者是串口兩種下載程序方式，并且是我們平時上課學習與使用的。能夠使用 外接 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換電路與運放芯片來實現(xiàn)采集傳感器傳送信息的功能，且能夠通過以點陣或 LCD 液晶以及外接按鍵實現(xiàn)人機交互 [1] ，能通過內(nèi)部眾多 I/O 端口與步進電機連接來對外圍設(shè)備進行精確操控。 方案二： ATmega16 單片機，特點是取指周期短，有可預取指令，實現(xiàn)于流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。采用精簡指令集，克服了瓶頸現(xiàn)象，指令執(zhí)行速度 (1Mips/MHz)得以提高，功能增強 ；由于硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化了