【正文】 .............................................................................................................. 8 LCD1602 液晶顯示 ............................................................................................................. 9 液晶顯示 LCD 實(shí)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(jì) ................................................................................................. 10 超聲波收發(fā)電路 .............................................................................................................. 10 紅外線收發(fā)電路 .............................................................................................................. 10 單片機(jī)主控電路 .............................................................................................................. 11 電源電路 .......................................................................................................................... 11 LCD1602 顯示電路 ........................................................................................................... 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 .................................................................................................................. 13 直流電機(jī) H 橋驅(qū)動(dòng)方案的選擇 .................................................................................. 14 調(diào)速原理 ............................................................................................................... 14 光警示電路 ...................................................................................................................... 16 單片機(jī)復(fù)位電路 .............................................................................................................. 16 單片機(jī)時(shí)鐘震蕩電路 ...................................................................................................... 17 5 軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 18 主程序 .............................................................................................................................. 19 避障子程序 ...................................................................................................................... 19 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 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(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)今社會的新產(chǎn)物，智能對我們的實(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 AT mega16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，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 PWM 波的輸出進(jìn)行控制操作，對電機(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 AT mega16 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)知識的結(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) 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(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(jì) 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)，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(dòng)避障組成的硬件模塊組成，實(shí)現(xiàn)小車 第 2 頁 共 47 頁 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 會沿直線前進(jìn)。 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(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(shí)上課學(xué)習(xí)與使用的。能夠使用 外接 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換電路與運(yùn)放芯片來實(shí)現(xiàn)采集傳感器傳送信息的功能，且能夠通過以點(diǎn)陣或 LCD 液晶以及外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 [1] ，能通過內(nèi)部眾多 I/O 端口與步進(jìn)電機(jī)連接來對外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控。 方案二： ATmega16 單片機(jī)，特點(diǎn)是取指周期短，有可預(yù)取指令，實(shí)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(qiáng) ；由于硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化了