利用超聲波實(shí)現(xiàn)躲避障礙物小車_電子設(shè)計(jì)大賽技術(shù)報(bào)告-wenkub
2023-07-10 10:15:58 本頁(yè)面
【正文】 基本不變的。因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距就顯得非常重要了。因此，經(jīng)常出現(xiàn)交通事故等現(xiàn)象，使得交通安全問(wèn)題一直像夢(mèng)囈一樣糾纏著人們的生活。比如超聲波清洗儀， 超聲波作用于液體中時(shí)，液體中每個(gè)氣泡的破裂瞬間會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當(dāng)于瞬間產(chǎn)生幾百度的高溫和高達(dá)上千個(gè)大氣壓，這種現(xiàn)象被稱之為“空化作用”，超聲波清洗正是用 液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的作用 ?? 隨著超聲波的技術(shù) 發(fā)展，超聲波將從單純的科技應(yīng)用發(fā)展到實(shí)際生活的應(yīng)用，最終向全社會(huì)普及。 五 邑 大 學(xué) 第 十 二 屆 科 技 學(xué) 術(shù) 節(jié) 電子設(shè)計(jì)大賽 技術(shù)報(bào)告 學(xué) 校： 隊(duì)伍名稱 ： Robot L 課題名稱： 躲避障礙物小車 參賽隊(duì)員： 目錄 第一章 緒論 課題設(shè)計(jì)的目的及意義 設(shè)計(jì)的目的 課題設(shè)計(jì)的意義 躲避障礙物小車的設(shè)計(jì)思路 超聲波模塊的設(shè)計(jì)原理 躲避障礙物小車的原理框圖如下圖 課題設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 ． 1 設(shè)計(jì)躲避障礙物小車的任務(wù) 設(shè)計(jì)躲避障礙物小車 的 要求 第二章 小車系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 車模 的 選擇 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 的 選擇 電源模塊的選擇 路況檢測(cè)模塊的選擇 第三 章 躲避障礙物小車機(jī)械設(shè)計(jì) 第四 章 躲避障礙物小車硬件電路設(shè)計(jì) 小車的控制模塊 51單片機(jī)最小系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電源模塊的硬件設(shè)計(jì) 路況檢測(cè)模塊的硬件設(shè)計(jì) 第五 章 躲避障礙物小車軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 兩塊超聲波模塊的發(fā)生、接收和計(jì)算的設(shè)計(jì) 主從機(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 直流電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試 第六 章 總結(jié) 創(chuàng)新點(diǎn) 目前尚存在的不足與改進(jìn)方向 致謝 參考文獻(xiàn) 第一章 緒論 課題設(shè)計(jì)的目的及意義 設(shè)計(jì)的目的 隨著科技技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波在各個(gè)科技領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，比如說(shuō)超聲波探傷儀、超聲波測(cè)厚儀、超聲波測(cè)距儀等等，但在實(shí)際生活的應(yīng)用卻不多，人們可以 具體利用的超聲波技術(shù)在實(shí)際生活中還十分有限。在新的世紀(jì)里，超聲波在將來(lái)將發(fā)揮更大的作用。而設(shè)計(jì)躲避障礙物小車進(jìn)行躲避障礙物的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證小車在地面上能自由躲避障礙 物行走，是躲避障礙物小車的設(shè)計(jì)研制的核心部分。這也就是我們?cè)O(shè)計(jì)躲避障礙物小車的意義所在。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ? （ 3）根據(jù)其原理設(shè)計(jì)好硬件結(jié)構(gòu)電路。 第二章 小車系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 基于 課題 要求，系統(tǒng)可化為幾個(gè)基本模塊，如 下圖 所示，下面對(duì)各個(gè)模塊的方案進(jìn)行 設(shè)計(jì)： 車模 的 選擇 方案一：選擇遙控玩具小車，對(duì)小車進(jìn)行改裝，這種車速度較快，反應(yīng)靈敏。處于彎道曲率并非很大，我們選擇了方案二。對(duì)于單片機(jī)，需要提供穩(wěn)定的5V 電源，由于 7805 的穩(wěn)壓的線性度非常好，所以選用 7805 單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行供電；而其它模塊則需要通過(guò)較大的電流，而 LM25965，轉(zhuǎn) 換效率高，帶載能 力大，缺點(diǎn)是其紋波電壓大，不適合做單片機(jī)電源，不過(guò)對(duì)其它模塊供電還是能保證充電的電源。 紅外發(fā)射管能發(fā)出在光譜中波長(zhǎng)自 至 400 微米的一段稱為紅外線的光，而紅外線接收頭經(jīng)過(guò)技術(shù)的處理，它能接收到紅外信號(hào)給出的高電平（接近 工作電壓），無(wú)紅外信號(hào)低電平（約 ）。 而且其工作比較穩(wěn)定，不容易受到外界的影響，雖然能檢測(cè)的距離也有一定的限制，但已達(dá)到小車所需的效果，因此，我們選測(cè)了 這個(gè)方案。 最后 達(dá)不到避障的理想效果。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的 Flash可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器 (E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。 5l系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。 而電動(dòng)小車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由控制器 、功率轉(zhuǎn)換器機(jī)電動(dòng)機(jī)三個(gè)主要部分組成。并且這種直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及控制需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。 所以綜合各個(gè)模塊所需的電源，設(shè)計(jì)了以下電源模塊的電路圖： 電源模塊的 PCB 封裝圖如下： 而電源模塊的成品圖： 路況檢測(cè)模塊的硬件設(shè)計(jì) 路況檢測(cè)模塊 用的是超聲波檢測(cè)。當(dāng)進(jìn)行距離的測(cè)量時(shí)，由安裝在同一水平線上的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，并且同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 而超聲波發(fā)射電路經(jīng)過(guò)一番設(shè)計(jì)如下， 超聲波發(fā)射電路是由超聲波探頭和超聲波放大器組成。 CX20xx6A 芯片的前置放大器具有自動(dòng)增益控制的功能，當(dāng)測(cè)量的距離比較近時(shí)，放大器不會(huì)過(guò)載；而當(dāng)測(cè)量距離比較遠(yuǎn)時(shí)，超聲波信號(hào)微弱，前置放大器就有較大的放大增益效果。 綜合兩個(gè)電路，將超聲波發(fā)射部分和超聲波接收部分的電路做成一個(gè)較小的模塊，并且為了讓超聲波接收更加靈敏，設(shè)計(jì) PCB的時(shí)候，要注意 時(shí) 將兩個(gè)超聲波探頭設(shè)計(jì) 保持中心軸線平行并相距 4～8cm。通過(guò)討論，我們決定用兩塊單片機(jī)來(lái)控制三個(gè)超聲波模塊，一塊單片機(jī)作為系統(tǒng)主機(jī)，另一塊作從機(jī)。從機(jī)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序、串口發(fā)送子程序組成。 TX1和 TX2端口不停的發(fā) 射超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物被反彈回來(lái)時(shí)，就被 RX1和 RX2接收端接收到，觸發(fā)外部中斷，讀取超聲波發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，并且使 succeed_flag,succeed_flag2 為 1標(biāo)志 關(guān)閉外部中斷 返回 計(jì)算距離 計(jì)算距離 結(jié)束 a《 =10amp。c》0？ 后退并左轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 后退并右轉(zhuǎn) c《 =35amp。 //產(chǎn)生脈沖 引腳 sbit Rx1 = P3^2。 //自定義寄器 sbit succeed_flag,succeed_flag2。bt++)。 Tx1=0。 Tx2=0。 //等待 Rx回波引腳變高電平 succeed_flag=0。 // TR0=1。 //關(guān)閉定時(shí)器
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