【正文】 ........................ 7 直流電機驅(qū)動模塊的設(shè)計 .............................................. 8 檢測障礙物 的超聲波模塊設(shè)計 .......................................... 9 3 軟件設(shè)計 ............................................................ 11 超聲波避障部分軟件設(shè)計 ............................................ 11 超聲波測距部分程序分析 ........................................... 12 直流電機驅(qū)動部分軟件設(shè)計 ........................................... 13 直流電機控制部程序分析 ........................................... 13 軟件抗干擾技術(shù) .................................................... 14 4 仿真數(shù)據(jù)分析及結(jié)論 .................................................. 16 仿真數(shù)據(jù)分析 ....................................................... 16 單片機控制直流電機遇障運轉(zhuǎn)仿真 .................................. 17 超聲波測距 ....................................................... 17 結(jié)論 .................................................................. 18 致謝 .................................................................. 18 參考文獻(xiàn) .............................................................. 18 附錄 1 ................................................................. 20 附錄 2 ................................................................. 23 自動避障小車設(shè)計 1 自動避障小車設(shè)計 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生： 指導(dǎo)老師： 摘要： 本系統(tǒng)采用 89C52 單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，然后把數(shù)據(jù)傳送給單片機，當(dāng)超聲 波檢測到距離小車前方 50CM 有障礙物時單片機就發(fā)出指令讓小車左轉(zhuǎn) 45度角，走 50CM 沒有障礙物就直走。 關(guān)鍵詞： 89C52,PWM調(diào)速 ,電動小車 ,超聲波 Design of automatic obstacleavoiding car Electronics and Information Science and Technology Candidate: Xiao Lijun Advisor： Hu Weiwen Abstract: This system uses 89C52 microcontroller as control core, with ultrasonic sensor detects obstacles on the road, then transfer the data to the SCM, when the ultrasonic detected the obstacle by distance trolley front 50CM obstructions is issued a directive when microcontroller let car left a 45degree angle, go ahead 20CM. If there are no obstacles in the front then, go straight 50CM. So by ultrasonic continuously loop detecting the surroundings for smart obstacle avoidance. The system uses the driver L298 driving two DC motors to drive the car running. And using the PWM to control the speed of car ahead . Keywords: 89C52, PWM control, electric car, ultrasonic 自動避障小車設(shè)計 2 前言 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。設(shè)計的自動避障系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動避障功能，能夠?qū)崿F(xiàn)最短距離達(dá)到指定位置停車，可程控行駛速度。以 89C52 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車。新一代的單片機的最主要的技術(shù)特點是向外部接口電路擴(kuò)展，以實現(xiàn) Microputer 完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/D﹑ PWM﹑PCA(可編程計數(shù)器陣列 )﹑ WDT(監(jiān)視定時器 )﹑高速 I/O 口﹑計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。 本設(shè)計就采用了比較先進(jìn)的 89C52 為控制核心 ，采用專用電機驅(qū)動芯片 L298，用超聲波為探測傳感器。 自動避障小車設(shè)計 3 1 方案設(shè)計與論證 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝超聲波模塊檢測小車周邊障礙物的實時情況。相對其他的主控芯片而言 MCS51 系列單片機具有一下幾點優(yōu)勢： 首先 AT89C52 單片機完全能夠很好的完成本設(shè)計的所有功能。 直流電機驅(qū)動芯片的選擇 對于直流電機驅(qū)動芯片的選擇首先我們要考慮它的輸出功率能不能很好的驅(qū)動小車的兩個直流電機。 測距傳感器的選擇 隨著科技的進(jìn)步，傳感器領(lǐng)域也相應(yīng)得到了空前的發(fā)展。最后，經(jīng)過實驗得出紅外傳感器感應(yīng)距離太短最多只有 50CM，激光價格太昂貴不實用。 方案 2：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護(hù)運行麻煩。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM。 （ 2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。脈寬調(diào)速也可通過單片機 模擬精確實現(xiàn)。它能驅(qū)動的馬達(dá)一般是不超過 35 毫米照片膠卷筒大小。通過單片機控制小車開始轉(zhuǎn)彎并避障、調(diào) 速；系統(tǒng)的自動避障功能通過超聲波傳感器正前方檢測，由單片機控制實現(xiàn)；在電動車進(jìn)駛過程中，采用單片機驅(qū)動 L298 實施 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動態(tài)性能。單片機通過軟件 PWM 調(diào)制信號輸出不同占空比的脈沖從而達(dá)到控制 L298 輸出端口 out1 與 out2 的高低電平，進(jìn)而控制直流電機 1 的運轉(zhuǎn)情況。因 out3 和 out4 接直流電機 2 作為小車的右驅(qū)動，主控芯片AT89C52 這樣就控制了小車的右驅(qū)動。當(dāng)直流電機 1 和直流電機 2 都停止時小車也就停止了。 1 位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而 8 位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2C13 3 pC23 3 pC32 2 uR11 0 kX1CR Y S T A L 圖 89C52單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路 89C52 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，自動避障小車設(shè)計 8 即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。時鐘頻率選用 6MHZ 時， C 取 22uF， Rs 取 200Ω， RK取 1KΩ[2]。 VDD 引腳接 +9V 電源用來給電機供電， VCC 引腳接 +5V電源用來給芯片供電，并作為邏輯高電平標(biāo)準(zhǔn) [5]。所以，我們將 L298N 芯片的 ENB 引自動避障小車設(shè)計 9 腳與 連接，用來實現(xiàn) PWM 調(diào)速。