利用超聲波實現(xiàn)躲避障礙物小車_電子設(shè)計大賽技術(shù)報告-預(yù)覽頁
【正文】 器； 5個 2級中斷源； 1個全雙向的串行口以及時鐘電路。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。電動小車的驅(qū)動不但要求電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、款調(diào)速范圍、高可靠性，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 —— 轉(zhuǎn)速特性手電源功率的影響，這就要求驅(qū)動具有盡可能寬的高效率區(qū)。常用的電機(jī)驅(qū)動芯片有 L297/298， MC33886， ML4428 等。 其實物及引腳圖如下所示： 引腳圖如下： L298 內(nèi)部的原理圖 如下： L298 的邏輯功 IN 1IN 2EN AOUT 1 OUT 2 OUT 3 OUT 4IN 3IN 4EN B6 V 動力電源IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) 1 1 0 停止 0 1 1 逆時針 1 0 1 順時針 X X 0 停止 0 0 0 停止 根據(jù)需求所設(shè)計的 電機(jī)驅(qū)動模塊連接圖 如下： L298有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源，上圖中 6V為邏輯電源，12V 為動力電源。 最后，根據(jù)小車的實際模型，設(shè)計出 PCB 電路板如下圖所示： 做成的事物圖如下： 電源模塊的硬件設(shè)計 穩(wěn)壓電源芯片 7805 屬于線性穩(wěn)壓電源芯片， 7805 的經(jīng)典電路圖如下： 用 7805 主要穩(wěn)壓給 AT89C51 單片機(jī)，而不太適合大功率的消耗。 超聲波是一種振動頻率超過 20 kHz 的機(jī)械波，它可以沿直線方向傳播，而且傳播的方向性好，傳播的距離也較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳播時遇到 障礙物在入射到它的反射面上就會產(chǎn)生反射波。首先由超聲波發(fā)射探頭 發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會被反射回來，當(dāng)接收探頭收到反射波后就會給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其立刻停止計時。超聲波探頭將電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械波發(fā)射出去，而單片機(jī)所產(chǎn)生的 40 kHz 的方波脈沖需要進(jìn)行放大才能將超聲波探頭驅(qū)動將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動實際上就是一個信號的放大電路，本設(shè)計選用 74LS04 芯片進(jìn)行信號放大，超聲波發(fā)射電路如下圖所示： 工作時，由單片機(jī)產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖從 口向超聲波的發(fā)射電路部 分發(fā)出信號，再經(jīng) 74LS04 放大電路放大后，驅(qū)動超聲波探頭將超聲波 發(fā)射 出去。 CX20206A 芯片的 5 腳在外接電阻對它的帶通濾波器的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且不用再外接其他的電感，能夠很好地避免外加磁場對芯片電 路的干擾，而且它的可靠性也是比較高的?？傠娐穲D如下圖： 而超聲波模塊的 PCB 圖 如 下 圖 ： 而經(jīng)過焊接、安裝元器件后的超聲波模塊成品圖如下： 第五章 躲避障礙物小車軟件設(shè)計 躲避障礙物小車的軟件控制用的是 AT89S52 單片機(jī)。主機(jī)用分時掃描的方法控制兩塊超聲波和接受從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并 且控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而使小車避開障礙物。從機(jī)的超聲波模塊程序和主機(jī)的一樣，在這就不重復(fù)了。a》0？ b《 =15amp。c》0？ 后退并左轉(zhuǎn) 后退并左轉(zhuǎn) 回波接收成功。 //回波引腳 sbit Tx2 = P1^5。 //測量成功標(biāo)志 void delay_20us() //20us延時函數(shù) { uchar bt 。 } void fas1() //產(chǎn)生一個 20us的脈沖，在 Tx1引腳 { EA=0。 } void fas2() //產(chǎn)生一個 20us的脈沖，在 Tx2引腳 { EA=0。 } void ding1() //產(chǎn)生超聲波，定時器 T0的初始化 { fas1()。 //清測量成功標(biāo)志 TH0=0。 //啟動定時器 1 EA=1。 //關(guān)閉外部中斷 } void ding2() //產(chǎn)生超聲波，定時器 T0的初始化 { fas2()。 //清測量成功標(biāo)志 TH0=0。 //啟動定時器 1 EA=1。 //關(guān)閉外部中斷 } if(succeed_flag==1) //接收到回波時計算距離 { time=outeH*256+outeL。 b=(time1*17)/1000。 //取出定時器的值 succeed_flag=1。 //取出定時器的值 succeed_flag2=1。 PCON=0x00。 //波特率 9600，由定時器 T1產(chǎn)生 TL1=0xfd。 TI=0。 TMOD=0x20； TH1=0xfd。 EA=1。只要根據(jù)超聲波的距離分別給各個端口高低電平就能改變小車的方向，并且我們很巧妙地在 各個轉(zhuǎn)向函數(shù)里加進(jìn)了延時函數(shù)，使我們的小車輕松地避開障礙物。j++)。 sbit IN4=P1^3。 IN4=0。 IN3=1。 IN2=0。 } void right2() //延時 { IN1=1。 delay1ms(800)。 IN4=0。 IN4=1。 IN2=1。 right2()。c0) { back()。 } else back()。c0) { back()。我們還可以改變直流電機(jī)的反應(yīng)距離，從而使小車更加能避開障礙物。 目前尚存在的不 足與改進(jìn)方向 在硬件方面， 設(shè)計電路板還不夠好。經(jīng)驗不夠，根本看不出哪里出現(xiàn)問題。比如說用超聲波進(jìn)行全方面的掃描、程序?qū)⒎答伝貋淼男畔⑦M(jìn)行數(shù)學(xué)建?？刂?、小車的速度可控等等。還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 胡萍 超聲波測距儀的研制 計算機(jī)與現(xiàn)代化 [2] 蘇長贊 紅外線與超聲波遙控 .北京 人民郵電出版社 [3] 張謙琳 超聲波檢測原理和方法 中國科技大學(xué)出版社 [4] 蘇偉 鞏壁建 .超聲波測距誤差分析 傳感器技術(shù) 2020. [5] 譚浩強(qiáng) C 程序設(shè)計 第四版 清華大學(xué)出版社 2020 [6] 陸彬 51 單片機(jī)開發(fā) 第二版 電子工業(yè)出版社 2020
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