【正文】 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。這樣減少了我和老師的工作量并且簡化了設(shè)計流程。 在最初的采購原器件的時候，因為對器件的不了解和不熟悉，導(dǎo)致在采購元器件上犯過一些錯誤，最終在老師的指導(dǎo)下，才完成了在采購原器件的工作。 最后通過一系列的運行效果可以下定結(jié)論：本次基于超聲波的研究與設(shè)計已經(jīng)初步完成了。下圖為小車在面對墻壁的時候進(jìn)行自動避障的實際運行圖： 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 31 圖 小車在障礙物距離大于 20CM 時的實際效果圖 The car in the actual effect of obstacle distance is greater than 20CM map 在圖中我們可以清晰地看到當(dāng)障礙物與小車之間的距離大于 20CM 時， SP430F149單片機的指示燈會亮兩個，當(dāng)障礙物與小車之間的距離小于或等于 20CM 時，單片機的指示燈只亮一個， HK4100F 繼電器吸合，相當(dāng)于開關(guān)閉合，此時程序就會發(fā)揮作用，驅(qū)動小車電機，左輪不轉(zhuǎn)，右輪轉(zhuǎn)動，使得小車的前進(jìn)方向發(fā)生改變，向左轉(zhuǎn)動直至無障礙物為止。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 30 在本設(shè)計中，采用的是 TT 變速電機。因此可以在端子 12上來接線用來控制其他電路。 2 當(dāng)為 UART 模式時，接外部電路 UART 的 TX 端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Trig 端。本設(shè)計中對速度無要求，要穩(wěn)定巡線，調(diào)速運行，用 1： 120 的電機， 6V 電壓，速度約 90 轉(zhuǎn) /分鐘，可以載重 1 公斤左右。 直流變頻驅(qū)動即為在電機上加直流電壓，改變電機的供電頻率，是電機能夠正常工作。 （ 5）分別發(fā)，收單獨中斷。 MSP430 控制寄存器內(nèi)的信息決定了 USART 的基本操作，選擇異步模式（ UART）需要通過設(shè)置 SYNC=0 來實現(xiàn)；本設(shè)計中對于其他控制位的設(shè)置還有：設(shè)置 CHAR=1，選擇字符長度為 8 位；設(shè)置 SP=0，選擇停止位 1 位；設(shè)置 PEV=0，選擇奇校驗；設(shè)置MM=1，選擇地址位多機模式協(xié)議。 SP：停止位。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 表 控制寄存器 Table Control register PENV PEV SP CHAR LISTEN SYNC MM SWRST USART 的控制寄存器有 8 個有效控制位，通過對這些控制位的設(shè)置可以對工作模式，通信協(xié)議，校驗位等進(jìn)行選擇 [13]。 第二步： H_DATA：距離數(shù)據(jù)的高 8 位。 Data_L=GetChar()。UTXIFG0))。 4 號 Pin：接外部電路的地端。 HK4100F 繼電器的實物圖如圖 所示： 圖 繼電器實物圖 Relay physical map 本型號的繼電器基本參數(shù)如下表 和 所示： 表 HK4100F 繼電器的基本參數(shù) Table The basic parameters of HK4100F relay 觸點形式 1C1A1B 觸點材料 SILVER ALLOY 觸點負(fù)載 3A 250VAC/3A 30VDC 最大轉(zhuǎn)換電壓 300VAC/60VDC 最大轉(zhuǎn)換電流 3A 最大轉(zhuǎn)換功率 750VA/90W 接觸電阻 100mΩ（ at 1A 6VDC） 電器壽命 1 105Ops(30OPS/min) 機械壽命 1 107OPS(300OPS/min) 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 表 HK4100F 繼電器的基本性能參數(shù) Table The basic performance parameters of HK4100F relay 絕緣電阻 100MΩ 500VDC 觸點與線圈間耐壓 1000VAC 1MIN 觸點間耐壓 500VAC 1MIN 吸合時間 釋放時間 溫度范圍 25℃ to +70℃ 穩(wěn)定性 98m/s2 強度 980m/s2 振動 10 to 55HZ 濕度 35% to 85%RH 重量 Approx 安規(guī)認(rèn)定 CUL TuV CQC HK4100F 繼電器的外形圖，接線圖，及安裝孔尺寸如下圖 所示： 圖 HK4100F 繼電器的外形圖、接線圖、及安裝孔尺寸 HK4100F relay figure, wiring diagram, and mounting hole size HK4100F 繼電器的電氣特性曲線如下圖 所示： 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 16 圖 HK4100F 繼電器電氣特性曲線 The electrical characteristics of HK4100F relay curve 超聲波測距儀器 US100 模塊簡介 US100 超聲波測距儀器可實現(xiàn) 到 的非接觸測距功能，它擁有比較寬的電壓輸入范圍，大約在 ~ 之間，靜態(tài)功耗低于 2mA，自帶溫度傳感器，可以對測量距離的結(jié)果進(jìn)行校正 ,同時，它具有多種通信方式，如 GPI0，串口等通信方式。 ⑥ 具有片內(nèi)比較器。工作電壓 ~ ，正常工作模式 280μA1MHz， ，待機模式 ， RAM 數(shù)據(jù)保存的掉電模式下 。在首次使用之前 ,用戶應(yīng)該執(zhí)行一次對信息存 儲器的擦除。信息存儲器 (A 和 B)。 WDTIFG：溢出，或安全鍵違例，或 VCC 上電復(fù)位，或 RST/NMI 有復(fù)位條件時，置位 。 引腳 9 是 7 個續(xù)流二極管負(fù)極的公共端 引腳 2 CPU 脈沖輸入端 引腳 10 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 7 腳信號輸入端 引腳 3 CPU 脈沖輸入端 引腳 11 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 6 腳信號輸入端 引腳 4 CPU 脈沖輸入端 引腳 12 脈沖信號輸出天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 端，對應(yīng) 5 腳信號輸入端 引腳 5 CPU 脈沖輸入端 引腳 13 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 4 腳信號輸入端 引腳 6 CPU 脈沖輸入端 引腳 14 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 3 腳信號輸入端 引腳 7 CPU 脈沖輸入端 引腳 15 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 2 腳信號輸入端 引腳 8 接地 引腳 16 脈沖信號輸出端，對應(yīng) 1 腳信號輸入端 MSP430F149 單片機 MSP430 系列單片機是德州公司新開發(fā)的一類單片機。 ULN20xx 的內(nèi)部存在一個二極管可以用來消除線圈的反電動勢，所以它可以用來驅(qū)動繼電器。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 第二章 器材介紹 寶貝車底盤 亞克支架底盤配件清單 亞克力底盤 1 個。我國因為發(fā)展起步晚 ，理論技術(shù)不足，基礎(chǔ)設(shè)施不全，資金分配不夠合理等因素，導(dǎo)致我國在這方面的研究領(lǐng)域中取得的成果與發(fā)達(dá)國家存在較大的差距，只有一些小研究機構(gòu)能做出一些小的研究成果。在 1979 年，美國的機器人學(xué)會對機器人進(jìn)行了定義：一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是位了執(zhí)行不同任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。一方面機器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化和智能 化的程度越來越高，功能也越來越強大，并向著計算天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 機技術(shù)和裝備成套化的方向發(fā)展；另一方面，機器人向著非制造業(yè)應(yīng)用以及微小型方向發(fā)展，如表演型機器人，服務(wù)型機器人，機器人玩具等 [1]。 在當(dāng)今這個社會的大背景下，所有人力不可及的事情好像都可以通過人類的智慧，讓更多的現(xiàn)代高科技產(chǎn)物代替人類去完成。喬布斯重新定義了智能手機，更加貼近人類生活。應(yīng)用在各個大品牌的汽車上。自動泊車和拐彎都是在基于超聲波的測距情況下來完成并實現(xiàn)其功能的。然而谷歌放眼的是改變世 界。比如在地震之后，檢測在廢墟下是否還有待拯救人類；在家庭主人忙碌一整天之后，回到家之后看到亂作一團的家里衛(wèi)生環(huán)境，通過簡單的一個開關(guān)按鈕，就可以讓吸塵器機器人進(jìn)行自動動作，幫助打理家庭環(huán)境衛(wèi)生；在陰暗的工廠倉庫中，工人們不方便操作，本設(shè)計就是工廠倉庫搬運機器人的雛形。國外研究機構(gòu)正試圖將機器人應(yīng)用于人類活動的各個領(lǐng)域。而日本的學(xué)者則認(rèn)為：機器人就是一種自 動化的機械。 在本設(shè)計中，通過使用“基于超聲波的障礙物檢測測距系統(tǒng)”，用單片機 MSP430F149驅(qū)動小車的電機轉(zhuǎn)動，通過裝配的單片機程序驅(qū)動，負(fù)載超聲波的測距程序，實現(xiàn)小車在障礙物的距離小于設(shè)定距離時能夠自動作出判斷并執(zhí)行拐彎動作，向沒有障礙物的方向繼續(xù)前行。 本小車底盤的規(guī)格為：長為 20CM，寬為 15CM，頭部寬為 15CM,中部寬為 10CM。它是雙列 16 腳封裝 ,NPN 晶體管矩陣 ,最大驅(qū)動電壓是 50V,電流是 500mA,輸入電壓 =5V,適用于 “晶體管 晶體管邏輯電路 ”和 “金屬 氧化物 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶體管構(gòu)成的集成電路 ”,由復(fù)合三極管組成驅(qū)動電路。它集成度較高，操作比較簡便，價格低廉，性能強勁，因此高校學(xué)生和科研開發(fā)人員比較青睞。 OFIFG：振蕩器發(fā)生故障時標(biāo)志置位 。主存儲器每個段長為 512 字節(jié) [8]。 單片機的存儲設(shè)備圖注如下圖 所示： 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 圖 MSP430F149 單片機的存儲設(shè)備圖注 MSP430F149 microcontroller storage device map 外圍設(shè)備 :外設(shè)通過數(shù)據(jù)、地址和控制總線連接到 CPU，并能容易地用內(nèi)存操作指令處理。五級節(jié)電模式。 ⑦ 支持 ISP（在線系統(tǒng)編程），方便開發(fā)和項目升級。它內(nèi)部自帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。 5 號 Pin：接外部電路的地端。//等待發(fā)送寄存器為空 TXBUF0=Data。 return (Data_H*256+Data_L)。 第三步： L_DATA：距離數(shù)據(jù)的低 8 位。用戶對 USART 的所有操作都是通過操作該寄存器的控制位來完成的。接收時停止位只有一個?？刂莆坏倪x擇基本上決定了系統(tǒng)的通信方式和通信格式。 （ 6）有效地檢測到起始位實現(xiàn)從低功耗喚醒。 交流變頻驅(qū)動即為在電機上加交流電壓，再轉(zhuǎn)換為直流電壓之后，再轉(zhuǎn)換成電機的額定交流電壓 ，使電機進(jìn)行正常工作。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 27 第四章 硬件平臺的搭建 模塊 接線 本設(shè)計在最開始的時候是打算直接用單片機驅(qū)動小車的變速電機來實現(xiàn)小車的行駛并進(jìn)行后續(xù)的工作。 3 當(dāng)為 UART 模式時，接外部電路 UART 的 RX 端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Echo 端 4 接外部電路的 GND。 當(dāng)單片機的 P34 引腳輸出低電平時，三極管 T5 飽和導(dǎo)通， +5V 電源加到幾點起線圈兩端，繼電器吸合同時狀態(tài) 指示的發(fā)光二極管將點亮 [16]。 電機采用扭力強勁抗干擾強磁電機 , 超省電，空轉(zhuǎn)電流 ,電機運 行穩(wěn)定，無抖動。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 32 圖 小車在障礙物距離小于 20CM 時的實際效果圖 The actual effect in the car obstacle distance less than 20CM map 在圖 中，可以看出來 MSP430F149 單片機的指示燈只亮一個。如果本小車采用的電機是舵機驅(qū)動，我們可以編寫程序使舵機判斷在小車的前后左右四個方向哪個方向沒有障礙物，并使小車再向沒有障礙物的方向繼續(xù)前行。以后在做設(shè)計之前，需要指定詳細(xì)的元器件列表，這樣會比較節(jié)省時間。因此我感覺到：在同樣一個目的的驅(qū)使 下，簡單的方法總是比復(fù)雜的方法更會得到人們的青睞。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師