【正文】 在自動避障功能上，硬件會采集信息然后傳給單片機，單片機通過處理硬件傳過來的信息，然 后判斷小車將要做出什么樣的反應。 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 20 圖 64 避障功能運行狀態(tài) 當智能小車處于避障模式的時候，如果在小車的前方 40cm~45cm 范圍內(nèi)有障礙物，小車就會向左轉(zhuǎn)彎。 接收部分實物如圖 63 所示?？刂平缑娴淖饔镁褪菧蚀_的向單片機發(fā)送 9 個不同的數(shù)據(jù)分別代表：自動模式，前進，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止，加速，減速。 如圖 52 所示為自動避障流程圖。發(fā)射模塊流程圖如圖52 所示。下位機即智能小車收到上位機發(fā)送過來的指令后，會按照接收到的信息，判斷選擇的運行模式。 觸 發(fā)信號 10uS的 TTL 模塊內(nèi)部發(fā)出信號 循環(huán)發(fā)出 8 個 40KHz脈沖 輸出回響信號 回響電平輸出 與檢測距離成比例 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 13 1OUT11IN21IN+3VCC42IN+52IN62OUT73OUT83IN93IN+10GND114IN+124IN132OUT14U4TL074Q2NPNR40C3110nFC301nFC291nFR19R2047KR1756KR18160R2110KGNDR1610KR1475KR11R151K120KR12R975KR132kR101KR710KR510KR8C2710nFC26100nFC281nFGNDGNDGNDR6120KGND 圖 48 超聲波 接收電路 超聲波模塊電路 超聲波模塊一共引出四個引腳，其中一個接 VCC，一個接 GND，剩下兩個一個是 ECHO 一個是 TRIG,分別接到單片機的 IO 口上。 輸入觸發(fā)信號 10us 的 TTL 脈沖 輸入回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15cm b）基本工作原理 選用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給 TRIG 端超過 10us 的邏輯 高 電平。 ENA6ENB11SENSE A1SENSE B15IN15IN27IN310IN412+VSS9GND8+VS4OUT12OUT23OUT313OUT414U2L298N 圖 44 L298N 引腳圖 設(shè)計使用 L298N 同時控制四個電動機， M1 是左側(cè)兩個電動機并聯(lián)， M2 是右側(cè)兩個電動機并聯(lián)。 L298N 的 4 引腳 VS是芯片電源電壓端口， VS可以連接的電 壓范圍 VIH從＋ 2． 5 到 46 V。上電復位，使 RST 這個引腳得電，并且得電的時間要大于 10MS，單片機會回到復位狀態(tài)。外部 石英晶振很少用到，只有 在一些特定的地方才能用到，因此再設(shè)計單片機的時候?qū)τ谶@個晶振可以選擇不接的。CC2530F256 體現(xiàn)了德州儀器的在單片機領(lǐng)域具有帶頭作用的 ZigBee 協(xié)議棧 (ZStack?)。 單周期訪問 DATA ，主 SRAM 和 SFR。 方案二：采用的超聲波傳感器。但是配合 L298N 芯片 可以直接可以 使電壓 穩(wěn)定，電 動 機電壓 變化 不影響單片機正常使用。采用直流電機長處主要表現(xiàn)在硬件電路的設(shè)計 ， 包括后期的連接與焊接電路板會比較簡單。 CC2530 集成單片機、 ADC、無線通信模塊于一體，由于使用的是單片機與無線通信模塊結(jié)合的原因，在無線通信方面大大 減輕了 編寫方面 難度 ，數(shù)據(jù)相互傳輸方面 也 能表現(xiàn)出它的優(yōu)越性，而且由于不用外接無線模塊 ， 它的 體積與質(zhì)量都得到了減少。 遠程控制使用是CC2530 單片機 自帶的無線傳輸完成的； 控制單元也就是 CC2530 單片機 ， 通過編程合理有序的將各個模塊信號整合在一起并做出相應的反應，實現(xiàn)了智能化控制，智能小車可以屬于一個簡易的機器人。荷蘭政府對這系統(tǒng)比較青睞，在荷蘭南部 ， 在討論關(guān)于這種系統(tǒng)的問題，他們計劃修建這種道路，用荷蘭鹿特丹港口研究的智能車輛把貨物運輸?shù)胶商m各個地方，減少了對人的需求，而且也會減少各基于單片機的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 4 種人在駕駛中遇見的問題。 第三階段 在上世紀 90 年代時，對智能車輛研制進入白熱化 ， 許多國 家 都看到智能車輛發(fā)展前景與迫切性，在這一時期智能車輛研制，開發(fā)，生產(chǎn)都 得到 空前提升。雖說該系統(tǒng)只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它是在脫離人的操作下獨立運行的，也就是說無人駕駛，這點就可以把它劃入智能 化 。由于技術(shù)上的不成熟和人才的匱乏，在智能車輛上的研究常常著重于某方面的技術(shù)，也因此我國在總體技術(shù)上明顯落后于西方那些在 智能化 研究比較成熟的國家，可是我們也取得了一系列的成果，主要有： a）中國第一輛可以自主駕駛轎車于 20xx 年研制成功，參與研究的是 中國第一汽車集團公司、自動化學院、國防科技大學機電工程。常見的 小車模型， 玩具汽車，都屬于遙控小車；智能小車脫離了人的控制 ，它的 啟停、行駛方向、速度的控制都通過編程來實現(xiàn)。 2. 選題背景 當今社會隨著汽車工業(yè)水平 的迅速提升，各國對汽車的開發(fā)與研究也都加大了力度。 設(shè)計的智能小車只能簡單處理一些基礎(chǔ)的功能，特別是在控制和避障等效果上。單片機選用 TI 公司生產(chǎn)的 CC2530；在遠程控制時，上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳給無線模塊，并進行處理，確定數(shù)據(jù)的合法性和對應的功能，然后執(zhí)行相應的功能；在自動避障時，超聲波傳感器采集周邊的信息，傳送給單片機，單片機通過判定確定小車是繼續(xù)直行，還是轉(zhuǎn)彎；軟件采用的是模塊化的設(shè)計方法，主要分為主程序、無線發(fā)射子程序、無線接收子程序、中斷程序、設(shè)置子程序五部分。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目 次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(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；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。對系統(tǒng)進行軟硬件聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)了智能小車的自動避障功能，通過無線模塊的相互傳輸信息可以實現(xiàn)小車的遠程避障功能。 基于單片機的智能小車，在設(shè)計上要體現(xiàn)的它的智能化，同時也要根據(jù)不同的要求做出不同的反應。 在我 國各高校對于智能小車的研究都很重視，在全國電子大賽和一些省內(nèi)電子大賽幾乎 每 次都能見到關(guān)于設(shè)計智能小車的題目。操作員只需通過修改智能小車的程序就可以修改它各方面功能，也就是說智能小車擁有再次編程其程序的特點，屬于機器人的一種。在正常交通狀況下，這輛轎車在高速公路上，行駛最高穩(wěn)定的速度是 13km/h,最高速度卻達 170km/h，并且擁有超車的功能，對于它的總體技術(shù)指標與性能都已經(jīng)位居世界先進水平。早期研制 AGVS 應用領(lǐng)域就是為了倉庫內(nèi)的物品運輸 ，為了適應當時的社會 ， 開發(fā)智能車的目的僅僅是為了提高倉庫運輸?shù)淖詣踊?。最為突出的?Navlab 系列的 10 臺自主車（ Navlab1—Navlab10）的研究在美國卡內(nèi)基 .梅隆大學（ Carnegie Mellon University）機器人研究所完成，取得了顯著的成就。 日本大 阪大學的研究 大阪大學的 Shirai實驗室所研制的航位推測系統(tǒng)（ Dead Reckoning System）智能小車，這輛智能小車的轉(zhuǎn)向角是依靠電位計與旋轉(zhuǎn)編碼器來獲取，達到了對智能小車的定位這一效果。 根據(jù)設(shè)計的要求，為了簡單明了的達到設(shè)計的效果系統(tǒng)以 CC2530 為核心的結(jié)構(gòu)圖，如 圖 31 所示。 CC2530 自身附帶 的 無線傳輸功能，采用 ZigBee 這種通信協(xié)議雖然傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不太大，傳輸率也僅僅停留在低數(shù)據(jù)上，但是它在傳輸距離上是很遠的 ， 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比較安全穩(wěn)定 。 但是它的轉(zhuǎn)速不大容易控制，如果提高額定直流電壓的時候，電機轉(zhuǎn)速幾乎不會受影響。但是會出現(xiàn)電壓電壓達不到要求。超聲波傳感器的原理是：壓電陶瓷超聲波傳感器在電壓的變動下會發(fā)出超聲波，超聲波發(fā)出后，遇到前方的障礙物后會發(fā)生漫反射，因此就會被超聲波傳感器接上接收部分接收到。它還有一個用于調(diào)試的調(diào)試接口和一個包含 18 輸入擴展中斷單元，為后期使用的時候帶來了很大的方便。 CC2530 單片機的最小系統(tǒng)圖如圖 41 所示 。外部和內(nèi)部兩個低頻的晶振是不可以一起上電的，換句話說這兩個晶振我們無法使用 它們。按鈕復位，也就在單片機外部通過合理的電路連接一個按鈕，使用者可以通過自己的意愿按這個按鈕，使單片機進去復位狀態(tài)。芯片最高可以產(chǎn)生 的輸出電流，可以用來帶動具有電感性能的負載。電動機 M1 的兩個端口與 L298N 的 OUT1 和 OUT2 相連接。當 TRTG 加基于單片機的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 12 了超過 10us 的高電平， HCSR04模塊負責發(fā)射超聲波的模塊就會發(fā)射 8個 40KHZ 的方波，同時 HCSR04模塊上負責接收超聲波的部分會檢測是否有信號反射回來。設(shè)計中，把超聲波的 ECHO引腳接到單片機的 P0_1 口， TRIG 引腳接到單片機的 P1_6。在選擇的模式下，小車會有相應的功能執(zhí)行相應的功能，中間可以隨時接受上位機發(fā)送過來的新的指令，如果沒有收到新的指令小車會按著上次收到的指令繼續(xù)運行。 SWITCH 開始 設(shè)置時鐘 模塊判斷 接收模塊 發(fā)射模塊 設(shè)置節(jié)點 執(zhí)行對應功能 LIGHT 結(jié)束 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 15 圖 52 發(fā)射模塊 流程圖 接收部分程序設(shè)計 接收部分，為整個設(shè)計的執(zhí)行部分。 接收模塊 接收數(shù)據(jù) 判斷數(shù)據(jù)合法 發(fā)送數(shù)據(jù) 等待 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 16 圖 53 自動避障流程圖 遠程控制 在選擇了遠程控制模式情況下，小車并不會直接行駛，會等待下一步指令的下達，在收到行駛指令后會開始沿直線行駛，同時無線模塊一直處于接收狀態(tài)，如果接收到新的指令，會立即判斷下一步行駛的狀態(tài)，可分為：加速，減速，停止，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。而由于單片機與電腦連接要考慮串口，因此控制界面程序中有一條選擇串口應該提前設(shè)置好，否則數(shù)據(jù)無法發(fā)送。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 19 圖 63 智能小車實物圖 接收部分：接收部分也就是和小車相連的單片機，它不僅要負責接收發(fā)射部分發(fā)射來的數(shù)據(jù)，還要進行處理，還要做出相應控制指令。 直到 檢測到前方?jīng)]有障礙時 ,才會恢復 嚴直線行駛 。 設(shè)計在前期選材方面考慮的有不合理的地方，特別是小車驅(qū)動部分，采用是四輪驅(qū)動，要同時驅(qū)動四個電機，而電源 雖然 采用的是單 雙 電源供電 ，但是還是無法保證小車長時間正常運行， 但是當把電機減少至兩個的時候， 可以很好的解決這個問題 。 系統(tǒng)是通過軟件來控制硬件達到整體協(xié)調(diào)的效果，同時硬件也會反饋信息給軟件，通過編程控制小車運動的每一個過程過程，小車啟動后，可以通過上位機選擇遠程控制或者自動避障，只要收到相應的信號，單片機就會進行判別，然后調(diào)用相應子程序