【正文】 //舵機轉(zhuǎn)動 while(1) { shunback()。eon()。 } else if (DATA2=8 amp。 pro=24。 delay_ms(50)。 PWM=1。 } //避障 void shunback() { uint DATA1,DATA2。 out4=1。 out3=0。 PWM=~PWM。 delay_ms(100)。 pro=10。 } void delay_us(uint x) //演示程序 { do { x。 EA=1。 delay_20us()。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 34 頁 共 38 頁 TR1=0。 Trig=0。 delay(1000)。 void conversion(uint temp_data)。 unsigned char xdata kbuf。 //蜂鳴器控制引腳 sbit PWM=P1^7。 // 是避障檢測端 sbit KIN2=P1^6。在此我不光要謝謝我的畢業(yè)設計導師，還要謝謝在設計期間給予我?guī)椭膶嶒炇业睦蠋熀屯瑢W們，感謝他們?yōu)槲覀兲峁嶒炂鞑暮驼{(diào)試場地。 小車經(jīng)過測試，運行結(jié)果良好。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 28 頁 共 38 頁 結(jié) 論 本智能小車電路在硬件上采用了超聲波傳感器來測量小車距前方障礙物的距離，顯示結(jié)果快速，準確。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 27 頁 共 38 頁 圖 61 超聲波模塊正常工作時的波形 圖中 1 為示波器觀察 CX20216A7 腳的波形 ， 2 為單片機 口輸出波形 。 電路的調(diào)試 首先燒入電機控制程序，控制電機正反轉(zhuǎn)，停止均正常。之后調(diào)用超聲波發(fā)射子程序 ，發(fā)送 出一個超聲波脈沖，為了避免信號 的 直接耦合干擾需要 將信號發(fā)出后 延時 在開外部中斷接收返回的超聲波信號（這也就是超聲波測距會有一個最小可測距離的原因）。電路中的濾波電容 C16 可以改善輸出的電壓紋波。 當使用多位一體數(shù)碼管時，它內(nèi)部的公共端是獨立的，而負責顯示什么數(shù)字的段線全部都是連在一起的，獨立的公共端可以控制多位數(shù)碼管中哪一位點亮，通常我們把公共端叫做 “位選線 ”，連在一起的段線叫做 “段選線 ”[17]。 圖 45 電機驅(qū)動電路連接圖 1 腳和 15 腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。例如，取 R=200kΩ 時， F0≈42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 F0≈38kHz。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 17 頁 共 38 頁 圖 44 CX20216A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 使用 CX20216A 集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。采用兩個反向器并聯(lián) 的 輸出端 可 以提高驅(qū)動能力。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 15 頁 共 38 頁 4 系統(tǒng) 的 硬件電路 根據(jù)設計題目要求，系統(tǒng)可以初步劃分為單片機部分，顯示電路部分，報警電路部分，抗干擾電路部分，控制電路部分，電源電路部分和傳感器部分。 也就是說， 給它提供一 特定寬度的 脈沖信號 ，它的輸出軸就會 轉(zhuǎn)動到 一個 與之 相對應的角度上 ，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才 會將 輸出角度 轉(zhuǎn)動 到新的對應的位置上。 [12]小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 12 頁 共 38 頁 程序中測試功能主要由兩個函數(shù)完成，即 measure()負責計算一次測量小車障礙物的距離，然后 shouldTurn()確定前方有障礙物采取避障措施，根據(jù)車體大小及系統(tǒng)的反應，經(jīng)過測試，取 20cm 的反應距離效果較為明顯 [11]。 小功率超聲探頭多作探測作用。 H橋電路的輸入 信號 可以用來 控制 馬達轉(zhuǎn)動 的 方向，使能信號可以用于調(diào)整脈寬 （ PWM） [7]。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。該器件采用 ATMEL 密度非易失存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 根據(jù)以上綜合比較，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，本設計采用了 H 型單極型可逆 PWM 變換器進行調(diào)速。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM[4]。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容 量相當?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，技術(shù)落后，因此擱置不用。液晶顯示具有耗能少、可同時顯示數(shù)據(jù)多、控制指令簡單、 PCB 布線簡單等優(yōu) 點。 2. 2 超聲波壁障設計方案論證 方案一：采用多方向超聲波測距分析來實現(xiàn)壁障。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 5 頁 共 38 頁 2 總體設計方案及 分析 根據(jù)題目的要求，確定如下方案： 將報廢的 玩具電動車 經(jīng)過改造的 基礎上，加裝 傳感器等探測設備 ，實現(xiàn)對電動 小 車 前方障礙物的探測，以及小車的 的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行 分析 處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動 小 車的智能控制。導航研究的網(wǎng)標就是：在沒有人的干預下使機器人有目的地移動并完成特定任務，進行特定操作。在我國，由于 理論技術(shù)、 基礎設施 建設 和 資金分配 等因素限制，在智能機器人技術(shù) 領域 與世界發(fā)達國家存在 相當大 差距，只有 為數(shù)不多 研究機構(gòu)在該領域做出了一些的成果。 不過，就機器人而言，目前還沒有統(tǒng)一的定義，而且自機器人問世以來，人們就很難對機器人下一個確切的定義。因此大力發(fā)展我國的機器人事業(yè)刻不容緩 [1]。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明了各式各樣的具有感知，決策，行動和交互能力的機器人，自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等多個領域。 本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了，當駕駛員因疏忽或打瞌睡時這樣的智能汽車的設計就能體現(xiàn)出它的作用。同時小車可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進行一定的彌補，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，形成商業(yè)價值。 移動機器人的研究不僅可以推動科學技術(shù)的向前發(fā)展，同時其應用必將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 在我國機器人主要應用于工業(yè)制造領域，我國工業(yè)機器人現(xiàn)在的總裝機量約為120210 臺，其中國產(chǎn)機器人占有量約為 1/3，即 40000 多臺。由于采用了超聲波傳感器，它不受光照強弱和能見度的影響，能耗低，靈敏度高，即使在較復雜的環(huán)境內(nèi)也可以工作。 智能移動機器人具有高度的自規(guī)劃、自組織、自適應能力，在無需人干預、無需對環(huán)境做任何規(guī)定和改變的條件下，能夠有目的地移動和完成相應任務。所謂的移動機器人，就是一種具有 高度 自組織、自適應 、 自規(guī)劃能力，適合于在復雜的非結(jié)構(gòu)化 ，具有高精確度或繁重、危險工作 環(huán)境中作 業(yè) 的機器人。所以采用超聲波傳感器作為探測裝置，由于超聲波遇到障礙物時發(fā)生像光一樣的反射和散射，在經(jīng)過多次發(fā)射之后再回到超聲波檢測端口會產(chǎn)生較嚴重的路程差，從而影響對距離的檢測進而影響對障礙物的較準確定位。主要是通用 I/O 口多，一般不需要擴展，而且控制指令簡單。 2. 3 顯示模塊設計方案論證 方案一：采用七段 LED 數(shù)碼管顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。 方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的設備。 PWM 具有很強的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟等特點。我們在設計中采用了常用的雙極式 H 型變換器，它是由 4 個三極電力晶體管和 4 個 續(xù)流二極管組成的橋式電路。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 L293D 采用 16引腳 DIP 封裝，其內(nèi)部集成了雙極型 H橋電路，所有的開量都做成 n型。 圖 32 L293D 方框圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 11 頁 共 38 頁 3． 3 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的 特性 研制而成的傳感器。 共振板電 電壓晶片 圖 33 超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 超聲波在本設計中的原理分析： 由于自己用分立元器件焊接比較麻煩，所以本設計采 用現(xiàn)成的 HCSPO4 超聲波模塊， HCSPO4 超聲波測距模塊可實現(xiàn) 的非接觸測距功能， 擁有 的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于 2mA，自帶溫 度傳感器對測距結(jié)果進行校正，同時具有 GPIO，串口等多種通信方式 [10]。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。 圖 35 數(shù)碼管顯示原理圖 舵機 一般來講，舵機主要由以下幾個部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計5k、直流電機、控制電路板等。 控 制線的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為 20ms(即頻率為 50Hz)。為此設計中采用了 CD4069六非門反相器來增強超聲波的發(fā)射功率，由于非門實質(zhì)上是放大倍數(shù)很大的反相放大器，如果給非門加上合適的負反饋電阻，就能夠使它從飽和區(qū)進入線性放大區(qū)，圖 42所示為本設計中非門放大原理的示意圖?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38KHz 與本設計中超聲波頻率 40KHz 較為接近，所以利用它來制作超聲波檢測接收電路。但 C1 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，典型參數(shù) R1=， C1=1μF[14]。該設計采用的是基于 L293D 的電路連接方式， L293D 內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 19 頁 共 38 頁 表 41 L293D 邏輯功能表 ENA(B) IN1(IN3) IN2(IN4) 電機運行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H H H 快速停止 H L L 快速停止 L 任意 任意 停止 由于電機在正常工作時對電源的干擾很大，所以在電機的驅(qū)動信號輸入端并聯(lián)電容C34，用以濾除噪聲干擾。它的容量為 2A，最高輸出電壓 ,有很強的續(xù)航能力。 D1 為電源指示燈。而且要認真核對原理圖是否一致，在檢查好后才可上件、焊件，防止出現(xiàn)錯誤焊件后不便改正。類似的現(xiàn)象還有很多就不一一列舉了。尤其設計中所采用的電機是遙控車電機，額定電流較小，線圈匝數(shù)必然較多，感抗較大。 雖然智能小車系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但在設計當中也存在著一些不足。我的設計較為復雜煩瑣，但是 劉教授 仍然細心地糾正 設計 中的錯誤 和不當之處 。 sbit K4=P1^3。 sbit Trig = P3^6。 //測量成功標志 unsigned long xdata rec_code。 bit key_save。j0。 beem=1。 TL0 = 0x00。 //CPU 開中斷 } // //超聲波測距 void chaoshengbo() { uint distance_data。 TL0=0。 distance_data=(distance_data/25)*43/100。 pro=24。 delay_ms(100)。 if(j=pro) { PWM=1。 delay_ms(40)。 out1=1。 out2=0。 //舵機轉(zhuǎn)動到 0176。 TR1=1。方向障礙物 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 36 頁 共 38 頁 距離 DATA2= distance1。amp。amp。 P0=0XFF。 //取出定時器的值 succeed_flag=1。 P2=0XFF。 eon()。 TR1=0。 chaoshengbo()。方向 障礙物距離 DATA1= distance1。 //小車停止運動 TR1=1。 delay_ms(200)。 } //前進加速； void eon(