利用超聲波實(shí)現(xiàn)躲避障礙物小車(chē)_電子設(shè)計(jì)大賽技術(shù)報(bào)告-免費(fèi)閱讀
【正文】 比如說(shuō)用超聲波進(jìn)行全方面的掃描、程序?qū)⒎答伝貋?lái)的信息進(jìn)行數(shù)學(xué)建?？刂?、小車(chē)的速度可控等等。 目前尚存在的不 足與改進(jìn)方向 在硬件方面， 設(shè)計(jì)電路板還不夠好。c0) { back()。c0) { back()。 IN2=1。 IN4=0。 } void right2() //延時(shí) { IN1=1。 IN3=1。 sbit IN4=P1^3。只要根據(jù)超聲波的距離分別給各個(gè)端口高低電平就能改變小車(chē)的方向，并且我們很巧妙地在 各個(gè)轉(zhuǎn)向函數(shù)里加進(jìn)了延時(shí)函數(shù)，使我們的小車(chē)輕松地避開(kāi)障礙物。 TMOD=0x20； TH1=0xfd。 //波特率 9600，由定時(shí)器 T1產(chǎn)生 TL1=0xfd。 //取出定時(shí)器的值 succeed_flag2=1。 b=(time1*17)/1000。 //啟動(dòng)定時(shí)器 1 EA=1。 //關(guān)閉外部中斷 } void ding2() //產(chǎn)生超聲波，定時(shí)器 T0的初始化 { fas2()。 //清測(cè)量成功標(biāo)志 TH0=0。 } void fas2() //產(chǎn)生一個(gè) 20us的脈沖，在 Tx2引腳 { EA=0。 //測(cè)量成功標(biāo)志 void delay_20us() //20us延時(shí)函數(shù) { uchar bt 。c》0？ 后退并左轉(zhuǎn) 后退并左轉(zhuǎn) 回波接收成功。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?？傠娐穲D如下圖： 而超聲波模塊的 PCB 圖如下圖： 而經(jīng)過(guò)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(chē)軟件設(shè)計(jì) 躲避障礙物小車(chē)的軟件控制用的是 AT89S52 單片機(jī)。超聲波探頭將電信號(hào)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(dòng)將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動(dòng)實(shí)際上就是一個(gè)信號(hào)的放大電路，本設(shè)計(jì)選用 74LS04 芯片進(jìn)行信號(hào)放大，超聲波發(fā)射電路如下圖所示： 工作時(shí)，由單片機(jī)產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖從 電路部 分發(fā)出信號(hào)，再經(jīng) 74LS04放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)超聲波探頭將超聲波 發(fā)射 出去。 超聲波是一種振動(dòng)頻率超過(guò) 20 kHz 的機(jī)械波，它可以沿直線(xiàn)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(shí)遇到 障礙物在入射到它的反射面上就會(huì)產(chǎn)生反射波。 其實(shí)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 2E N AOUT 1 OUT 2 OUT 3 OUT 4IN 3IN 4E N B6 V 動(dòng)力電源IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) 1 1 0 停止 0 1 1 逆時(shí)針 1 0 1 順時(shí)針 X X 0 停止 0 0 0 停止 根據(jù)需求所設(shè)計(jì)的 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接圖 如下： L298有兩路電源分別為邏輯電源和動(dòng)力電源，上圖中 6V為邏輯電源，12V 為動(dòng)力電源。電動(dòng)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)不但要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)具有盡可能寬的高效率區(qū)。該系列單片機(jī)引腳與封裝如 圖 5l系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32條工／O線(xiàn)； 2個(gè) 16b定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5個(gè) 2級(jí)中斷源； 1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。 第三 章 躲避障礙物小車(chē) 機(jī)械設(shè)計(jì) 根據(jù)一開(kāi)始的設(shè)想，小車(chē)驅(qū)動(dòng)用的是直流電機(jī)跑動(dòng)，通過(guò)對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制，再加上一個(gè)萬(wàn)向輪，就可以控制小車(chē)的直走和轉(zhuǎn)向。 所以就利用 7805 和LM25965 對(duì)控制系統(tǒng)和執(zhí)行部分開(kāi)供電，可以有效地防止各器件之間發(fā)生干擾，以及電流不足的問(wèn)題，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作。然而，這種小車(chē)，轉(zhuǎn)彎扭力較小，且速度較快，不容易控制 。 表 11 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 躲避障礙物小車(chē)的原理框圖如下圖 單片機(jī)發(fā)出 40kHZ 的信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為 t，再由 程序進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)程序處理，得到的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)小車(chē)的電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。 這個(gè)應(yīng)用，如果應(yīng)用在生活中的汽車(chē)上，用超聲波來(lái)測(cè)量?jī)绍?chē)的距離，達(dá)到一定的距離的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)提示或者報(bào)警或者控制汽車(chē)正確剎車(chē)停車(chē) ?? 這樣，就可以減少人為的交通事故的發(fā)生。因此，這是一個(gè)值得開(kāi)發(fā)而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。但是，由于各種不可避免的因素，交通安全建設(shè)卻落后于城市建設(shè)。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 v 與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。 (2) 對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離。但實(shí)際證明當(dāng)有繼電器的方案時(shí) ,小車(chē)在減速時(shí)不能碰到任何障礙物 ,否則車(chē)子很容易停下來(lái) ,說(shuō)明穩(wěn)定性不高 . 方案 2:采用達(dá)林頓管搭成的 H橋型電路 ,通進(jìn) H橋型電路可方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正 ,反轉(zhuǎn)和突然剎車(chē) ,但由于自己搭制的橋型電路體積龐大且調(diào)試穩(wěn)定性不高所以我們沒(méi)有采用 . 方案 3:采用 L298 驅(qū)動(dòng)芯片 ,L298 驅(qū)動(dòng)芯片是大功率的內(nèi)集成有兩個(gè) H 型電路 的驅(qū)動(dòng)芯片 ,由于是集成芯片體積小 ,且穩(wěn)定性高 ,驅(qū)動(dòng)力強(qiáng) ,所以我們采用了這種方法 . 電源模塊的選擇 常用的電源有串聯(lián)型線(xiàn)性穩(wěn)壓電源（ LM29 7805 等）和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源（ LM259 LM2575 等）兩大類(lèi)。 方案 2：用超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭，自己制作超聲波測(cè)距模塊。設(shè)計(jì)圖如下： 預(yù)期的 機(jī)械設(shè)計(jì)還會(huì)存在不足的地方，最后還需要結(jié)合后面的 發(fā)射 接 收 調(diào)試階段進(jìn)行改進(jìn)。 根據(jù)小車(chē)的設(shè)計(jì)要求，做的電路圖和其封裝圖如下： 做成的實(shí)物圖如下： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 一個(gè)電動(dòng)小車(chē)整體的運(yùn)行性能，首先取決于它的電源模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。而我們的躲避障礙物小車(chē)用的的是 L298進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。所以另外用 LM15965 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓芯片來(lái)給其他模塊提供電源，如超聲波模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。這樣，定時(shí)器就能夠準(zhǔn)確的記錄下了超聲波發(fā)射點(diǎn)至障礙物之 間往返傳播所用的時(shí)間 t（ s）。 CX20xx6
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