【正文】 圖 超聲波測距 模塊電路原 理圖 測距模塊參數(shù)介紹如表 所示。所以我們選擇 L298N。 7) 工作溫度： 25℃～＋ 130℃ 。由此可見，舵機是一種精度很高的位置伺服的驅(qū)動器，轉(zhuǎn)動最大角度不能超過 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以停滯的驅(qū)動當(dāng)中。它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美 觀。 經(jīng)過四種方案的比較以及本系統(tǒng)實際，由于該系統(tǒng) 需要顯示兩個內(nèi)容，上述的 LCD液晶顯示比較妥善，我們選擇性價比相對高的 LCD1602 液晶。圖中輸出端上拉電阻 R7， R9，一方面可以提高反向器 74HC04 輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。工作過程如下 : 接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器 和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進行頻率選擇，濾除干擾信號，再經(jīng)整形，送給輸出端 7 腳。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。 直流電機控制軟件設(shè)計 當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時，電源電壓加到電動機上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管 續(xù)流，兩端電壓接近于零。 define ECHO P2_4 //超聲波接口定義 define TRIG P2_5 //超聲波接口定義 程序流程圖如圖 所示， (a)為主程序 流程圖， (b)為定時中斷子程序流程圖，(c)為外部中斷子程序流程圖。 超聲波避障技術(shù)軟件設(shè)計 根據(jù)避障規(guī)則，移動機器人（小車）以某一速度前進，如果某一傳感器檢測到的距離小于某個值，這個值是預(yù)定義可編程的臨界距離，那么機器人以某一角度偏轉(zhuǎn)，從而繞開障礙物繼續(xù)前進。 圖 程序下載 1）打開電 源，如圖 所示。 誤差分析 由于受環(huán)境溫度、濕度的影響，超聲傳感器的測量值與實際值會有一些偏差，超聲測距系統(tǒng)測量值與 超聲測 實際值（單位 : cm）如表 所示。由于采用雙電源供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強； PWM 技術(shù)的應(yīng)用解決了電動機驅(qū)動效率和電機速度控制的問題；在軟件上，充分利用了 STC89C52 系統(tǒng)資源，使智能小車完美的實現(xiàn)了障礙檢測、距離測量、警示等功能。 致 謝 首先感謝我的導(dǎo)師倪瑛老師，在倪瑛老師的耐心指導(dǎo)和幫助下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計。 參 考 文 獻 [1] 陳永甫 .紅外探測與控制電路 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [2] 肖景，趙健 .紅外線熱釋電與超聲波遙控電路 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [3] 王秀山 .單片機基礎(chǔ) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [4] 戴仙金等 .單片機及其 C語言應(yīng)用程序設(shè)計 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [5] 柳郭等 .單片機開發(fā)應(yīng)用技能與技巧 [M].北京：中國電力出版社， 2020 . [6] 胡漢才 .單片機原理及接口技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [7] 何玉彬 .傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計 [M].北京：科學(xué)出版社， 2020. [8] 唐守峰 .檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2020. [9] 蔡振江 .單片機原理及應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [10] 孫炳達 .自動控制原理 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [11] 何希才等 .傳感器及應(yīng)用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020:6583. [12] 丁鎮(zhèn)生 .傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用 [M].北京電子工業(yè)出版社， 1998:5972. [13] John ,數(shù)字設(shè)計原理與實踐 [M].北京機械工業(yè)出版社， 2020. [14] 彭喜元 .新編 MCS51 單片機應(yīng)用設(shè)計 [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020. [15] 趙負圖 .傳感器集成電路手冊 [M].化學(xué)工業(yè) 出版社， 2020. [16] 譚浩強 .C程序設(shè)計 [M].清華大學(xué)出版社， 2020. [17] 萬福君，潘松峰等 .單片微機原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 [M].北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 2020. 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。經(jīng)驗收測試，該智能小車設(shè)計方案正確、可行，各項指標(biāo)穩(wěn)定。對于單個回聲的方式，當(dāng)驅(qū)動電路接收到碰到障礙物返回的第四個脈沖時就停止計數(shù)，所以最終測得的時間比實際距離所對應(yīng)的時間多出四個脈沖發(fā)送的時間。如圖 所示。程序流程圖如圖 。 觸發(fā)信號發(fā)送后，初始化定時器和中斷口，開始計時。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。為了完成上述任務(wù)，在進行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引腳 5 的外接電阻 R11，將濾波器的中心頻率設(shè)置在 40 kHz，就可達到理想的效果。 圖 超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路 超聲波接收系統(tǒng)電路 上述 T1 發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會返回，超聲波接收部分是為了將反射波 (回波 )順利接收到超聲波接收換能器 T2 進行轉(zhuǎn)換變成電信號，并對此電信號進行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片 CX20206，得到一個負脈沖送給單片機的 R( INT0)引腳，以產(chǎn)生一個中斷。 優(yōu)點 :穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用； 缺點 :各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。 圖 LCD1602 液晶顯示屏 方案二：選用點陣顯示 點陣顯示是由八行八列的發(fā)光二極管集成在一塊電路上組成，主要用來顯示漢字，同時也能顯示數(shù)字和少量圖象 ,但它的焊接較麻 煩 ,價格高，鑒于所設(shè)計的題目要求它不切實際。 圖 舵機 輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號脈沖寬度的關(guān)系 舵機的控制信號為 PWM 信號，利用占空比的變化改變舵機角度。 我正在用 L298N 驅(qū)動我的小車的兩個直流減速電機，其實它很好用， 1和 15 和 8引腳直接接地， 4 管腳 VS接 到 46 的電壓，它是用來驅(qū)動電機的， 9引腳是用來接 到 7V的電壓的，它是用來驅(qū)動 L298N 芯片的， L298N 需要從外部接兩個電壓，一個是給電機的，另一個給 L298N 芯片的， 6和 11引腳是它的使能端，一個使能端控制一個電機，至于那個控制那個你自己焊接，你可以把它理解為總開關(guān)，只有當(dāng)它們都是高電平的時候兩個電機才有可能工作， 12是 298 的信號輸入端和單片機的 IO 口相連， 14 是輸出 端，輸入 5 和 7 控制輸出 2和 3 輸入的 12控制輸出的 14。 表 L298各引腳功能 引腳 功能 15 分別為兩個 H橋的電流反饋腳，不用時可以接地 3 輸出端，與對應(yīng)輸入端（ IN IN2）同邏輯 4 驅(qū)動電壓，最小值需比輸入的低電平電壓高 7 輸入端， TTL電平兼容 11 使能端，低電平禁止輸出 8 地 9 邏輯電源， ~7V 12 輸入端， TTL電平兼容 1 14 輸出端，與對應(yīng)輸入端（ IN IN4）同邏輯 該芯片的一些參數(shù)如下： 1) 邏輯部分輸入電壓： 6～ 7V。 （當(dāng)為電平觸發(fā)方式時） 圖 單片機接口原理 驅(qū)動模塊 采用由雙極性管組成的 H橋電路（ L298N）。由于超聲波也是一種聲波其聲速 C與溫度有關(guān)。STC89C52 具體介紹如下： a) 主電源引腳（ 2 根）。 k)外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 d)用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的功能部件CPU(Central Processing Unit，中央處理器 )、存儲器和 I/O 接口電路等。 圖 超聲波避障系統(tǒng)硬件設(shè)計方框圖 方案設(shè)計 超聲波測距部分是機器人避障的核心部分。 b)散射衰減：當(dāng)聲波在傳播過程中，遇到不同聲阻抗的介質(zhì)組成的界面時，將發(fā)生散亂反射（即散射），從而損耗聲波能量，這種衰減叫散射衰減。超聲波經(jīng)反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經(jīng)接收電路放大、整形，控制單片機中斷口。距離計算公式為： s=c這是人體組織對超聲波的吸收、反射和散射等原因造成的，而其中吸收是最主要的。每次讀入左組三個超聲傳感器測得的距離信號，選取其中最小的一個數(shù)值作為左邊的輸入，左邊的數(shù)值用 Left表示。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。導(dǎo)航研究的網(wǎng)標(biāo)就是：在沒有人的干預(yù)下使機器人有目的地移動并完成特定任務(wù)，進行特定操作。在我國，由于 理論技術(shù)、 基礎(chǔ)設(shè)施 建設(shè) 和 資金分配 等因素限制，在智能機器人技術(shù) 領(lǐng)域 與世界發(fā)達國家存在 相當(dāng)大 差距，只有 為數(shù)不多 研究機構(gòu)在該領(lǐng)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。 超聲波測距與避障系統(tǒng)的試驗包括四個部分：測距系統(tǒng)性能試驗、位姿檢測試驗、安全避障試驗以及聲納環(huán)布局試驗。而在多種探測手段中 , 超聲波傳感器系統(tǒng)由于具有成本低 , 安裝方便 , 不易受電磁、光線、被測對象顏色、煙霧等影響，時間信息直觀等特點 , 對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力 , 因此在移動機器人領(lǐng)域有著廣泛用。 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 作 者 : 薛玉潔 準(zhǔn)考證號： 014911251036 教 學(xué) 點 : 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) : 電子工程 題 目 : 超聲波在小車避障技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計 指導(dǎo)者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 評閱者： (姓