【正文】 m時(shí)，小車轉(zhuǎn)彎以避開障礙物，并且此時(shí)蜂鳴器報(bào)警在避開障礙物后，小車會(huì)沿直線前進(jìn)。 e)片上集成 512 字節(jié) RAM。 VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源 GND(Pin20)：接地線 b) 外接晶振引腳（2根）。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，則效率非常高；H橋電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高。電源線和地線用于提供舵機(jī)內(nèi)部的直流電機(jī)和控制線路所需的能源．電壓通常介于4～6V，一般取5V。其驅(qū)動(dòng)程序容易編寫和理解。CX20106內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。 直流電機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。 超聲波避障技術(shù)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)避障規(guī)則，移動(dòng)機(jī)器人（小車）以某一速度前進(jìn)，如果某一傳感器檢測到的距離小于某個(gè)值，這個(gè)值是預(yù)定義可編程的臨界距離，那么機(jī)器人以某一角度偏轉(zhuǎn)，從而繞開障礙物繼續(xù)前進(jìn)。對于單個(gè)回聲的方式，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路接收到碰到障礙物返回的第四個(gè)脈沖時(shí)就停止計(jì)數(shù)，所以最終測得的時(shí)間比實(shí)際距離所對應(yīng)的時(shí)間多出四個(gè)脈沖發(fā)送的時(shí)間。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。 3）小車經(jīng)過測試，運(yùn)行結(jié)果良好。原因：障礙物放得太近或小車與程序間的條件限制。延時(shí)結(jié)束后，檢測下一路電路，并依次循環(huán)檢測多路。模塊設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：a） 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試。接收部分的電路。 LCD1602液晶顯示屏 方案二：選用點(diǎn)陣顯示點(diǎn)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(shí)也能顯示數(shù)字和少量圖象,但它的焊接較麻煩,價(jià)格高，鑒于所設(shè)計(jì)的題目要求它不切實(shí)際。7) 工作溫度：25℃～＋130℃。 超聲波測距模塊電路原理圖。 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗。主要特性如下： a）增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。由于晶粒排列不規(guī)則，聲波在斜傾的界面上發(fā)生反射、折射及波型轉(zhuǎn)換（統(tǒng)稱散射），導(dǎo)致聲波能量的損耗。t/2。同樣，每次讀入右組三個(gè)超聲傳感器測得的距離信號(hào)，選取其中最小的一個(gè)數(shù)值作為右邊的輸入，右邊的數(shù)值用Right表示。機(jī)器人通過裝配的信息獲取手段，獲得外部環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)自我定位，判定自身狀態(tài)，規(guī)劃并執(zhí)行下一步的動(dòng)作。歐美國家認(rèn)為，機(jī)器人應(yīng)該是“由計(jì)算機(jī)控制的通過編程具有可以變更的多功能的自動(dòng)機(jī)械”；日本學(xué)者認(rèn)為“機(jī)器人就是任何髙級(jí)的自動(dòng)機(jī)械”?！　”驹O(shè)計(jì)主要體現(xiàn)多功能小車的智能避障模式，設(shè)計(jì)中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等可以為自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人、采礦勘探機(jī)器人、家用自動(dòng)清潔機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。 174 超聲波避障系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 19 直流電機(jī)控制軟件設(shè)計(jì) 19 超聲波測距模塊軟件設(shè)計(jì) 19 超聲波避障技術(shù)軟件設(shè)計(jì) 21 軟件與硬件的整合軟件與硬件的整合 225 超聲波避障系統(tǒng)調(diào)試 23 調(diào)試過程 23 問題分析 26 誤差分析 26致 謝 29參 考 文 獻(xiàn) 301 引言 研究背景與意義 隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,自主移動(dòng)機(jī)器人以其活性和智能性等特點(diǎn),在人們的生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用來越廣泛。全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽每年都設(shè)有智能小車類的題目，由此可見國家對高校機(jī)器人研究工作的重視程度。自主式移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在沒有人的參與控制且無需對環(huán)境作任何規(guī)定和改變的條件下，有目的的移動(dòng)并完成相應(yīng)設(shè)定任務(wù)。輸入輸出的模糊語言：模糊控制器的輸入?yún)?shù)是機(jī)器人六個(gè)超聲傳感器檢測到的距離信號(hào)。本論文硬件設(shè)計(jì)采用超聲波往返時(shí)間檢測法，其原理為：超聲波發(fā)生器T1在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器T2所接收到。 超聲波衰減的原因主要有三個(gè)： a)擴(kuò)散衰減：超聲波在傳播中，由于聲束的擴(kuò)散，使能量逐漸分散，從而使單位面積內(nèi)超聲波的能量隨著傳播距離的增加而減小，導(dǎo)致聲壓和聲強(qiáng)的減小。因此，單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 m)工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?) 驅(qū)動(dòng)部分工作電流Io：≤2A。占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間與該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間之比如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。發(fā)射部分的電路。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。 (a) (b) (c) 測距程序流程圖進(jìn)入主程序后，軟件延時(shí)，觸發(fā)傳感器發(fā)送超聲波信號(hào)。 軟件下載圖3)下載程序在下載程序時(shí)要等到下載軟件的提示欄中出現(xiàn)給MCU上電時(shí)再給單片機(jī)按上電源上電。 2）在設(shè)計(jì)當(dāng)中也存在著一些不足。這三個(gè)月的設(shè)計(jì)是對過去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 修正后聲測距系統(tǒng)測量值與實(shí)際值 （單位：cm）障礙物實(shí)際距離（cm） 測量距離（cm）45 60 75 100 125 150 175 200 從修正后的數(shù)據(jù)我們可以看出,系統(tǒng)的測量誤差在177。調(diào)試超聲波模塊：在調(diào)試超聲波的時(shí)候，主要思想是用定時(shí)器檢測超聲波會(huì)送信號(hào)維持高電平的時(shí)間，用串口示波器將測得的數(shù)據(jù)顯示在串口示波器上，根據(jù)返回的結(jié)果，確定達(dá)到轉(zhuǎn)彎距離以內(nèi)所需要的時(shí)間，然后利用時(shí)間控制電機(jī)。與VM系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： a)由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10000左右。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(dá)到理想的效果。 電源模塊 我們選擇采用5v的獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。舵機(jī)有一個(gè)內(nèi)置的基準(zhǔn)電路，其不斷產(chǎn)生周期的20ms，；另有一個(gè)比較器，將外加信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，判斷出轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小，進(jìn)而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。L298N有過電流保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)卡死時(shí)，可以保護(hù)電路和電機(jī)等。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令， 如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 h)具有 EEPROM 功能。然后單片機(jī)不停的檢測INT0引腳，當(dāng)INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。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(jī)中斷口。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。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。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(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域與世界發(fā)達(dá)國家存在相當(dāng)大差距，只有為數(shù)不多研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域做出了一些的成果。超聲波測距與避障系統(tǒng)的試驗(yàn)包括四個(gè)部分：測距系統(tǒng)性能試驗(yàn)、位姿檢測試驗(yàn)、安全避障試驗(yàn)以及聲納環(huán)布局試驗(yàn)。 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者:教學(xué)點(diǎn):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(jì)2013 年 5 月畢業(yè)設(shè)計(jì)說明