【正文】 ta(uchar data) //LCD 寫數(shù)據(jù) { _delay_ms(1)。 LIN1_set。 else if(!ult_scan amp。 rinf_scan) control_flag = 2。 //延時(shí)以消除超聲波干擾 if(!ult_scan) uled_led_clr。1%的精度，已足夠本設(shè)計(jì)的需求。在圖中 R7為上拉電阻，可有效地 防止外界干擾，不加的話，有可能會(huì)干擾到那個(gè)引腳，引起頻繁觸發(fā)中斷。 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) 在利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)時(shí)，小車的兩個(gè)直流電機(jī)都正轉(zhuǎn)；在其后退時(shí)，則其兩電機(jī)都反轉(zhuǎn)；在其左轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí)，則其左電機(jī)停轉(zhuǎn)而右電機(jī)正轉(zhuǎn)；在其右轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí)，則其右電機(jī)不轉(zhuǎn)而左電機(jī)正轉(zhuǎn)；在其進(jìn)入減速區(qū)時(shí)，可由單片機(jī)調(diào)制 PWM 的變頻實(shí)現(xiàn)調(diào)速，即通過(guò)軟件來(lái)改變輸出 PWM 脈沖波形的占空比，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種斷續(xù)供電的 方式被我們稱為 ―PWM 脈寬調(diào)制 ‖。因?yàn)殡姍C(jī)有很大的電感，而根據(jù)電感的原理，在斷電瞬間會(huì)有和電源一樣的電勢(shì)。在本模塊中，還增加了一個(gè)撥碼開關(guān)，這樣可以隨時(shí)關(guān)閉電源，以便調(diào)試。具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) [4]。 1 號(hào) Pin 接 VCC 電源（供電范圍 ~）。 L298N 內(nèi)有兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，能夠用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載 [2]。當(dāng)定時(shí)器定時(shí)到固定的時(shí)間便產(chǎn)生中斷，將輸出電平取反，不斷循環(huán)計(jì)時(shí)便能產(chǎn)生穩(wěn)定的方波，不會(huì)因?yàn)槠渌绦虻难訒r(shí)而改變輸出頻率。因此，在小車的車身前端左、中、右三方向放置超聲波探頭，單片機(jī)通過(guò)對(duì)三個(gè)方向超聲波返回的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定障礙物位置，再通過(guò)調(diào)節(jié)小車左右電機(jī)轉(zhuǎn)速差控制小車行駛方向?qū)崿F(xiàn)避障。但由于時(shí)間關(guān)系沒(méi)有添加溫度補(bǔ)償措施所以易受到環(huán)境中溫度的影響。故有兩種方案。片內(nèi)集成多種頻率的 RC 振蕩器，能夠自動(dòng)上電復(fù)位、并且有看門狗和啟動(dòng)延時(shí)等功能，所以 ATmega16 單片機(jī)外圍電路相對(duì) AT89S52 簡(jiǎn)單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。通過(guò)細(xì)化要求，本系統(tǒng)以 AT mega16 為核心控制器，主要由電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、避障模塊構(gòu)成 。 本次設(shè)計(jì)主要是利用 ATmega16 單片機(jī)，超聲波傳感器、紅外線傳感器和 L298N 完成避障小車的制作。 Smart car in the application of social life. Hightech level rising in our country at the same time, industrial process automation is in constant propulsion, smart car can automatically take some measures to avoid obstacles, effectively avoid the happening of traffic accident, but also are widely used in the design of all kinds of toys and other products, greatly enriched people39。 總體設(shè)計(jì) 硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過(guò)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，超聲波避障、紅外線避障模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電源模塊，顯示模塊以及光報(bào)警模塊七部分組成。而 AVR 單片機(jī)，由于采用的是精簡(jiǎn)指令集，其不支持位操作，但具有較高的效率，抗干擾性和可靠性。此方案電路和控制都相對(duì)容易，相對(duì)性能比較好。紅外傳感器發(fā)光管發(fā)出具有可見光直線傳播、反射、折射等特性的紅外光，通常閾值的設(shè)定及判定模塊是由電壓比較器與可調(diào)電位器構(gòu)成的 [1]，由于接收管接收的光強(qiáng)根據(jù)反射物體的距離而變化，接收管的電壓與障礙物的距離成反比，通過(guò)判斷發(fā)射光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)紅外線測(cè)距以及避障的功能。數(shù)碼管簡(jiǎn)易且常用，顯示具有高亮、光衰弱少、可視距離遠(yuǎn)、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)對(duì)比兩種顯示方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)決定采用方案二。當(dāng)不 需要改變速度時(shí)，將兩引腳接 5V電壓，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，即可通過(guò)短接帽短接來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。設(shè) t 是通過(guò)傳感器發(fā)出超聲波到接收到超聲波脈沖所經(jīng)歷的時(shí)間， v 是超聲波在空氣中的傳播速度，則從傳感器到目標(biāo)物體的距離 S = vt /2 。 4 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì) 超聲波收發(fā)電路 要驅(qū)動(dòng)超聲波模塊 ， 首先利用單片機(jī)輸出一個(gè) 40kHz 觸發(fā)信號(hào)，把觸發(fā)信號(hào)通過(guò)TRIG 管腳輸入到超聲波模塊作為超聲波模塊的啟動(dòng)信號(hào)，然后由超聲波測(cè)發(fā)射器將向所對(duì)應(yīng)的方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射超聲波的同時(shí)單片機(jī)清零定時(shí)器計(jì)數(shù)寄存器，并開始計(jì)時(shí)。利用 LCD1602 液晶屏，用于顯示測(cè)量出來(lái)的距離。 L298 集成 H 橋芯片。這個(gè)電壓可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖的寬度來(lái)改變 [13]。普通的發(fā)光二極管，工作電壓為 ~，工作電流為 10~30mA。手動(dòng)復(fù)位電路見下圖。 圖 51 主程序流程圖 第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 52 系統(tǒng)軟件模塊圖 主程序 主函數(shù)包含初始化和對(duì)壁障函數(shù)的輪詢： int main(void) { Machine_Init()。amp。 !rinf_scan) control_flag = 1。 else control_flag = 0。 LIN2_set。 _delay_ms(1)。 //轉(zhuǎn)換成 LCD 能顯示的數(shù)值 temp[0] = data / 100。 _delay_ms(10)。 temp = TCNT1。 //高位寄存器 計(jì)算公式： foc0 = fclk / (2 N (1 + OCR1)) TCNT1L = 0x00。 //是初始化液晶屏 DDRD amp。 for(i = 0。 DDRC =0xff。)。 clr_en。 RIN2_set。 !rinf_scan) control_flag = 1。amp。 第 20 頁(yè) 共 47 頁(yè) _delay_ms(60)。C 和頻率為 MHz 時(shí)，這種標(biāo)定可以提供標(biāo)稱頻率 177。單片機(jī)的復(fù)位電路如圖 411所示。所以，有時(shí)為了讓 PWM 改變速度的效果明顯些，還需刻意增加一些阻力。因?yàn)殚_關(guān)電路比模擬電路在控制方面和電路設(shè)計(jì)方面都很方便，且具有較高的效率，所以基本取代了當(dāng)前改變電壓的方式。 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路如圖 46 所示， L298N 的二極管，叫做續(xù)流二極管，這是為了防止反向擊穿的。如圖 44 電源電路所示，因?yàn)殡娙輧啥瞬粫?huì)有電壓突變， C1 與C2 為濾波電容，其中 C2 是用來(lái)消除紋波的；前級(jí)之所以不加濾波，是因?yàn)殡姵氐碾妷罕容^穩(wěn)定，沒(méi)有太大必要濾波； R1 為限流電阻。通過(guò)電壓對(duì)液晶顯示進(jìn)行區(qū)域控制，有電即可以顯示出圖形。從左到右排針依次的編號(hào)為 1， 2， 3， 4， 5。 L298N 信號(hào)控制采用的是邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)，控制信號(hào)直流工作電壓是 5V，電機(jī)的直流電壓是 3V~46V，一般建議使用小于 36V。在軟件實(shí)現(xiàn)上，采用定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)方波的產(chǎn)生，使電機(jī)速度的控制不受其他影響。由于方案二的舵機(jī)在避障過(guò)程中不能及時(shí)的轉(zhuǎn)會(huì)前方繼續(xù)探測(cè)，同樣也會(huì)有撞到障礙物的情況發(fā)生 [3]。超聲波傳感器價(jià)格便宜，不容易受到粉塵、光線、電磁類的干擾，并且自帶溫度補(bǔ)償。直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)都可以 用于小車驅(qū)動(dòng)。 ATmega16 單片機(jī)的 I/O 口功能強(qiáng)大，因?yàn)樗哂心軌騿为?dú)設(shè)定為輸入 或輸出的功能，設(shè)置上拉電阻，并且有高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特性，這使的得 I/O 口得到充分的利用。設(shè)計(jì)選擇通用、價(jià)廉的 AT mega16單片機(jī) 作 為主控芯片，選擇通用的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)通過(guò)采集超聲波傳感器和光電傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)的比較計(jì)算來(lái)對(duì) PWM 波的輸出進(jìn)行控制操作，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；通過(guò)超聲波傳感器接收回的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算小車與障礙物之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。 在我國(guó)高科技水平的日益提高的同時(shí)，工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程也在不斷地推進(jìn)，智能小車能夠通過(guò)自動(dòng)采取一些躲避障礙物的措施，有效避免交通事故的發(fā)生，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于各種玩具和其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，極大地豐富了人們的生活。s life. This design mainly use ATmega16 single chip microputer, ultrasonic sensors, infrared sensors and L298N plete obstacle avoidance car production. ATmega16 as main control chip, using ultrasonic sensors to the detection of the distance, will be in front of the obstacle detection, and returned by ultrasonic and infrared sensors data for determining obstacles on either side of the car position, judge, 1602 liquid crystal display measured distance, and instructions issued by the ATmega16 single chip microputer to control motor rotation, the motor driver uses the monly used PWM motor speed control in the form of control. Key words :intelligent car。其中小車使用 AVR 單片機(jī)為主控芯片，它通過(guò)小車前端超聲波返回的數(shù)據(jù)來(lái)獲取小車距離障礙物的距離，并且用 LCD1602 顯示出來(lái)，當(dāng)小車與障礙物的距離大于某設(shè)定的距離時(shí)，小車會(huì)沿直線前進(jìn)，當(dāng)小車與障礙物的距離小于某設(shè)定的距離時(shí)，小車左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)以避開障礙物；車頭兩側(cè)由紅外線對(duì)管自動(dòng)避障組成的硬件模塊組成，實(shí)現(xiàn)小車 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) 左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能；并且此時(shí) LED 閃爍。它的 4 通道 PWM，具有硬 PWM 第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) 時(shí)序功能，使用時(shí)只需設(shè)置相關(guān)寄存器即可實(shí)現(xiàn) PWM 的產(chǎn)生。 方案二：步進(jìn)電機(jī)。 方案二：使用舵機(jī)帶動(dòng)一對(duì)超聲波探頭進(jìn)行 180 度旋轉(zhuǎn)。但數(shù)碼管一般只適合數(shù)字顯示，一位數(shù)碼管能顯示一位數(shù)據(jù)，且占用的 I/O 多，編程相對(duì)復(fù) 雜。 第 6 頁(yè) 共 47 頁(yè) 3 元器件介紹 AVR 單片機(jī)主控芯片介紹 ATmega16 是全靜態(tài)的基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的高性能、低功耗 8 位 CMOS 微控制器。輸入信號(hào)端 IN1接高電平輸入端 IN2接低電平，電機(jī) M1正轉(zhuǎn)，反之 IN1接低電平輸入端 IN2接高電平，則反轉(zhuǎn)。 光電傳感器 光電傳感器是光源、光學(xué)通路和光電元件組成的對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，他能夠?qū)z測(cè)到的環(huán)境中的變化轉(zhuǎn)化成光信號(hào)的變化，再通過(guò)光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。超聲波由空氣進(jìn)行傳播，途中如果遇到障礙物則被彈回，當(dāng)超聲波模塊接收器接收到超聲波的反射波后，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)提示信號(hào)并由 Echo 腳反饋給單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)將立即停止計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，并取出計(jì)數(shù)寄存器中的值進(jìn)行換算。在單片機(jī)電路中利用一組 I/O 口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，再?gòu)牧硪唤M I/O 口分配三個(gè) I/O 口作為指令與數(shù)據(jù)選擇和控制。其外形、管腳分布如圖 47 所示。 圖 49 PWM 等效圖示意圖 PWM 方式可以方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。故可根據(jù) U＝ IR 計(jì)算出限流電阻的取值。圖中 S R7構(gòu)成了按鍵的復(fù)位電路。 Csb_Init()。 rinf_scan) control_flag = 1。 else if(!ult_scan amp。 } 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 L298N通過(guò)改變對(duì)應(yīng)電平值的方式，驅(qū)動(dòng)小車的前后左右行駛： void Car_Stop() //停止 { RIN1_clr。 } 控制電平有兩個(gè)： RIN1和 RIN2，其中一個(gè)高另一個(gè)低就是前進(jìn)或后退。 clr_en。 temp[1] = data % 100 / 10。 Write_Com(0x01)。 //從定時(shí)器寄存器中取值 temp = temp 。 //地位寄存器 } 0x05 也就是說(shuō)是 0101，也就是 1024 分頻，本設(shè)計(jì)選用的是 8MHz 內(nèi)部 RC 振蕩器作為時(shí)鐘源，而 1024 分頻后就是 8000000/1024=，每秒鐘震 蕩 次數(shù)是 次，用 1/=，得出每震蕩一次花時(shí)間 秒，通過(guò)在啟動(dòng)超聲波的時(shí)候給計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)寄存器清零，然后接到返回信號(hào)的時(shí)候暫停定時(shí)器就能知道中間一共震蕩了多少次。 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) } void Csb_Init(void) //超聲波初始化 { Lcd_Init()。 Write_Com(0xc0)。 //寫數(shù)據(jù) } } 初始化函數(shù)：