【文章內(nèi)容簡介】 ：夜間不受影響,不受燈光、天氣影響。缺點(diǎn)：對水、灰塵、燈光敏感、價格貴。 探測障礙的最簡單的方法是使用超聲波傳感器，它是利用向目標(biāo)發(fā)射超聲波脈沖，計算其往返時間來判定距離的。算法簡單，價格合理。所以我們選擇超聲波傳感器。超聲波測距原理：首先利用單片機(jī)輸出一個40kHz的觸發(fā)信號，把觸發(fā)信號通過TRIG管腳輸入到超聲波測距模塊，再由超聲波測距模塊的發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時單片機(jī)通過軟件開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物返回，超聲波測距模塊的接收器收到反射波后通過產(chǎn)生一個回應(yīng)信號并通過ECHO腳反饋給單片機(jī)，此時單片機(jī)就立即停止計時。時序圖如圖1所示。由于超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離，即：S=VT/2，通過單片機(jī)來算出距離。：超聲波測距原理（2）超聲波障礙檢測超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應(yīng)用。作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報警器、接近開關(guān)、測距及材料探傷、測厚等。本設(shè)計采用T/R4012小型超聲波傳感器作為探測前方障礙物體的檢測元件，其中心頻率為40Hz，由80C51發(fā)出的40KHz脈沖信號驅(qū)動超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出40KHz的脈沖超聲波，如電動車前方遇到有障礙物時，此超聲波信號被障礙物反射回來，由接收器接收，經(jīng)LM318兩級放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片LM567解碼，當(dāng)LM567的輸入信號大于25mV時，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，?0C51單片機(jī)處理。圖 超聲波檢測電路、顯示模塊：方案一：用LCD顯示。優(yōu)點(diǎn)：輻射小、顯示內(nèi)容多 、低耗能、散熱小、顯示的畫面穩(wěn)定不閃爍。缺點(diǎn)：不適合做圖，圖像還原不好、有可視范圍限制 。方案二：用LED顯示。優(yōu)點(diǎn)：亮度高、成本低，缺點(diǎn)：不能顯示漢字，顯示內(nèi)容較少。對于本課題的要求，我們選擇LED就可以實現(xiàn)功能了，程序簡單，成本低。數(shù)碼管顯示原理：數(shù)碼管有一位、雙位、四位等幾種。而不管將幾位數(shù)碼管連在一起，數(shù)碼管和顯示原理都是一樣的，都是靠點(diǎn)亮內(nèi)部的發(fā)光二極管來發(fā)光。數(shù)碼管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如下頁圖所示：從（a）可看出，一位數(shù)碼管的引腳數(shù)是10個，顯示一個8字需要7個小段，另外還有一個小數(shù)點(diǎn)，所以其內(nèi)部一共有8個小的發(fā)光二極管，最后還有一個公共端，生產(chǎn)商為了封裝統(tǒng)一，單位數(shù)碼管都封裝10個引腳。而它們的公共端又分為共陽極和共陰極。上頁圖的（b）和（c）分別為共陽極和共陰極數(shù)碼管的原理圖。本小車的數(shù)碼管采用的是3位共陰極數(shù)碼管。所謂“共陰”就是指其內(nèi)部的8個發(fā)光二極管的陰極全部接在一起，而它們的；陽極是獨(dú)立的，通常在設(shè)計電路時一般把陰極接地，當(dāng)我們給數(shù)碼管的任一個陰極加高電平時，對應(yīng)的那個發(fā)光二極管就點(diǎn)亮了。當(dāng)使用多位一體數(shù)碼管時，它們內(nèi)部的公共端是獨(dú)立的，而負(fù)責(zé)顯示什么數(shù)字的段線全部都是連在一起的，獨(dú)立的公共端可以控制多位數(shù)碼管中哪一位點(diǎn)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”。：數(shù)碼管內(nèi)部原理、數(shù)碼管驅(qū)動模塊； 、驅(qū)動模塊：方案一：采用ULN2003驅(qū)動，它是由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有同時驅(qū)動7組負(fù)載的能力，一般用于高速大功率驅(qū)動電路。所以我們不采用這個方案。方案二：采用由雙極性管組成的H橋電路（L298N）。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。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。而且它有更強(qiáng)的驅(qū)動能力。L298N有過電流保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)卡死時，可以保護(hù)電路和電機(jī)等。L298N有過電流保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)卡死時，可以保護(hù)電路和電機(jī)等。所以我們選擇L298N。：L298內(nèi)部原理圖4個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組。VT1和VT4同時導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時動作，其驅(qū)動電壓Ub2=Ub3= Ub1。雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時，每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。、脈寬調(diào)制原理：脈寬調(diào)制器本身是一個由運(yùn)算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。一個輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號，另一個是控制電壓，其極性大小可隨時改變，與鋸齒波調(diào)制信號相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性,也就改變了PWM變換器輸出平均電壓的極性,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的.、邏輯延時環(huán)節(jié)：在可逆PWM變換器中,總稱關(guān)斷時間,則將造成上下兩管之通,設(shè)置了由RC電路構(gòu)成的延時環(huán)節(jié).、電源的設(shè)計； 本設(shè)計的電源為車載電源。為保證電源工作可靠，單片機(jī)系統(tǒng)與動力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。、速度自控模塊此模塊的功能是通過軟件pwm自行輸入一個速度后，小車就會按照輸入的速度進(jìn)行直線前進(jìn)，直到遇到障礙物。通過軟件pwm信號的來輸入設(shè)定速度，小車就會按照此速度前進(jìn)，在超聲波測距測量障礙物，軟件根據(jù)障礙物的不同距離來控制pwm信號，在障礙物大于40cm pwm信號自減，小于30cm pwm信號自增，單片機(jī)pwm信號輸出經(jīng)光電耦合輸出取反，之后控制驅(qū)動模塊，驅(qū)動直流電機(jī)。Pwm 信號在軟件中設(shè)置限