【文章內(nèi)容簡介】 種方案可供選擇：方案1:采用激光傳感器探測障礙物，該傳感器能夠很精確的探測出障礙物所在的存在，被廣泛用于各種高端產(chǎn)品中，但該傳感器價格昂貴，處理復雜，已超出能力范圍且不符合此次設計的要求。方案2:采用超聲波傳感器探測障礙物，超聲波傳感器安裝在小車前端，在規(guī)定的探測距離內(nèi)，當探測到障礙物時，超聲波傳感器給出脈沖信號至單片機，單片機檢測到該信號后，調(diào)整小車的方向，以控制小車準確的繞開障礙物而且避免了因小車自然轉(zhuǎn)彎而導致的盲目方向控制，這樣不但能精確的完成控制，而且能避免電路的復雜程度。同時，超聲波傳感器還具有其他的一些優(yōu)點：超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好，能夠成射線定向傳播等特點。超聲波對液體和固體的穿透性很大，尤其是在光線不透明的固體中，他可穿透幾十米的深度，超聲波碰到雜質(zhì)或者分界面時會產(chǎn)生顯著的反射，形成回波。碰到活動物體時能產(chǎn)生多普勒效應。應此超聲波傳感器被廣泛運用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。對于此次智能小車避障模塊而言，超聲波傳感器以能符合設計要求并且價格便宜、控制精確、智能化程度高。應此將采用方案2的設計。 第2章 硬件系統(tǒng)設計單片機硬件結構的設計主要包括單片機系統(tǒng)及驅(qū)動電路、測速電路、避障電路以及顯示電路等幾部分。單片機系統(tǒng)又包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定時/記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等，當單片機自身不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒O計相應的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，設計出合適的外圍電路。此次設計的系統(tǒng)結構框圖如下圖所示：AT89C52單片機直流電機調(diào)速系統(tǒng)DYPME007超聲波模塊超聲波模塊測速模塊避障模塊圖21 系統(tǒng)結構框圖167。 硬件結構設計單片微型計算機簡稱單片機，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM或EPROM、定時器/計數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構成了一個完整的微型計算機。本系統(tǒng)中采用STC89C52作為中央處理器，其主要的任務是是在小車行走過程中不斷的讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進行處理，來控制小車的行走，同時也將需要顯示的數(shù)據(jù)送到顯示模塊中。其基本結構框圖如下圖所示：圖22 STC89C52單片機引腳圖STC89C52主要功能特性：? 兼容MCS—51指令系統(tǒng) ? 4k可反復擦寫Flash ROM? 32個雙向I/O口? 可編程UARL通道? 兩個16位可編程定時/計數(shù)器? 全靜態(tài)操作024MHz? 1個串行中斷? 128x8bit內(nèi)部RAM? 兩個外部中斷源? 共6個中斷源? 可直接驅(qū)動LED? 3級加密位? 低功耗空閑和掉電模式? 軟件設置睡眠和喚醒功能5l系列單片機為許多控制系統(tǒng)提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構成功能完善的各類系統(tǒng)。167。 單片機最小系統(tǒng)設計定時控制邏輯（時鐘電路、復位電路)是單片機中的重要組成部分，由它定時產(chǎn)生的一系列的微操作，用來控制單片機各部分的運行。167。 時鐘電路設計STC89C52中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器振蕩電路。外接石英晶體（陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30Pf177。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。10pF。本設計使用的電容是22pF,。若采用外部時鐘。外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。本設計采用內(nèi)部振蕩器方式，如圖23所示：C422pFC5Cap22pFCap12Y1XTALX1X2STC89C52圖23 STC89C52振蕩電路圖167。 復位電路的設計簡單復位電路的好處在于不受工作電壓范圍的限制，而專用復位集成電路，必須注意復位電壓和工作電壓是否匹配。這類專用的復位集成芯片除集成復位電路外，還有些集成看門狗、EEPROM存儲器等其他功能模塊。復位電路可采用簡單的電阻、電容及按鍵開關構成上電自動復位和手動復位，也可選擇專用的復位集成芯片。復位電路連接示意圖如圖所示：C422uS2SWPBGNDR710KR610KSTC89C52RESET圖24 單片機復位電路167。 超聲波傳感器定位系統(tǒng)設計167。 超聲波模塊工作原理本次系統(tǒng)采用的DYPME007超聲波模塊使用PIC12C508執(zhí)行控制功能，并且有標準的40kHz的壓電式轉(zhuǎn)換器，可提供2cm400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器，接收器與控制電路。模塊上共有5個外接引腳，分別是：VCC、Trig（控制端）、Echo（接收端）、Out（空腳）、GND。 模塊工作原理1．采用IO觸發(fā)測距，給Trig（控制端）至少10us的高電平信號；2．模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回3．有信號返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間167。 超聲波測距原理 超聲波測距技術是一種有源非接觸性測距技術，由于超聲波傳感器具有成本低廉，采集信息速率快，質(zhì)量輕、體積小、易于裝卸等優(yōu)點，并且超聲波傳感器不需要通過大量的計算而獲得距離數(shù)據(jù)，因此其測距速度快，實時性好，同時超聲波傳感器不易受到環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度、裂縫等外界環(huán)境條件的影響。鑒于以上優(yōu)點，超聲波傳感器在智能小車應用中具有很大的優(yōu)勢。超聲波測距原理：采用超聲波原理進行測量時，測出超聲脈沖從發(fā)射到接收這一過程所需的時間t，再根據(jù)媒介中的聲速c，就可以求得從探頭到物體表面之間的距離L，計算公式如下。 L=c*t/2 （ 21）由于此次設計的精度要求相比實際應用要寬松很多，對影響超聲波測距精度的幾個因素如：環(huán)境溫度、波束對探測目標的入射角等因素均可不予考慮。超聲波模塊的電氣原理圖如下所示：圖25超聲波模塊原理圖167。 超聲波傳感器定位原理設計小車的定位是指確定其在環(huán)境坐標系下（一般指二維）下的全