【文章內(nèi)容簡介】 其他擴展 控制方向指示燈、 邏輯部分板內(nèi)取電接口 紅外避障模塊 紅外避障的原理：用紅外線傳感器進(jìn)行避障。紅外線發(fā)射頭與接收頭于一體江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 8 頁 共 56 頁 的檢測開關(guān)，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物 。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。單片機根據(jù)接收頭電平的高低做出相應(yīng)控制，避免小車碰到障礙物。由于接收管輸出 TTL 電平，有利于單片機對信號的處理。紅外接收二極管又叫紅外光電二極管，也可稱紅外光敏二極管。它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機、空調(diào)器、 VCD 視盤機、 DVD 視盤機以及錄像機等。紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長為 94Onm 的紅外光信號，而對于其他波長的光線則不能接收。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。 小車采用紅外線傳感器進(jìn)行避 障的電路原理圖如下圖 25所示，實物圖如圖26 所示。紅外模塊的功能指標(biāo)如表 22 所示。 表 22 紅外模塊的功能指標(biāo) 使用芯片 NE555 工作電壓 5V 輸出模式 數(shù)字信號 測量距離 1CM 200CM 探測距離是否可以調(diào)節(jié) 是 檢測信號 探測到障礙物為高電平，無障礙物或超出探測范圍輸出低電平 LED 紅色為 Power 指示燈，綠色為 Status 指示燈 圖 25 紅外線傳感器進(jìn)行避障的電路原理圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 9 頁 共 56 頁 圖 26 紅外線傳感器進(jìn)行 避障的實物圖 HCSR04 超聲波測距模塊 HCSR04 超聲波測距模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到 3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。 基本工作原理： (1)采用 IO口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 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口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離 =(高電平時間 *聲速 (340M/S))/2。 HCSR04 超聲波測距模塊的時序圖如圖 27所示。 圖 27 超聲波模塊時序圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 10 頁 共 56 頁 以 上時序圖表明你只需要提供一個 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將 發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。公式： uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距離 =高電平時間 *聲速（ 340M/S） /2；建議測量周期為 60ms 以上，以防止發(fā)射信號對回響信號的影響 。 HCSR04 超聲波測距模塊的電路圖如圖 28所示，實物圖如圖 29所示。 圖 28 超聲波模塊的電路圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 11 頁 共 56 頁 圖 29 超聲波模塊實物圖 蜂鳴器驅(qū)動 電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于 計算機 、打印機、復(fù)印機、報警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機、 定時器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在 電路 中用字母 “H” 或 “HA” （舊標(biāo)準(zhǔn)用 “FM” 、 “LB” 、 “JD”等）表示。 由于 自激 蜂鳴器是 直流電壓 驅(qū)動的 ，不需要利用交流 信號 進(jìn)行驅(qū)動，只需對驅(qū)動口輸出驅(qū)動電平并通過 三極管 放大驅(qū)動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音 (其驅(qū)動電路如圖 210 所示 )， 利用 定時器 來做定時，通過定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個波形就可以用來驅(qū)動蜂鳴器了。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 12 頁 共 56 頁 LS1SPEAKER蜂鳴器PNPR21KR110GNDVCC 圖 210 蜂鳴器驅(qū)動電路 液晶顯示電路 該設(shè)計的顯示部分采用 LCD1602 來顯示超聲波測距模塊測得的距離。對于現(xiàn)實電路我們可以采用數(shù)碼管，也可以采用液晶顯示。液晶顯示相對于數(shù)碼管顯示電路更簡潔，顯示更明了，故我們采用液晶顯示電路。液晶又分字符型和點 陣型，我們使用的液晶是字符型液晶。 LCD1602 自帶字符庫，不需要查找代碼，英文字符可直接使用。液晶電路使用時，如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的電位器，調(diào)節(jié)液晶的亮度。液晶顯示電路如圖 211 所示。 VSS1VDD2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16J2LCD1602VCCRSRWENVCCGNDR810KGND 圖 211 液晶顯示電路 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 13 頁 共 56 頁 遙控部分獨立按鍵電路 遙控部分的獨立按鍵與單片機的接口設(shè)置為 、 、 、 、 ，分別控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、以及功能切換。獨立按鍵采用低電平觸發(fā)，即當(dāng)按下按鍵時給單片機一個低電平信號，單片機隨后做出相應(yīng)的處理，當(dāng)按 鍵松開時，單片機接收到一個高電平信號，單片機隨后繼續(xù)做出相應(yīng)處理。遙控部分的獨立按鍵電路如圖 212所示。 SW5BUTTON_2SW4BUTTON_2SW2BUTTON_2SW1BUTTON_2GNDSW5BUTTON_2 圖 212 遙控部分獨立按鍵電路 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 14 頁 共 56 頁 第 3 章 軟件的設(shè)計與說明 軟件設(shè)計 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)依賴于軟、硬件的協(xié)同工作。主控芯片為 STC89C52RC單片機。單片機控制軟件實現(xiàn)遙控和小車的各項功能。程序編譯采用 Keil uVision4編程軟件， Keil uVision4程序編譯界面如圖 31所示。程序部分采用目前單片機最通用的 C語言進(jìn)行編程。程序的燒錄軟件采用 STC_ISP_V479軟件燒寫編譯好的HEX文件， STC_ISP_V479軟件程序燒寫界面如圖 32所示。 圖 31 Keil uVision4 編程軟件界面 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 15 頁 共 56 頁 圖 32 STC_ISP_V479軟件程序燒寫界面 軟件的說明 遙控部分主程序流程 遙控部分主程序流程圖如圖 33 所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行， 24L01 無線模塊初始化，同時在主函數(shù)中定義單片機口對應(yīng)的按鍵按下時所發(fā)出的函數(shù)值。接下來判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對應(yīng)的函數(shù)值，接著判斷是否又有按鍵按 下。如果未發(fā)現(xiàn)按鍵按下則在主函數(shù)中循環(huán)判斷是否有按鍵按下。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 16 頁 共 56 頁 開 始2 4 L 0 1 初 始 化定 義 鍵 值是 否 有 按 下 按 鍵發(fā) 送 相 應(yīng) 鍵 值YN 圖 33 遙控主程序流程圖 24L01 子程序流程圖 24L01子程序流程圖如圖 34所示，本模塊子程序采用收發(fā)一體的驅(qū)動程序，即使該模塊既可以在需要時發(fā)送信號，又可以在需要時接收信號。 24L01 子程序模塊先初始化，初始化的同時在設(shè)置的寫入 reg 函數(shù)中寫入本地地址，寫入接收端地址，并且設(shè)置頻道 0自動 ACK 應(yīng)答允許。設(shè)置 24L01 的允許接收地址只有頻道 0，并且是信道工作在 ，以及設(shè)置數(shù)據(jù)長度為 32字節(jié)，發(fā)射速率 為 1MHz。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 17 頁 共 56 頁 開 始2 4 L 0 1 初 始 化寫 本 地 地 址寫 接 收 端 地 址設(shè) 置 頻 道 0 自 動 A C K 應(yīng) 答 允 許設(shè) 置 接 收 數(shù) 據(jù) 長 度 為 3 2 字 節(jié)設(shè) 置 信 道 工 作 為 2 . 4 G H Z允 許 接 收 地 址 只 有 頻 道 0發(fā) 射 速 率 為 1 M H Z結(jié) 束 圖 34 24L01子程序流程圖 小車部分主程序流程圖 小車部分主程序流程圖如圖 35 所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行， 24L01 無線模塊初始化，液晶顯示模塊初始化， 24L01 無線電模塊初始化，超聲波模塊初始化。各個模塊初始化完畢后，單片機判斷是否接受到了信號，如果接收到信號，則判斷相應(yīng)的按鍵值，如果沒有接收到按鍵值則返回繼續(xù)判斷是否接受到信號。接收到信號后，小車開始執(zhí)行鍵值對應(yīng)的相應(yīng)的命令。而超聲波測距，并在液晶上顯示相應(yīng)距離，危險距離報警都是貫穿在整個 while（ 1）的語句中的。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 18 頁 共 56 頁 開 始主 函 數(shù) 初 始 化超 聲 波 模 塊 初始 化2 4 L 0 1 初 始 化液 晶 初 始 化執(zhí) 行 命 令判 斷 按 鍵 值收 到 信 號超 聲 波 測 距Y延 時 0 . 1 s危 險 距 離N蜂 鳴 器 報 警YN 圖 35 小車部分主程序流程圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說明書 ) 第 19 頁 共 56 頁 第 4章 調(diào)試與總結(jié) 基于單片機的智能小車控制有許多的模塊，在做整體設(shè)計之前首先是對每個模塊的調(diào)試。只有在確保每個模塊都正常的情況下才能進(jìn)行總體的設(shè)計和總體的調(diào)試。每個模塊都需要軟硬件的調(diào)試才能確保模塊的正常。 硬件部分 硬件的焊接 單片機的電路系統(tǒng)相對于簡單一些，對于焊接只要多練習(xí)就不會出現(xiàn)問題，但是，單片機的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交叉線較多，對于各種鋒 利的引腳都要注意處理，否則會刺破帶有包皮的導(dǎo)線，則會對電路造成短路現(xiàn)象。 在