【文章內(nèi)容簡介】 而電源模塊的成品圖： 路況檢測模塊的硬件設計 路況檢測模塊 用的是超聲波檢測。 超聲波是一種振動頻率超過 20 kHz 的機械波，它可以沿直線方向傳播，而且傳播的方向性好，傳播的距離也較遠，在介質(zhì)中傳播時遇到 障礙物在入射到它的反射面上就會產(chǎn)生反射波。由于超聲波的以上幾個特點，所以超聲波被廣泛地應用于物體距離的測量、厚度等方面。而且，超聲波的測量是一種比較理想的的非接觸式的測距方法。當進行距離的測量時，由安裝在同一水平線上的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，并且同時啟動定時器進行計數(shù) 。首先由超聲波發(fā)射探頭 發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會被反射回來，當接收探頭收到反射波后就會給負脈沖到單片機使其立刻停止計時。這樣，定時器就能夠準確的記錄下了超聲波發(fā)射點至障礙物之 間往返傳播所用的時間 t（ s）。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為 340 m/s[7]，所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離為： S=340t/2=170t 因為單片機內(nèi)部定時器的計時實際上就是對機器周期 T 的計數(shù)，而本設計中時鐘頻率 fosc 取 12 MHz，設計數(shù)值 N，則： T＝ 12/fosc=1μ s t=N T＝ N （ s） S＝ 170 N T＝ 170 N/1000000（ m） 在程序中按式 S＝ 170 N T＝ 170 N/1000000 計算距離。 而超聲波發(fā)射電路經(jīng)過一番設計如下， 超聲波發(fā)射電路是由超聲波探頭和超聲波放大器組成。超聲波探頭將電信號轉(zhuǎn)換為機械波發(fā)射出去，而單片機所產(chǎn)生的 40 kHz 的方波脈沖需要進行放大才能將超聲波探頭驅(qū)動將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動實際上就是一個信號的放大電路，本設計選用 74LS04 芯片進行信號放大，超聲波發(fā)射電路如下圖所示： 工作時，由單片機產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖從 電路部 分發(fā)出信號，再經(jīng) 74LS04放大電路放大后，驅(qū)動超聲波探頭將超聲波 發(fā)射 出去。 同樣，對于超聲波接收電路， 由于超聲波在空氣中的傳播過程中是有衰減的，如果距離較遠，那么超聲波接收電路所接收到的超聲波信號就會比較微弱，因此需要對接收到的信號進行放大而且放大的倍數(shù)也要比較大。超聲波接收電路主要是由集成電路 CX20xx6A 芯片電路構(gòu)成的， CX20xx6A 芯片電路可以對超聲波信號進行放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波、整形、比較等功能，比較完之后超聲波接收電路會輸出一個低電平到單片機去請求中斷，當即單片機停止計時，并開始去進行數(shù)據(jù)的處理。 CX20xx6A 芯片的前置放大器具有自動增益控制的功能，當測量的距離比較近時，放大器不會過載；而當測量距離比較遠時，超聲波信號微弱，前置放大器就有較大的放大增益效果。 CX20xx6A 芯片的 5 腳在外接電阻對它的帶通濾波器的頻率進行調(diào)節(jié)，而且不用再外接其他的電感，能夠很好地避免外加磁場對芯片電 路的干擾，而且它的可靠性也是比較高的。 CX20xx6A 芯片電路本身就具有很高的抗干擾的能力，而且靈敏度也比較高，所以，能滿足本設計的要求。超聲波接收電路如 下圖所示。 綜合兩個電路，將超聲波發(fā)射部分和超聲波接收部分的電路做成一個較小的模塊，并且為了讓超聲波接收更加靈敏，設計 PCB的時候，要注意 時 將兩個超聲波探頭設計 保持中心軸線平行并相距 4～8cm?？傠娐穲D如下圖： 而超聲波模塊的 PCB 圖如下圖： 而經(jīng)過焊接、安裝元器件后的超聲波模塊成品圖如下： 第五章 躲避障礙物小車軟件設計 躲避障礙物小車的軟件控制用的是 AT89S52 單片機。我們開始的設想是用單片機的多通道串口來控制三個超聲波檢測模塊的，因為單片機多通道這方面比較少人用。當我們完成了一塊的時候，老師建議說用分時掃描的方法也能實現(xiàn)超聲波多模塊的檢測，而且效果也不會差。通過討論，我們決定用兩塊單片機來控制三個超聲波模塊，一塊單片機作為系統(tǒng)主機，另一塊作從機。主機用分時掃描的方法控制兩塊超聲波和接受從機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并 且控制直流電機的轉(zhuǎn)向，從而使小車避開障礙物。從機控制一塊超聲波模塊并與主機進行串口通信，發(fā)送數(shù)據(jù)。主機的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序、串口接收中斷程序和直流電機控制程序組成。從機主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序、串口發(fā)送子程序組成。從機的超聲波模塊程序和主機的一樣，在這就不重復了。 主程序流程圖 N N Y Y Y 定時器子程序 主程序 N Y 開始 單片機初始化 定時中斷子程序 回波？ 串口接收？ 外部中斷 串口中斷 定時器中斷入口 定時器初始化 發(fā)射超聲波 兩方向發(fā)射完？ 停止發(fā)射 返回 計算距離 外部中斷入口 關(guān)閉外部中斷 讀取時間 輸出結(jié)果 開始 單片機初始化 定時中斷子程序 定時器發(fā)射超聲波 回波？ 外部中斷 外部中斷子程序 N 從機流程圖 N Y Y Y Y Y 直流電機控制 兩塊超聲波模塊的發(fā)生、接收和計算的設計 AT89S52 單片機的 I/0 口都可以用來做超聲波的發(fā)生，只要給一個高低電平就能產(chǎn)生脈沖方波。我們定義了 TX1（ P14）和 TX2（ P15）作為超聲波發(fā)射端口， RX1（ P32）和 RX2（ P33）既是外部中斷 INT0和 INT1作為判斷回波的端口，并且讀取定時器的數(shù)據(jù)進