【導讀】本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便等優(yōu)點。由于具有很強的趣味性，智能小車深。受廣大機器人愛好者以及高校學生的喜愛。詳細的分析和論述。反映快速、靈活，設計方案正確、可行，各項指標穩(wěn)定、可靠。相關軟件、電路模塊和器件清單。產(chǎn)、生活中的應用來越廣泛。自主移動機器人通過各種傳感器

　　

【正文】 始化結(jié)束后，保持 口為高電平，將 ，再延時，程序等待回波信號觸發(fā)中斷。延時結(jié)束后，檢測下一路電路，并依次循環(huán)檢測多路。 接收到超聲波回波后，程序進 入中斷。進入中斷后，首先關閉定時器，然后判斷是否超出測距的范圍：如超出，退出中斷；如在測距范圍內(nèi)，首先將計時數(shù)據(jù)接收到超聲波回波后，程序進入中斷。進入中斷后，首先將計時數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)，并對信號進行軟件濾波，如信號為噪聲信號，則直接退出，如信號為有效信號，計算障礙物的距離。 超聲波避障技術(shù)軟件設計 根據(jù)避障規(guī)則，移動機器人（小車）以某一速度前進，如果某一傳感器檢測到的距離小于某個值，這個值是預定義可編程的臨界距離，那么機器人以某一角度偏轉(zhuǎn)，從而繞開障礙物繼續(xù)前進。機器人（小車）在行駛過程中如果遇到 障礙物，它的超聲波測距系統(tǒng)馬上計算出機器人與障礙物的距離 d，若 ddc(避障的臨界距離，其中 dc為程序預設值 )，電機左右轉(zhuǎn)向控制驅(qū)動，從而繞過障礙物實現(xiàn)避障的效果。程序流程圖如圖 。 圖 避障程序流程圖 程序設計如下： while(1) /*無限循環(huán) */ { if(timer=1000) //100MS 檢測啟動檢測一次 { timer=0； StartModule()； //啟動檢測 Conut()； //計算距離 if(S30) //距離小于 30CM { stoprun()； //小車停止 COMM()； //方向函數(shù) } else if(S40) //距離大于， 40CM 往前走 run()； } } } 軟件與硬件的整合軟件與硬件的整合 在本次設計過程中，考慮到各個模塊之間的控制復雜性，我們將電機控制，超 聲波測距分開調(diào)試，當兩個模塊都可以正常工作之后，再將它們結(jié)合起來調(diào)試，采取了“分而治之”的思想。 調(diào)試超聲波模塊：在調(diào)試超聲波的時候，主要思想是用定時器檢測超聲波會送信號維持高電平的時間，用串口示波器將測得的數(shù)據(jù)顯示在串口示波器上，根據(jù)返回的結(jié)果，確定達到轉(zhuǎn)彎距離以內(nèi)所需要的時間，然后利用時間控制電機。 電機調(diào)試：在點擊調(diào)試的過程中，我們首先將 PWM輸出在示波器上反映出來，確保 PWM波的輸出正常，并且能夠根據(jù)用戶設定的比較值產(chǎn)生不同形式的輸出，在比較匹配發(fā)生之后，調(diào)節(jié)其占空比，實現(xiàn)電機的速度控制，在控制電機 轉(zhuǎn)動的時候，采用直接控制 L298N芯片的方式，實現(xiàn)左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，后退等功能。 5 超聲波避障系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試過程 a）連接，連接實物圖如連接圖 51，圖 所示。 圖 實物連接 1 圖 實物連接 2 b） 程序下載 在程序下載時要安裝 USB 串口驅(qū)動（ Win7 的或 XP的）串口驅(qū)動安裝完成后將小車與電腦通過 USB 下載線進行連接，然后打開我的電腦中的設備管理器查看端口是否連接成功如圖 所示則為成功且串口號為 COM4。 圖 程序下載 1）打開電源，如圖 所示。 圖 打開電源圖 2）打開桌面的下載軟件 選擇單片機型號，找到目標文件，然后選擇正確的串口號。如圖 所示。 圖 軟件下載圖 3)下載程序 在下載程序時要等到下載軟件的提示欄中出現(xiàn)給 MCU上電時再給單片機按上電源上電，如果下載成功則如圖 所示。（如果在下載前就給單片機上電可能會出現(xiàn)下載不成功的現(xiàn)象） 圖 下載程序圖 c) 運行，如圖 所示。 圖 程序運行圖 問題分析 問題：小車運行時如果如果障礙物的距離比較近小車后退后會撞到或卡住。 原因： 障礙物放得太近或小車與程序間的條件限制。 解決方法：把障礙物的距離調(diào)大點或?qū)π≤嚰俺绦蜻M行改進。 誤差分析 由于受環(huán)境溫度、濕度的影響，超聲傳感器的測量值與實際值會有一些偏差，超聲測距系統(tǒng)測量值與 超聲測 實際值（單位 : cm）如表 所示。 表 距系統(tǒng)測量值與實際值（單位 : cm） 障礙物實際距離（ cm） 測量距離（ cm） 45 60 75 100 125 150 175 200 從表中的數(shù)據(jù)可以看出，測量值總是比實際值大出大約 7cm，經(jīng)過分析原因主要有三個方面：第一方面，超聲波傳感器測得的數(shù)據(jù)受環(huán)境溫度的影響；第 二方面，指令運行需占用一定的時間而使得測量的數(shù)據(jù)偏大；第三方面，為了防止其他信號的干擾，單片機開始計數(shù)時，驅(qū)動電路發(fā)送 16 個脈沖串。對于單個回聲的方式，當驅(qū)動電路接收到碰到障礙物返回的第四個脈沖時就停止計數(shù)，所以最終測得的時間比實際距離所對應的時間多出四個脈沖發(fā)送的時間。為了減小測量值與實際值的偏差，我們采用最小二乘法對表 1 的數(shù)據(jù)進行修正。經(jīng)過擬合，我們得到下面的方程： y= ( 其中 : y 為實際值 , x 為測量值 )修正后本超聲波測距系統(tǒng)測量值與實際值的對應關系如表 所 示。 表 修正后聲測距系統(tǒng)測量值與實際值 （單位： cm） 障礙物實際距離（ cm） 測量距離（ cm） 45 60 75 100 125 150 175 200 從修正后的數(shù)據(jù)我們可以看出 ,系統(tǒng)的測量誤差在177。 2%內(nèi) , 滿足我們的測量要求。 結(jié) 論 本智能小車電路在硬件上采用了超聲波來測量小車距前方障礙物的距離，顯示結(jié)果快速，準確。由于采用雙電源供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強； PWM 技術(shù)的應用解決了電動機驅(qū)動效率和電機速度控制的問題；在軟件上，充分利用了 STC89C52 系統(tǒng)資源，使智能小車完美的實現(xiàn)了障礙檢測、距離測量、警示等功能。本文的總結(jié)有如下點： 1）本設計結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速靈活，硬件電路由可 拆卸模塊拼接而成，有很大的擴展空間。經(jīng)驗收測試，該智能小車設計方案正確、可行，各項指標穩(wěn)定。 2）在設計當中也存在著一些不足。如超聲波模塊受溫度的影響比較大，由于時間關系沒有添加溫度補償措施，所以在使用中需要注意環(huán)境影響。另外小車避障方式單一，若將超聲波模塊安裝在舵機上使其可以左右上下 180 度轉(zhuǎn)動，那么便可以通過比較小車兩側(cè)空間的大小來自由選擇避障方向，從而實現(xiàn)更加智能化的避障方式。 3）小車經(jīng)過測試，運行結(jié)果良好。硬件上沒有錯誤，主要瓶頸在于探測模塊的靈敏度，因為軟件完全靠探測模塊返回的信 號作為依據(jù)進行下一步控制的操作，無法確認該信號是否準確，使小車轉(zhuǎn)彎欠準確與智能。 致 謝 首先感謝我的導師倪瑛老師，在倪瑛老師的耐心指導和幫助下，我才能順利完成畢業(yè)設計。從電路的設計到調(diào)試整個過程中，我都從倪瑛老師那里學會了很多專業(yè)方面的知識。 通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學 知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 也感謝在畢業(yè)設計中幫助過我的所有同學和師兄師姐們，感謝你們對我的支持。 由于自身水平有限，設計中難免存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 參 考 文 獻 [1] 陳永甫 .紅外探測與控制電路 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [2] 肖景，趙健 .紅外線熱釋電與超聲波遙控電路 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [3] 王秀山 .單片機基礎 [M].北京：北京航空航天大學出版社， 2020. [4] 戴仙金等 .單片機及其 C語言應用程序設計 [M].北京：清華大學出版社， 2020. [5] 柳郭等 .單片機開發(fā)應用技能與技巧 [M].北京：中國電力出版社， 2020 . [6] 胡漢才 .單片機原理及接口技術(shù) [M].北京：清華大學出版社， 2020. [7] 何玉彬 .傳感器與應用電路設計 [M].北京：科學出版社， 2020. [8] 唐守峰 .檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) [M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社， 2020. [9] 蔡振江 .單片機原理及應用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [10] 孫 炳達 .自動控制原理 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [11] 何希才等 .傳感器及應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020:6583. [12] 丁鎮(zhèn)生 .傳感器及傳感技術(shù)應用 [M].北京電子工業(yè)出版社， 1998:5972. [13] John ,數(shù)字設計原理與實踐 [M].北京機械工業(yè)出版社， 2020. [14] 彭喜元 .新編 MCS51 單片機應用設計 [M].哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2020. [15] 趙負圖 .傳感器集成電路手冊 [M].化學工業(yè)出版社， 2020. [16] 譚浩強 .C程序設計 [M].清華大學出版社， 2020. [17] 萬福君，潘松峰等 .單片微機原理系統(tǒng)設計與應用 [M].北京：中國科學技術(shù)大學出版社， 2020.