【正文】 參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳永甫 .紅外探測(cè)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(jī)基礎(chǔ) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [4] 戴仙金等 .單片機(jī)及其 C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [5] 柳郭等 .單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技能與技巧 [M].北京：中國(guó)電力出版社， 2020 . [6] 胡漢才 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [7] 何玉彬 .傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì) [M].北京：科學(xué)出版社， 2020. [8] 唐守峰 .檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) [M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2020. [9] 蔡振江 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [10] 孫炳達(dá) .自動(dòng)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(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020:6583. [12] 丁鎮(zhèn)生 .傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用 [M].北京電子工業(yè)出版社， 1998:5972. [13] John ,數(shù)字設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐 [M].北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [14] 彭喜元 .新編 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020. [15] 趙負(fù)圖 .傳感器集成電路手冊(cè) [M].化學(xué)工業(yè) 出版社， 2020. [16] 譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì) [M].清華大學(xué)出版社， 2020. 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所示。對(duì)于單個(gè)回聲的方式，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路接收到碰到障礙物返回的第四個(gè)脈沖時(shí)就停止計(jì)數(shù)，所以最終測(cè)得的時(shí)間比實(shí)際距離所對(duì)應(yīng)的時(shí)間多出四個(gè)脈沖發(fā)送的時(shí)間。 誤差分析 由于受環(huán)境溫度、濕度的影響，超聲傳感器的測(cè)量值與實(shí)際值會(huì)有一些偏差，超聲測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量值與 超聲測(cè) 實(shí)際值（單位 : cm）如表 所示。 原因：障礙物放得太近或小車(chē)與程序間的條件限制。（如果在下載前就給單片機(jī)上電可能會(huì)出現(xiàn)下載不成功的現(xiàn)象） 圖 下載程序圖 c) 運(yùn)行，如圖 所示。如圖 所示。 圖 程序下載 1）打開(kāi)電 源，如圖 所示。 5 超聲波避障系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試過(guò)程 a）連接，連接實(shí)物圖如連接圖 51，圖 所示。 調(diào)試超聲波模塊：在調(diào)試超聲波的時(shí)候，主要思想是用定時(shí)器檢測(cè)超聲波會(huì)送信號(hào)維持高電平的時(shí)間，用串口示波器將測(cè)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(dá)到轉(zhuǎn)彎距離以內(nèi)所需要的時(shí)間，然后利用時(shí)間控制電機(jī)。程序流程圖如圖 。 超聲波避障技術(shù)軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)避障規(guī)則，移動(dòng)機(jī)器人（小車(chē)）以某一速度前進(jìn)，如果某一傳感器檢測(cè)到的距離小于某個(gè)值，這個(gè)值是預(yù)定義可編程的臨界距離，那么機(jī)器人以某一角度偏轉(zhuǎn)，從而繞開(kāi)障礙物繼續(xù)前進(jìn)。進(jìn)入中斷后，首先關(guān)閉定時(shí)器，然后判斷是否超出測(cè)距的范圍：如超出，退出中斷；如在測(cè)距范圍內(nèi)，首先將計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)接收到超聲波回波后，程序進(jìn)入中斷。延時(shí)結(jié)束后，檢測(cè)下一路電路，并依次循環(huán)檢測(cè)多路。 觸發(fā)信號(hào)發(fā)送后，初始化定時(shí)器和中斷口，開(kāi)始計(jì)時(shí)。 define ECHO P2_4 //超聲波接口定義 define TRIG P2_5 //超聲波接口定義 程序流程圖如圖 所示， (a)為主程序 流程圖， (b)為定時(shí)中斷子程序流程圖，(c)為外部中斷子程序流程圖。 c）由于電力電子器件只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效 率較 高。由于電流波形比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調(diào)速。 直流電機(jī)控制軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管 續(xù)流，兩端電壓接近于零。 c）模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。 模塊設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是： a） 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)及調(diào)試。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。 表 相關(guān)軟件、電路模塊和器件清單 序號(hào) 名稱 數(shù)量 備注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PC機(jī) 單片機(jī)控制模塊 超聲波測(cè)距模塊 電源 下載軟件（ STC_ISP_V483） 下載線（ USB轉(zhuǎn)串口） 舵機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 USB轉(zhuǎn) 串口驅(qū)動(dòng) 小車(chē) 1 1 STC89C52RC 1 1套 5V/ 1 1 1 1 2 雙 L298N驅(qū)動(dòng) 1 Vistaamp。 圖 超聲波接收系統(tǒng)原理圖 相關(guān)軟件、電路模塊和器件清單。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引腳 5 的外接電阻 R11，將濾波器的中心頻率設(shè)置在 40 kHz，就可達(dá)到理想的效果。工作過(guò)程如下 : 接收的回波信號(hào)先經(jīng)過(guò)前置放大器 和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號(hào)，再經(jīng)整形，送給輸出端 7 腳。故本次設(shè)計(jì)用它來(lái)做接收電路?？梢钥吹?，集成芯片 CX20206 在接收部分電路中起了很大的作用。 圖 超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路 超聲波接收系統(tǒng)電路 上述 T1 發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，超聲波接收部分是為了將反射波 (回波 )順利接收到超聲波接收換能器 T2 進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片 CX20206，得到一個(gè)負(fù)脈沖送給單片機(jī)的 R( INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。圖中輸出端上拉電阻 R7， R9，一方面可以提高反向器 74HC04 輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。編程由單片機(jī) 端口輸出40kHz 左右的方波脈沖信號(hào)，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠， 40kHz 方波脈沖信號(hào)分成兩路，送給一個(gè)由 74HC04 組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測(cè)量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器 T以聲波形式發(fā)射到空氣中。 超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路 超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器 T1 能向外界發(fā)出 40 kHz 左右的方波脈沖信號(hào)。 優(yōu)點(diǎn) :穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用； 缺點(diǎn) :各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。 經(jīng)過(guò)四種方案的比較以及本系統(tǒng)實(shí)際，由于該系統(tǒng) 需要顯示兩個(gè)內(nèi)容，上述的 LCD液晶顯示比較妥善，我們選擇性價(jià)比相對(duì)高的 LCD1602 液晶。其驅(qū)動(dòng)程序容易編寫(xiě)和理解。 方案三：選用 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示其電路容易理解且驅(qū)動(dòng)的程序簡(jiǎn)單，多片七段譯碼器驅(qū)動(dòng)顯示，這不僅增加了成本，還需要占用單片機(jī)多個(gè) I/O 口，也給電路的焊接帶來(lái)一定的困難，因此不選用這種方案作為顯示模塊。 圖 LCD1602 液晶顯示屏 方案二：選用點(diǎn)陣顯示 點(diǎn)陣顯示是由八行八列的發(fā)光二極管集成在一塊電路上組成，主要用來(lái)顯示漢字，同時(shí)也能顯示數(shù)字和少量圖象 ,但它的焊接較麻 煩 ,價(jià)格高，鑒于所設(shè)計(jì)的題目要求它不切實(shí)際。它主要用來(lái)顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美 觀。占空比：就是輸出的 PWM中，高電平保持的時(shí)間與該 PWM 的時(shí)鐘周期的時(shí)間之比如，一個(gè) PWM 的頻率是 1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是 1ms，就是 1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是 200us，那么低電平的時(shí)間肯定是 800us，那么占空比就是 200： 1000，也就是說(shuō) PWM 的占空比就是 1：5?？刂凭€的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為 20ms(即頻率為 50Hz)。 圖 舵機(jī) 輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)脈沖寬度的關(guān)系 舵機(jī)的控制信號(hào)為 PWM 信號(hào)，利用占空比的變化改變舵機(jī)角度。由此可見(jiàn)，舵機(jī)是一種精度很高的位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度不能超過(guò) 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以停滯的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。也就是說(shuō)，給它提供一特定寬度的脈沖信號(hào)，它的輸出軸就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)與之相 對(duì)應(yīng)的角度上，無(wú)論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)將輸出角度轉(zhuǎn)動(dòng)到新的對(duì)應(yīng)的位置上。電源線和地線用于提供舵機(jī)內(nèi)部的直流電機(jī)和控制線路所需的能源．電壓通常介于 4～ 6V，一般取 5V。 我正在用 L298N 驅(qū)動(dòng)我的小車(chē)的兩個(gè)直流減速電機(jī)，其實(shí)它很好用， 1和 15 和 8引腳直接接地， 4 管腳 VS接 到 46 的電壓，它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的， 9引腳是用來(lái)接 到 7V的電壓的，它是用來(lái)驅(qū)動(dòng) L298N 芯片的， L298N 需要從外部接兩個(gè)電壓，一個(gè)是給電機(jī)的，另一個(gè)給 L298N 芯片的， 6和 11引腳是它的使能端，一個(gè)使能端控制一個(gè)電機(jī)，至于那個(gè)控制那個(gè)你自己焊接，你可以把它理解為總開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)它們都是高電平的時(shí)候兩個(gè)電機(jī)才有可能工作， 12是