智能超聲波避障小車的設計與制作畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-27 17:56本頁面
【正文】 智能超聲波避障小車的設計與制作畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 緒論 111項目研究背景及意義 112項目主要研究內容 113設計思路 114應用場合和功能 2第二章 總體方案 321總體方案概述 322 總體電路原理圖 3第三章 各模塊功能介紹 431障礙物測距系統(tǒng) 432顯示模塊 533驅動模塊 1034電源模塊 12第四章 軟件設計 1341 程序設計流程圖 1342 關鍵程序設計 14第五章 系統(tǒng)調試 1751 調試的思路 1752 各模塊的調試 1753 調試心得 19第六章 結論與展望 2061 結論 2062 展望 20致 謝 21參考資料 22附錄 231元器件清單 232樣機實物照片 243電路原理圖 25相關程序 26 第一章 緒論 1112項目主要研究內容本設計題目為智能避障小車設計主要研究小車的避障功能小車遇到障礙物時當距離障礙物大于40cmPWM信號自增驅動電機加速小車加速前進當小于30cm時PWM信號自減驅動電機減速小車減速前進并且小車采取相應的避障措施這里探測裝置必不可少因為超聲波在距離檢測方面的較準確定位所以采用超聲波傳感器作為探測裝置由于超聲波遇到障礙物時發(fā)生像光一樣的反射和散射在經過多次發(fā)射之后再回到超聲波檢測端口會產生較嚴重的路程差從而影響對距離的檢測進而影響對障礙物的較準確定位通過軟件內部校準優(yōu)化消除外部物理條件造成的誤差從而達到對障礙物的較準確定位13設計思路直流電機PWM控制系統(tǒng)的主要功能包括實現(xiàn)對直流電機的加速減速并且可以調整電機的轉速能夠很方便的實現(xiàn)電機的智能控制主體電路即直流電機 PWM 控制模塊這部分電路主要由 AT89S52 單片機 的 IO 端口定時計數(shù)器外部中斷擴展等控制直流電機的加速減速以及轉彎并且可以調整電機的轉速能夠很方便的實現(xiàn)電機的智能控制 其間是通過 AT89S52 單片機產生脈寬可調的脈沖信號并輸入到 L298 驅動芯片來 控制直流電機工作的該直流電機 PWM 控制系統(tǒng)由以下電路模塊組成設計控制部分 主要由 AT89S52 單片機的外部中斷擴展電路組成直流電機PWM控制實現(xiàn)部分主要由電機和 L298 直流電機驅動模塊組成設計顯示部分LCD 數(shù)碼顯示部分實現(xiàn)對超聲波測的距離的實時顯示14應用場合和功能應用場合智能小車是一種能夠通過編程手段完成特定任務的小型化機器人它具有制作成本低廉電路結構簡單程序調試方便等優(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同時在玩具的應用上深受小朋友的青睞功能本小車使用AT89S52單片機作為主控芯片它通過超聲波測距來獲取小車距離障礙物的距離并且用LED顯示出來當小車與障礙物的距離大于40cm時小車會沿直線前進當小車與障礙物的距離小于30cm時小車轉彎以避開障礙物并且此時蜂鳴器報警在避開障礙物后小車會沿直線前進第二章 總體方案21總體方案概述 本小車使用AT89S52單片機作為主控芯片它通過超聲波測距來獲取小車距離障礙物的距離并且用LCD顯示出來當小車與障礙物的距離大于40cm時小車會沿直線前進當小車與障礙物的距離小于30cm時小車轉彎以避開障礙物并且此時蜂鳴器報警在避開障礙物后小車會沿直線前進簡要框圖如圖21圖 21簡要框圖 22 總體電路原理圖第三章 各模塊功能介紹31障礙物測距系統(tǒng)方案一超聲波視覺 優(yōu)點價格合理夜間不受影響易于多目標測量和分類分辨率好缺點測量范圍小對天氣變化敏感不能直接測量距離算法復雜處理速度慢方案二激光雷達MMW雷達 優(yōu)點夜間不受影響不受燈光天氣影響缺點對水灰塵燈光敏感價格貴 探測障礙的最簡單的方法是使用超聲波傳感器它是利用向目標發(fā)射超聲波脈沖計算其往返時間來判定距離的算法簡單價格合理所以我們選擇超聲波傳感器超聲波測距原理首先利用單片機輸出一個40kHz的觸發(fā)信號把觸發(fā)信號通過TRIG管腳輸入到超聲波測距模塊再由超聲波測距模塊的發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波在發(fā)射時刻的同時單片機通過軟件開始計時超聲波在空氣中傳播途中碰到障礙物返回超聲波測距模塊的接收器收到反射波后通過產生一個回應信號并通過ECHO腳反饋給單片機此時單片機就立即停止計時時序圖如圖1所示由于超聲波在空氣中的傳播速度為340ms根據(jù)計時器記錄的時間t就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離即S VT2通過單片機來算出距離圖31超聲波測距原理 32顯示模塊方案一用LCD顯示優(yōu)點輻射小顯示內容多 低耗能散熱小顯示的畫面穩(wěn)定不閃爍缺點不適合做圖圖像還原不好有可視范圍限制 方案二用LED顯示優(yōu)點亮度高成本低缺點不能顯示漢字顯示內容較少對于本課題的要求我們選擇LCD實現(xiàn)功能顯示內容多低功耗顯示畫面穩(wěn)定不閃爍硬件電路設計簡單字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母數(shù)字符號等點陣式LCD目前常用161162202和402行等的模塊下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例介紹其用法一般1602字符型液晶顯示器實物如圖圖 3211602字符型液晶顯示器1602LCD主要技術參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4555V工作電流20mA 50V 模塊最佳工作電壓50V字符尺寸295435 WH mm引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳無背光
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