【正文】 由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。這三個(gè)月的設(shè)計(jì)是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。雖然在這次設(shè)計(jì)中對于知識的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。從電路的設(shè)計(jì)到調(diào)試整個(gè)過程中，我都從倪瑛老師那里學(xué)會了很多專業(yè)方面的知識。硬件上沒有錯(cuò)誤，主要瓶頸在于探測模塊的靈敏度，因?yàn)檐浖耆刻綔y模塊返回的信號作為依據(jù)進(jìn)行下一步控制的操作，無法確認(rèn)該信號是否準(zhǔn)確，使小車轉(zhuǎn)彎欠準(zhǔn)確與智能。另外小車避障方式單一，若將超聲波模塊安裝在舵機(jī)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(shí)現(xiàn)更加智能化的避障方式。 2）在設(shè)計(jì)當(dāng)中也存在著一些不足。本文的總結(jié)有如下點(diǎn)： 1）本設(shè)計(jì)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(kuò)展空間。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(zhǔn)確。 修正后聲測距系統(tǒng)測量值與實(shí)際值 （單位：cm）障礙物實(shí)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。為了減小測量值與實(shí)際值的偏差，我們采用最小二乘法對表1 的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。 距系統(tǒng)測量值與實(shí)際值（單位: cm） 障礙物實(shí)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(shí)際值大出大約7cm，經(jīng)過分析原因主要有三個(gè)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(yùn)行需占用一定的時(shí)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(jī)開始計(jì)數(shù)時(shí)，驅(qū)動電路發(fā)送16 個(gè)脈沖串。解決方法：把障礙物的距離調(diào)大點(diǎn)或?qū)π≤嚰俺绦蜻M(jìn)行改進(jìn)。 程序運(yùn)行圖 問題分析問題：小車運(yùn)行時(shí)如果如果障礙物的距離比較近小車后退后會撞到或卡住。 軟件下載圖3)下載程序在下載程序時(shí)要等到下載軟件的提示欄中出現(xiàn)給MCU上電時(shí)再給單片機(jī)按上電源上電。1）打開電源。5 超聲波避障系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試過程a）連接，連接實(shí)物圖如連接圖51。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)器檢測超聲波會送信號維持高電平的時(shí)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(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)。機(jī)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(jì)算出機(jī)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(yù)設(shè)值)，電機(jī)左右轉(zhuǎn)向控制驅(qū)動，從而繞過障礙物實(shí)現(xiàn)避障的效果。進(jìn)入中斷后，首先將計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)，并對信號進(jìn)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(jì)算障礙物的距離。接收到超聲波回波后，程序進(jìn)入中斷。初始化結(jié)束后，再延時(shí)，程序等待回波信號觸發(fā)中斷。 (a) (b) (c) 測距程序流程圖進(jìn)入主程序后，軟件延時(shí)，觸發(fā)傳感器發(fā)送超聲波信號。 超聲波測距模塊軟件設(shè)計(jì) 此方案中超聲波測距的觸發(fā)方式為電平觸發(fā)方式。 b）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。與VM系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： a)由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10000左右。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡稱PWM。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時(shí)子程序、避障子程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑調(diào)速子程序﹑算法子程序構(gòu)成。 b） 模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用。所謂“模塊”實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。Win7 1 ZK4WD小車4 超聲波避障系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。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。工作過程如下: 接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(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，再經(jīng)整形，送給輸出端7腳。故本次設(shè)計(jì)用它來做接收電路。可以看到，集成芯片CX20106 在接收部分電路中起了很大的作用。 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，并對此電信號進(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CX20106，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。發(fā)射部分的電路。40kHz左右的方波脈沖信號的產(chǎn)生通常有兩種方法:采用硬件如由555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。綜合電源模塊的缺優(yōu)點(diǎn)，和電路的實(shí)際需求，我們采用了兩塊獨(dú)立穩(wěn)壓電源，一塊給小車的電機(jī)驅(qū)動供電，一塊給小車的芯片供電，這樣彌補(bǔ)了單個(gè)獨(dú)立電源供電出現(xiàn)電力不足的情況。 電源模塊 我們選擇采用5v的獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。當(dāng)顯示內(nèi)容不太多，可以排除。方案四：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示價(jià)格低廉，不僅減少了對I/O口的浪費(fèi)，而且能夠同時(shí)驅(qū)動多個(gè)數(shù)碼管。所以排除此方案。它主要用來顯示大量數(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P(yáng)WM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，方波脈沖信號的周期為20ms(即頻率為50Hz)。 舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號脈沖寬度的關(guān)系 舵機(jī)的控制信號為PWM信號，利用占空比的變化改變舵機(jī)角度。舵機(jī)有一個(gè)內(nèi)置的基準(zhǔn)電路，其不斷產(chǎn)生周期的20ms，；另有一個(gè)比較器，將外加信號與基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，判斷出轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度大小，進(jìn)而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。 舵機(jī)的控制信號是周期為20ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號，相對對應(yīng)舵盤的位置是0－180度，呈連續(xù)線性變化。 舵機(jī) 一般來講，舵機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)5k、直流